PCI总线接口控制器的FPGA实现与研究

"这篇硕士学位论文主要探讨了使用FPGA实现PCI总线接口控制器的设计与实现，作者曲红在导师林争辉和林涛的指导下，深入研究了PCI总线协议并采用Verilog硬件描述语言进行设计。论文涵盖了设计流程、仿真、综合、验证以及PCI板卡驱动程序的编写和调试，还对未来PCI接口控制器的DMA传输方式进行了前瞻性研究。" PCI总线是个人计算机（PC）中的一种高速局部总线标准，它允许外部设备以较高的数据速率与系统内存和CPU通信。FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，能够根据需求配置为各种数字逻辑电路，包括复杂的接口控制器。 论文首先介绍了PCI总线协议，这是设计PCI总线接口控制器的基础。协议包含了地址/数据线的分配、中断处理、DMA（Direct Memory Access）传输、配置空间访问等关键要素。理解这些协议规范对于设计一个符合标准的接口至关重要。 设计方法采用了自顶向下的方法，这意味着从系统级开始，然后逐步细化到各个功能模块。Verilog作为一种硬件描述语言，被用来描述PCI接口控制器的逻辑功能。Verilog允许设计师以类似于软件编程的方式描述硬件行为，从而简化了复杂系统的建模和验证。 在设计过程中，论文详细阐述了从接口控制器的功能分析、结构划分到整体设计和子模块实现的步骤。这包括了接收和发送事务的处理、地址解码、数据传输的同步以及错误检测与恢复机制。此外，接口控制器的仿真和综合过程也得到了详述，这是验证设计正确性的关键环节。 在实现阶段，论文提到了布局布线后的时序仿真，确保设计满足PCI总线的时序约束。同时，设计了PCI板卡驱动程序，这是操作系统与硬件交互的软件层，使得系统能够识别并有效地使用PCI设备。此外，作者还制作了PCB实验板进行实际测试，验证了设计的可行性。 论文的前瞻性研究部分涉及了PCI接口控制器的DMA传输方式，这是一种高效的无CPU参与的数据传输机制。通过对DMA功能模块的划分，为未来高性能PCI设备的开发提供了理论基础。 关键词涵盖了PCI总线、接口控制器、Verilog语言、仿真、综合验证，以及PCI板卡驱动程序和DMA传输的研究，体现了论文的核心内容和技术焦点。这篇论文为深入理解和设计PCI总线系统提供了丰富的理论和实践经验，对于进一步的PCI总线相关研究具有重要的参考价值。