基于PCIe1.1的UM-BUS高速测试系统设计与550MB/s实测

UM-BUS总线测试系统中PCIe的设计与实现是本文的核心内容，UM-BUS是一种具备动态重构能力的高速串行总线，其单通道理论带宽可达到200 Mb/s，当采用16通道并发传输时，理论带宽提升至400 MB/s。这样的带宽要求在数据采集和处理过程中，需要一个高效的通信通道来确保数据传输的高速度。 PCIe 1.1标准被选中用于构建这个测试系统，主要是因为它的点对点串行连接和全双工特性，能提供高达1 GB/s的理论传输速率，这足以满足UM-BUS总线测试系统的带宽需求。通过配置PCIe 1.1的x4通道，即四个独立的数据流同时传输，可以实现高达250 MB/s的单向传输速率，从而满足UM-BUS的并发传输需求。 本文的设计重点是基于FPGA的PCIe总线BMD（Bandwidth Management Device）传输方案，利用DMA（Direct Memory Access）机制，使得数据能在SDRAM存储器和PC之间无中断地进行高效传输。这种方式避免了CPU直接参与数据传输过程，显著提高了数据传输的效率。 在UM-BUS测试系统架构中，数据采集模块首先捕获高速总线数据，然后将其暂存在外部SDRAM中，再通过PCIe接口传输到PC进行进一步的分析和处理。这种设计确保了测试系统的实时性和准确性，同时充分利用了PCIe的高带宽特性。 测试结果显示，基于FPGA的PCIe 1.1 x4链路通道的应用方案实现了实际传输速度达到550 MB/s，远超过UM-BUS总线理论上的最大带宽需求，证明了这一设计的有效性。本文的工作不仅提升了UM-BUS总线测试系统的性能，还展示了如何通过巧妙的技术整合，实现在高速串行总线测试中的高效数据处理。