基于FPGA的PCIe总线DMA平台设计.pdf

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1、分类号——UDC学校代码鹾程歹大署10497位论文题El基王E里Q△鲍￡￡!星：鳖纥旦丛△壬佥遮让英文夏￡鱼△盘查i觋Q至旦丛△鱼煎避墨亟卫!丛鱼迦题目坠垒墨星亟Q堕￡￡I曼坠坠墨研究生姓名魏芸指导教师姓名———J盘垂—一职称——j韭塑L430070申请学位级别亟±学科专业名称通焦生焦!垦丕统论文提交日期2Q1313论文答辩日期2013．4学位授予单位盘这堡三太堂学位授予El期加哼。占答辩委员会主席刹鱼评阅人壹j肇李耳守2013年3月劣学独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表

2、或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：扭翌日期：垫!三：丝12关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文白争规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名．-一．盘兰导师签名：珲辱未乙日期：上型坐『7摘要随着通信技术的迅速发展，LTE应运而生，LTE系统具有网络时延减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆

3、盖的改善的优点，但缺点也明显：对带宽的要求，对传输速率的要求等都使得系统更复杂。传统的PCI，PCIX等总线，因其性能无法达到系统的传输要求，正逐步淘汰，PCIe总线作为新一代的总线标准，它具有数据传输速率高，可更好地支持未来高端显卡等优点，在LTE系统的物理层中，设计基于PCIe总线DMA传输方式的数据通道平台可有效进行数据传输，减少了数据传输的瓶颈。并且PCIe总线具有良好的可扩展性，可通过对系统升级来实现更高数据传输速率的要求。本文设计的基于FPGA的PCIe总线DMA平台系统的设计有很重要的实际意义，它充分利用]'PCIE总线的众多优点，解决TLTE系统中分布式基站的数据传输问题，

4、为整个系统的实现打下了良好基础。本文的研究内容包含以下三部分：首先，深入研究了PCIe总线协议，剖析PCIe协议标准中三个层面的不同分工，在不同层面的数据传送包的不同格式下的不同功能。纵观LTE的发展状况，PCIe总线技术必成为主流。其次，在深入研究了PCIe协议的基础上，利用Xilinx公司的PCIeIPCore生成了系统所需I拘PCIe总线下的Endpoint模块，在Endpoint模块基础上，设计DMA模块，并针对本项目的要求设计接口模块。最后，编写测试模块，在Modelsim中对PCIe．DMA进行联合仿真，验证功能正确后，在ISE环境中进行板上调试。通过实际板卡测试，系统的DMA

5、传输速度可稳定达型J2Gbps，没有丢帧和误码现象，系统能够稳定运行，能达蛩JLTE系统中分布式基站中传输功能模块的设计要求。本文的创新点是虚拟FIFO的设计，虚拟FIFO提供时钟域的交叉，可存储和转发大的数据包，解决了DDR3SDRAM直接读取写入低效率的问题。采用了虚拟FIFO使需要读取和写入的数据包在此重新打包，可大大的提高传输效率，并且FIFO与memorycontroller直接相连，可忽略memorycontroller的反应时间。关键词：LTE，PCIExpress，IP核，DMAAbstractWiththerapiddevelopmentofcommunicationte

6、chnology,LTEemerged．LTEsystemhasreducednetworklatency,higheruserdatarates，improvedsystemcapacityandcoverageadvantages，butthedisadvantagesarealsoobvious：thebandwidthrequirementsofthetransmissionratetherequirementsandSOmakesthesystemmorecomplex．TraditionalbusasthePCI，PCI—Xbus，itsperformancecannotach

7、ievetherequirementsofthetransmissionsystem，beingphasedout，PCIebusasthenextgenerationbusstandard，ithasahighdatatransferrate，andcanbettersupporthigh．endgraphicscard，etc．inthephysicallayeroftheLTEsystem，thedesigncan