基于PCI﹢Express总线的接口模块设计与实现

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1、第４４卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．５２０１４年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１４基于ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ总线的接口模块设计与实现张晓敏，刘炜（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安７１００６８）摘要：为满足高度综合化发展对嵌入式处理系统交联信号的多样性要求，提出了一种基于ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ总线架构的多功能接口模块的设计实现方案。采用一片ＦＰＧＡ作为逻辑设计芯片，实现了包括ＦＣ、ＲＳ４２２、ＡＲＩＮＣ４２９、ＵＳＢ、ＩＤＥ等多种接口，满足了综合化发展对

2、模块功能、功耗和重量等要求，可通用于各类综合处理系统接口设计中。关键词：ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ总线架构；多功能接口；综合化中图分类号：ＴＰ３３６文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０５桘０１２５桘０３DesignandImplementofInterfaceModuleBasedonPCIExpressBusＺＨＡＮＧＸｉａｏ桘Ｍｉｎ，ＬＩＵＷｅｉ（Xi′anAeronauticsComputingTechniqueResearchInstitute，AVIC，Xi′an７１００６８，Chin

3、a）Abstract：Ａｉｍｅｄａｔｔｈｅｈｉｇｈｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｖａｒｉａｂｌｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄｏ-ｍａｉｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｏｄｕｌｅｂａｓｅｄｏｆＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓｂｕｓｔｏ-ｐｏｌｏｇｙ，ＴｈｅｍｏｄｕｌｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｐｉｅｃｅｏｆＦＰＧＡｔｏｍｅｅｔｔｈｅｌｏｇｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎｄａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ

4、ｅｄｍｕｌｔｉ桘ｂｕｓｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｎｃｌｕｄｉｎｇＦＣ，ＲＳ４２２，ＡＲＩＮＣ４２９，ＵＳＢ，ＩＤＥａｎｄｓｏｏｎ，ｉｔｍａｙｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｍｏｄｕｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｍｏｄｕｌｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｍｏｄｕｌｅｗｅｉｇｈｔａｎｄａｐｐｌｙｔｏｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｆｉｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ．Keywords：ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓｂｕｓｔｏｐｏｌｏｇｙ；ｍｕｌｔｉ桘ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ引言提供更高的带宽，

5、且软件具有向后兼容性，完全兼容［１］ＰＣＩ，现有的操作系统和驱动程序无需任何修改就可随着综合化处理技术的进一步发展，一台综合处以在ＰＣＩｅ系统上运行，目前ＰＣＩｅ技术已经广泛应用理机对外交联的信号种类和数量越来越多，通常这些于台式电脑、工作站、服务器、嵌入式计算机和通信平交联信号的输入输出处理被集成到一个接口模块上实［１］现。综合处理机通过接口模块实现与外部设备的交台等周边ＩＯ设备互连。联，而接口模块与综合处理机内部的其他模块通过高基于ＰＣＩｅ总线的系统拓扑结构主要包括一个根［２］速串行通信接口进行交互。联合

6、体、若干交换机和端点设备，如图１所示，根联本设计在ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ）总线架构的标准处合体是指连接ＣＰＵ芯片和ＰＣＩｅ总线架构的设备，它理器子卡的基础上，设计一个多功能接口模块，与标准处理器子卡通过ＰＣＩｅ总线进行互连，与处理机内其他模块通过ＦＣ接口进行通信。多功能接口模块上实现了大量的外部接口，包括１２路ＲＳ４２２、８路ＡＲＩＮＣ４２９、１４路ＵＳＢ接口、１路ＩＤＥ接口以及大量的离散量输入输出接口，多功能接口模块的结构设计符合综合处理机的通用化要求，可作为一款标准模块加以推广使用。１ＰＣＩＥｘｐ

7、ｒｅｓｓ技术ＰＣＩｅ是取代ＰＣＩ总线的第３代ＩＯ技术，经ＰＣＩ专图１ＰＣＩｅ系统的拓扑结构业组织ＰＣＩＳＩＧ认证发布，是对ＰＣＩ总线的改进，能够收稿日期：２０１４－０２－２５修订日期：２０１４－０７－０３基金项目：航空科学基金项目资助（２０１３ＺＡ３１００１）；中航工业西安计算技术研究所创新基金项目资助（ＣＸＸＭ１２０７２－１６）作者简介：张晓敏（１９８４－），女，河南西平人，工程师，硕士，主要研究方向为机载计算机应用。·１２６·航空计算技术第４４卷第５期可以支持一个或多个ＰＣＩｅ端口，每个端口下可以连接模块

8、的复位电路采用专用复位芯片，输入端将一个ＰＣＩｅ端点设备或者一个ＰＣＩｅ交换机，交换机形ＦＰＧＡ加载完毕的指示信号ＤＯＮＥ信号和全局复位信成一个子层。号进行组合，确保ＦＰＧＡ逻辑加载完成后输出复位信标准处理器子卡将ＭＰＣ８６４０Ｄ处理器上的一个高号，在ＦＰＧＡ逻辑里实现模块的复位管理功能。速串行ＳｅｒＤｅｓ接口配置为ＰＣＩｅ接口功能，４ｘ工作模时钟电路包括ＰＣＩ总线、ＲＳ４２２、ＡＲＩＮＣ４２９、Ｕ