Altera PCIE硬核IP设计与DMA应用解析

"本文档主要介绍了如何在Altera FPGA中使用PCI Express (PCIE) 技术，涵盖了PCIE系统的基本拓扑结构、Altera PCIE硬核的关键特性，以及基于Qsys的设计流程。同时，提到了Windriver驱动的使用以及SGDMA在实现DMA操作中的作用。" Altera PCI Express (PCIE) 是一种高速接口技术，用于在FPGA和外部设备之间建立高效的数据传输通道。在介绍PCIE系统之前，先要理解其基本的拓扑结构。PCIE采用点对点连接，如图1-1所示，包括Root Complex（根复合体）、Switch、Endpoint（如I/O或存储设备）以及PCIE到PCI/PCI-X的桥接。这种结构允许独立的数据传输，提高了系统的带宽和性能。 Altera的PCIE硬核IP是实现PCIE功能的核心，它可以配置为Root Port (RP) 或 Endpoint (EP) 模式。在本文档中，它被用作Endpoint模式。硬核包含了Physical、Datalink和Transaction三层协议，支持设备配置空间、收发缓冲和流控制等功能。Avalon-MM或Avalon-ST接口用于与应用层交互，LMI接口则用于访问配置空间，而PCIeReconfig接口用于硬核及其相关GX模块的重配置。 在板级系统设计部分，如图2-1所示，系统包括了FPGA中的Qsys生成的Endpoint和PC端的Windriver驱动。Windriver驱动使得PC能对FPGA进行配置读写和存储读写操作，但这种方式可能会占用大量CPU资源并降低速度。为了解决这个问题，系统引入了DMA（直接存储器访问）机制。在DMA操作中，FPGA作为主设备发起读写请求，直接与PC的物理内存进行数据交换，提高传输效率。 在实际应用中，SGDMA（System Generator for Direct Memory Access）经常用于实现DMA控制器，它可以处理从FPGA到PC或反之的大量数据传输，无需CPU干预。使用SGDMA，用户可以设计出高效的数据传输路径，从而优化系统性能。 本文档提供了关于Altera FPGA中实施PCIE的基本知识，包括设计流程、关键组件和接口，以及如何利用DMA优化数据传输。对于想要在Altera FPGA中构建PCIE系统的工程师来说，这是一个重要的参考资料。虽然没有包含详细的每步操作指南，但它概述了主要概念和技术，有助于快速理解和启动PCIE项目。