基于PCIE的DMA高速数据传输控制器的设计与实现

发布时间：2017-05-11 20:06

  本文关键词：基于PCIE的DMA高速数据传输控制器的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数据采集技术在信号与信息处理领域发挥着至关重要的作用,高速数据传输技术是数据采集系统中的关键部分。随着现代工业技术的发展和计算机性能的提升,传统数据采集设备已经难以满足高带宽、大容量和高实时性的数据处理需求。数据的高速传输技术也以成为制约数据采集系统性能的重要因素。PCI Express(PCIe)总线作为新一代的I/O局部总线标准,以其优秀的服务质量和高效的数据传输效率,逐渐取代PCI和AGP等传统总线,成为新的局部总线工业标准。PCIe总线技术为高速数据采集系统提供了高效的数据传输的技术支持,使高速数据采集设备的开发得以迅速发展和应用。直接内存存储(Direct Memory Access,DMA)技术是内存和外设直接存取数据这种内存访问的计算机技术,它具备既不通过CPU,也不需要CPU干预的特点。在Soc领域DMA技术的应用正在快速发展,使用DMA技术完成大数据的传输是现有数据传输系统的主要技术基础。本论文设计的基于PCIe总线技术的DMA系统在解决数据采集系统中的数据高速传输方面具有重要的实际使用价值。基于PCIe总线的DMA传输方式充分利用了PCIe总线的稳定、高效的传输效率满足了设备对于数据高速传输和处理的要求,同时使用DMA设计降低数据传输与存储中对处理器的处理时间的占用比例,提升了处理器的数据处理能力,有效提升了数据采集系统的性能。设计使用FPGA完成PCIe与DMA系统平台的的设计。
【关键词】：高速数据传输 PCI Express总线 DMA控制器设计 FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 PCI Express总线技术的特点10-11
• 1.3 PCIE总线与DMA控制器的集成设计11
• 1.4 主要研究内容与章节安排11-14
• 第二章 PCI Express总线协议与DMA控制器原理14-28
• 2.1 PCI Express总线拓扑结构与层次结构14-16
• 2.2 PCI Express总线的事务机制16-22
• 2.2.1 事务层TLP结构16-18
• 2.2.2 PCI Express事务类型18-19
• 2.2.3 TLP事务标头配置19-22
• 2.2.4 TLP路由方式22
• 2.3 PCI Express配置空间22-25
• 2.4 DMA控制器工作原理25-27
• 2.4.1 DMA控制器的工作原理25-26
• 2.4.2 DMA传输类型26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 基于FPGA的逻辑控制设计28-58
• 3.1 PCI Express总线控制接.设计29-38
• 3.1.1 PCIe IP核设计30-32
• 3.1.2 PCIe事务层逻辑设计32-38
• 3.2 DMA控制器逻辑设计38-47
• 3.2.1 DMA的配置寄存器设计39-40
• 3.2.2 DMA的事务控制逻辑设计40-43
• 3.2.3 DMA的中断控制设计43-44
• 3.2.4 DMA的存储接口缓冲模块设计44-47
• 3.3 DDR2 SDRAM控制器模块设计47-52
• 3.3.1 MIG IP核设计48-50
• 3.3.2 MIG核设计修改与仿真50-52
• 3.4 模块接口时序52-57
• 3.4.1 寄存器操作时序52-53
• 3.4.2 DMA控制模块读时序53-54
• 3.4.3 DMA控制模块写时序54-55
• 3.4.4 存储缓冲模块读写事务时序55-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 系统功能验证与整体测试58-69
• 4.1 验证和测试环境的搭建58-62
• 4.1.1 硬件测试平台58-60
• 4.1.2 软件测试环境60-62
• 4.2 PCIe总线的数据传输验证62-63
• 4.3 DDR2 SDRAM数据读写测试63
• 4.4 DMA读写事务测试63-68
• 4.4.1 PCIe总线驱动测试64
• 4.4.2 DMA写事务64-66
• 4.4.3 DMA读事务66-67
• 4.4.4 DMA读写数据正确性和传输速率67-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 总结69-70
• 5.2 下一步工作70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 颜建峰;吴宁;;基于PCI总线的DMA高速数据传输系统[J];电子科技大学学报;2007年05期

2 梁科;李国峰;王锦;董海坤;高静;秦世才;;通用多通道高性能DMA控制器设计[J];天津大学学报;2008年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 席华伟;基于Verilog语言的DMA控制器的设计与仿真[D];西安电子科技大学;2007年

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本文编号：357953