[發明專利]一種基于FPGA的PCI Express AHBUS狀態機的實現方法

無效

• 申請號: 201310262711.1
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103324594A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 吳偉林;李承鏞;張代紅;吳博;何戎遼
• 申請（專利權）人: 成都林海電子有限責任公司
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及一種基于FPGA的PCI?Express?AHBUS狀態機的實現方法。

背景技術

FPGA（Field－Programmable?Gate?Array），即現場可編程門陣列，作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。與傳統邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的結構，FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實現組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端，觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O，由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內部靜態存儲單元加載編程數據來實現的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯接方式，并最終決定了FPGA所能實現的功能，FPGA允許無限次的編程。

利用FPGA來實現PCI?Express的最大理由是它的可重構性。對PCI?Express這種新技術，規格處在不斷變化的階段。當規格變更時，通過可重構性可對應的更改，對原設計進行軟件編程來實現版本的升級。采用一些FPGA內置高速收發器模塊和可編程結構，如Xilinx的Virtex系列，其內置高速收發器(Rocket?IOTMGTP收發器)可以支持PCI?Express協議所需的2.5Gbps速率，8B／10B編解碼能從數據中可靠地提取時鐘，實現時鐘恢復，可以降低成本和難度，減少設計難度和周期。FPGA供應商專門針對PCI?Express對FPGA中的模塊和IP核進行了測試，保證了產品的兼容性。

目前市場上沒有標準的PIPE?Core的傳輸層的AHBUS狀態機實現的具體的技術，目前已知的存在以下的問題：

1、速度不高，主機驅動程序和設備間的數據交換速度僅能達到150MBytes/s，遠遠低于需要的165MBytes/s；

2、接口不同，接口的數據寬度不夠，接口要在驅動和設備上占用內存，并且準備時間長，間接影響了速度；

3、擴展性差，僅能使用FPGA內部RAM，不能方便地使用各種內存。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種速度高，擴展性好，接口的數據寬度可自定義，符合大容量數據傳輸的要求，接口不需要在驅動和設備上占用內存，并且準備時間短，不影響速度的一種基于FPGA的PCI?Express?AHBUS狀態機的實現方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于FPGA的PCI?Express?AHBUS狀態機的實現方法，它包括以下步驟：

S1:?實時檢測reset復位信號，檢測到reset復位信號輸入線為高電平時將狀態機狀態變為IDLE_ST，并執行以下操作：

???（1）使地址輸入無效；（2）禁止數據輸出；（3）禁止地址輸出；（4）觸發計數器置1；（5）未完成數據長度清零；（6）觸發傳輸請求置位；（7）不允許DMA；(8)?傳輸空閑狀態；(9)?地址清零；(10)?傳輸請求置位；

S2:?實時檢測reset復位信號，檢測到reset復位信號輸入線為低電平且地址位有變化則執行以下操作轉化為ADDRESS_ST設置地址狀態：

???（1）設置地址；（2）回應地址請求有效；

?S3:?在狀態機狀態變為ADDRESS_ST時，執行以下操作轉化為DATA_ST狀態：

???（1）允許數據輸入；（2）準備數據傳輸；

S4:?在狀態機狀態變為DATA_ST時，執行以下操作：

???（1）執行數據傳輸；（2）執行數據傳輸過程中的地址運算；（3）處理數據輸入操作；（4）處理數據輸出操作；（5）處理數據觸發計數操作；

執行完成以后轉化為IDLE_ST狀態；

S5:?實時檢測reset復位信號，檢測到?reset復位信號輸入線為低電平且有傳輸請求則執行以下操作轉化為REQ_BUS_ST并響應傳輸請求：

???（1）準備地址設置；（2）回應傳輸請求有效。

所述的步驟S4中執行數據傳輸為單個數據傳輸、促發數據傳輸和DMA傳輸中的任意一種或多種。

本發明的有益效果是：

（1）速度高，本發明主機驅動程序和設備間的數據交換速度能達到172MBytes/s,?即使RAM接口變化也能不變化；