PCIe DMA传输在UM-BUS测试系统中的实现与优化

"本文主要探讨了在UM-BUS测试系统中如何设计并应用基于PCIe的DMA（直接存储器访问）传输方案，以满足高速数据采集和分析的需求。UM-BUS是一种多通道并发冗余的高速串行总线，其测试系统需要在数据采集终端与PC间建立高带宽通信。文章介绍了UM-BUS的特性，包括其多线路并发冗余的拓扑结构和动态容错能力。然后，提出了采用PCIe2.0 x1通道的解决方案，通过FPGA实现PCIe总线的DMA数据传输。实验结果显示，该方案的实际传输速度超过200 MB/s，充分满足了测试系统对数据传输速率的要求。文章详细描述了FPGA在数据采集、SDRAM控制以及PCIe控制模块中的作用，利用Xilinx的IP核实现了PCIe总线接口。" 在UM-BUS测试系统的设计中，核心在于构建一个高效的数据传输通道，即PCIe2.0 x1通道。PCI Express (PCIe) 是一种高速接口标准，用于连接计算机系统中的外部设备，如显卡、网卡等，它提供了比传统PCI总线更高的数据传输速率。PCIe 2.0版本的数据传输速率翻倍，每个通道支持5 Gbps的原始位速率，相当于x1配置下每个方向可达到大约1GB/s的带宽。 文中提到的DMA传输技术允许外设直接读取或写入系统内存，而无需CPU的干预，从而降低了CPU负载并提高了数据传输效率。在UM-BUS测试系统中，FPGA作为关键组件，不仅负责数据采集，还控制SDRAM存储器，同时包含了PCIe控制模块来协调与PC之间的数据传输。当PC需要获取总线数据时，FPGA会从SDRAM读取数据并通过PCIe接口传输到PC；相反，当需要向UM-BUS发送数据时，FPGA会接收来自PC的数据并存储在SDRAM中，等待进一步的传输。 Xilinx的IP核被用来实现PCIe总线接口，这包括用户逻辑接口和配置接口。用户逻辑接口允许FPGA的内部逻辑与PCIe IP核进行通信，而配置接口则用于主机对FPGA的配置和管理，确保数据传输的正确性和实时性。 该设计通过结合UM-BUS的多通道并发冗余优势和PCIe的高速传输能力，成功地构建了一个高性能的测试系统，能够有效地监控、存储和分析UM-BUS总线的通信过程。通过实验验证，这种基于PCIe的DMA传输方案满足了对高带宽、低延迟和高可靠性需求的总线测试系统。