FPGA实现AD采样高速接口比较：GPMC vs PCIe

本文档详细介绍了在AD采样应用中，使用FPGA实现设计的两个关键接口：GPMC和PCIe，并针对它们进行了深入的分析。 首先，3.2节着重于GPMC接口。GPMC（General Purpose Memory Controller）是一种通用的外设内存接口，支持异步SRAM、异步/同步NORflash、NANDflash和P-SRAM等不同类型的存储器。为了追求高速数据传输，文中选择了16位同步burst方式的NOR接口，因为数据仅从FPGA流向ARM，因此设计时只考虑了读操作。读时序图展示了数据传输的基本流程，而寄存器配置主要包括设置接口时钟为GPMC_Fclk、中断触发方式为边缘触发以及定义接口类型。通过带宽估算，发现GPMC的104MHz速率和每次burst传输4个word16导致的带宽仅为约60Mbyte/s，这远低于AD实时采样所需的80Mbyte/s。 接下来，文档转向PCIe接口。FPGA作为endpoint (EP)，ARM作为root port (RP)，利用硬件PCIe IP核支持PCIe Gen1 x4标准，理论带宽可达1Gbyte/s，明显超过了AD采样的需求，确保了数据传输的高效性。然而，PCIe接口的硬件实现非常复杂，涉及众多信号处理和协议理解，这部分内容仍在规划中。 命令设计部分提到，考虑到UART速度较低，选择SPI作为ARM与FPGA之间的命令通道，以便于快速上电配置。在上电过程中，FPGA可以通过AS方式（主动读取）或PS方式（被动接收）加载网标，其中AS方式需要额外的配置芯片，如EPCS16。 总结来说，本文档深入解析了FPGA在AD采样应用中的GPMC和PCIe接口设计，突出了PCIe接口在满足高带宽需求方面的优势，并讨论了命令配置过程中的关键步骤。对于实际项目实施，理解和优化这些接口的配置对保证系统性能至关重要。