基于AXI总线的多FPGA高速串行数据传输技术

"本文介绍了一种高速串行的FPGA间数据传输方法，旨在解决多FPGA芯片验证系统中FPGA端口资源有限的问题。该方法利用AXI总线协议，通过高速串行总线（SERDES）进行数据传输，提高了传输效率，降低了对I/O资源的需求，并具有良好的可移植性和通用性。" 文章详细讨论了在集成电路发展背景下，传统单片FPGA原型验证已无法满足高集成度芯片验证需求，因此转向多片FPGA的使用。然而，FPGA之间的数据传输成为一个关键挑战。现有的并行传输方式会消耗大量I/O资源，而串行传输则能有效节省这些资源。 作者提出了一种创新的解决方案，即基于AXI（Advanced eXtensible Interface）总线协议的多FPGA通信方法。AXI是一种广泛使用的高性能接口标准，允许不同组件之间高效地交换数据。在这个方法中，所有需要传输的数据先被整合到AXI总线上，然后通过高速串行总线（Serializer-Deserializer，SERDES）在FPGA之间进行传输。SERDES技术可以将并行数据转换为串行数据，以减少物理连接的数量，同时保持高速传输能力。 文中提到，传统的时分复用互联模块虽然能缓解I/O端口不足的问题，但其本质上仍然是并行传输，实现较为复杂。而采用特定厂商的专用IP如Xilinx的AXI Chip2chip虽然简化了通信实现，但限制了FPGA的通用性和可移植性。相比之下，所提出的AXI总线结合SERDES的方案不仅简化了实现，而且不受特定厂商限制，适用于各种FPGA，有助于提升工程实践的灵活性。 在实验验证阶段，作者通过Vivado软件进行了数据传输分析，证明了这种方法能够实现多片FPGA间的数据高速传输，有效克服了原型验证系统的I/O瓶颈。该方法占用的FPGA逻辑资源较少，适合实际工程应用。 这种基于AXI总线协议和高速串行总线的FPGA间数据传输方法，为多FPGA芯片验证提供了一个高效、灵活的解决方案，对于推动集成电路原型验证领域的发展具有重要意义。