何春茂

（广州锐达测控科技有限公司，广东广州 510385）

基于FPGA硬核的PCI Express实现

何春茂

（广州锐达测控科技有限公司，广东广州 510385）

PCI Express速度快，性能稳定，广泛使用于计算机与外围设备的通信。根据PC平台的运动控制器要求，采用Altera公司的EP4CGX30的硬核，实现PC机与DSP之间的通信，通过FPGA内部自带的RAM，采用FIFO的方式，实现全双工通信，满足DSP与PC的通信要求。

FPGA；PCI Express；硬核

0 引言

目前，PC平台的运动控制卡应用上，大多采用了PCI的通信方式，如雷赛科技公司的MDC1380、MDC1410等，固高科技公司的GE-200-SV-PCI、GE-300-SG-PCI等。PCI总线时钟频率为33.3 MHz/66 MHz，最大数据传输速率为133 Mb/s，能满足大多数PC平台的运动控制器的通信需求。对于通信速度要求更快只需要采用PCI Express总线进行通信。PCI Express总线是一种完全不同于过去PCI总线的一种全新总线规范，与PCI总线共享并行架构相比，PCI Express总线是一种点对点串行连接的设备连接方式，点对点意味着每一个PCI Express设备都拥有自己独立的数据连接，各个设备之间并发的数据传输互不影响，而对于过去PCI那种共享总线方式，PCI总线上只能有一个设备进行通信，一旦PCI总线上挂接的设备增多，每个设备的实际传输速率就会下降，性能得不到保证。PCI Express总线有X1、X2、X4、X8、X16、X32通道规格。现在已经发展到了PCI-E 3.0。由于受限于FPGA器件的支持，本文使用了PCI-E 2.0规范。支持最大频率为2.5 GHz，最大传输速度为512 Mb/s(双工)。

1 硬件平台

本文采用了Altera公司的Cyclone IV系列器件EP4CGX30F23，属于低成本、低功耗FPGA。该器件有29 440个逻辑单元，1.08Mbits内嵌Memory模块，290个最大I/O接口。同时，采用了Altera成熟的GX收发器技术，具有出众的抖动性能和优异的信号完整性。PCI-SIG兼容收发器型号支持多种串行协议，支持2.5 GHz的收发频率。……