基于PCIe總線高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、PCIe(PCI Express)總線作為新一代的總線接口標準，已經被廣泛應用到計算機與各種外設組件之間的互連領域，相比前一代PCI并行總線，它將各設備之間傳輸數(shù)據(jù)的速率提高了一個量級，具有更高的總線帶寬和更強的總線擴展性。針對當今大數(shù)據(jù)量的高速傳輸，尤其是高分辨率、高幀率的視頻圖像傳輸需求，本文設計實現(xiàn)了一種基于PCIe總線的高速數(shù)據(jù)實時傳輸系統(tǒng)。
　　本文根據(jù)PCIe標準規(guī)范，設計實現(xiàn)了一種基于PCIe總線的高速數(shù)據(jù)實時傳輸系

2、統(tǒng)。該系統(tǒng)主要分為PCIe模塊、總線仲裁器、DDR控制器以及ARM子系統(tǒng)。PCIe模塊在PCIe總線三層結構（事務層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層）基礎上設計加入了DMA控制器，它能獨立于處理器進行批量數(shù)據(jù)傳輸，這是該系統(tǒng)高速傳輸?shù)年P鍵因素之一。DMA控制器有讀寫分立的兩個通道，可以各自獨立的批量搬移數(shù)據(jù)，與控制器中的事務層相對接，通過數(shù)據(jù)鏈路層和物理層發(fā)送或接收數(shù)據(jù)?？偩€仲裁器則是根據(jù)PCIe控制器和ARM子系統(tǒng)對DDR的訪問需求進行高效仲裁，

3、保證各部件都能按需高效的訪問DDR。ARM子系統(tǒng)包括ARM處理器、顯示控制器、SRAM、SD卡控制器以及低速外部設備等。完成搭建基于PCIe控制器的實時數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，并完成一個典型應用的軟硬件聯(lián)合測試，證明該傳輸系統(tǒng)有較高的傳輸效率及靈活性。本文給出了PCIe模塊DMA控制器、總線仲裁器硬件詳細設計方案，并針對該系統(tǒng)開發(fā)了適配的PCIe總線驅動，以HAPS72開發(fā)板為基礎搭建驗證系統(tǒng)，通過視頻流實時顯示的典型應用驗證本系統(tǒng)傳輸?shù)母咝阅?/p>

4、。測試結果表明該傳輸系統(tǒng)能夠與計算機端進行實時視頻碼流高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，并且傳輸速率可以實現(xiàn)DMA寫1494.23 MB/s，讀1406.08 GB/s，最高總線利用率分別為93.39％和87.88％，達到了預期的目標。
　　本系統(tǒng)中的ARM子系統(tǒng)，即可以作為子設備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C端處理，也可以簡單修改設置后作為主設備處理其他PCIe子設備傳輸過來的數(shù)據(jù)。在移植嵌入式操作系統(tǒng)后，配合適當?shù)腜CIe驅動及應用程序，可以靈活完成各