一种高性能PCIe接口设计与实现

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作者 张梅娟 辛昆鹏 周迁 《现代电子技术》 北大核心 2025年第8期70-74,共5页

多款处理器在PCIe 2.0×4下传输速率不足理论带宽的20%,最高仅有380 MB/s,不能满足实际应用需求。为解决嵌入式处理器PCIe接口传输速率过低的问题,设计一款高性能PCIe接口,有效提高了接口数据传输速率。经性能瓶颈系统分析,增加设计... 多款处理器在PCIe 2.0×4下传输速率不足理论带宽的20%,最高仅有380 MB/s,不能满足实际应用需求。为解决嵌入式处理器PCIe接口传输速率过低的问题,设计一款高性能PCIe接口,有效提高了接口数据传输速率。经性能瓶颈系统分析,增加设计PCIe DMA与处理器Cache一致性功能,能解决DMA传输完成后软件Cache同步耗时严重的问题,使速率提升3.8倍,达到1 450 MB/s。在硬件设计上DMA支持链表模式,通过描述符链表将分散的内存集聚起来,一次DMA启动可完成多个非连续地址内存的数据传输,并优化与改进软件驱动中分散集聚DMA实现方式,充分利用硬件Cache一致性功能,进一步提升10%的传输速率,最终达到PCIe 2.0×4理论带宽的80%。此外,该PCIe接口采用多通道DMA的设计,最大支持8路独立DMA读写通道,可应用于多核多任务并行传输数据的应用场景,更进一步提升整体数据传输带宽。经验证,该PCIe接口具有良好的稳定性和高效性,最大可支持8通道数据并行传输,且单通道传输速率可达到理论速率的80%。 展开更多

关键词 pcie接口 DMA控制器 高速数据传输 CACHE一致性 多通道设计 分散集聚 链表模式

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基于PCIE接口的高速数据传输系统设计 被引量：31

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作者 张彪 宋红军 +2 位作者 刘霖 胡骁 李洋 《电子测量技术》 2015年第10期113-117,共5页

针对PCIE接口在数据传输方面的应用,设计了一种基于Xilinx FPGA的PCIE接口的高速数据传输系统。该系统采用FPGA集成的PCIE硬核,在Windows 7系统下利用WinDriver开发了PCIE设备驱动程序,同时利用DDR3SDRAM对传输过程中的数据进行缓存,使... 针对PCIE接口在数据传输方面的应用,设计了一种基于Xilinx FPGA的PCIE接口的高速数据传输系统。该系统采用FPGA集成的PCIE硬核,在Windows 7系统下利用WinDriver开发了PCIE设备驱动程序,同时利用DDR3SDRAM对传输过程中的数据进行缓存,使用Verilog硬件描述语言实现DMA方式来完成上位机和FPGA板卡之间的数据传输。在Xilinx VC707开发板上进行了验证,实际测试结果显示,在单次传输的数据大小为8 MB的情况下,x1通道的PCIE系统的DMA读和写速率分别可达到154 MB/s和169 MB/s,能满足实际应用在数据传输过程中的可靠性及高效性的要求。 展开更多

关键词 FPGA pcie接口 DMA WINDRIVER

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基于PCIE接口的IPSec加速SoC设计 被引量：2

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作者 杭彦希 徐金甫 +2 位作者 南龙梅 杨宇航 王周闯 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第5期1212-1215,1257,共5页

为达到IPSec实现的高速性、灵活性以及安全性,设计一个IPSec加速SoC。引入高速PCIE接口突破主机与SoC通信速度瓶颈;采取多核设计技术和层次化存储结构,构建以交叉存储为主的高速数据交换区和以邮箱为主的引擎间状态通信区;采用指令级并... 为达到IPSec实现的高速性、灵活性以及安全性,设计一个IPSec加速SoC。引入高速PCIE接口突破主机与SoC通信速度瓶颈;采取多核设计技术和层次化存储结构,构建以交叉存储为主的高速数据交换区和以邮箱为主的引擎间状态通信区;采用指令级并行和流水线并行技术,对IPSec协议中算法进行多核映射。实验结果表明,该SoC对于IPSec中典型分组密码算法AES的吞吐率可达1Gbps,对于认证算法SM3可达2Gbps,较好地满足了高速网络处理需求。 展开更多

关键词 IPSEC协议 SOC 高速 多核 pcie接口

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射频信号生成系统PCIe总线接口设计 被引量：2

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作者 刘瑞麒 杨剑 +1 位作者 姚志成 耿志 《计算机工程与设计》 北大核心 2018年第6期1597-1602,共6页

为提高宽带射频DAC板卡中高速数据传输总线接口设计性能及灵活性,开发基于Xilinx公司Virtex-6高性能FPGA的DMA方式PCIe总线接口。按照PCIe 2.0协议标准设计总线接口端点模块,针对高速传输需求开发DMA传输方式下的总线控制程序,结合芯片... 为提高宽带射频DAC板卡中高速数据传输总线接口设计性能及灵活性,开发基于Xilinx公司Virtex-6高性能FPGA的DMA方式PCIe总线接口。按照PCIe 2.0协议标准设计总线接口端点模块,针对高速传输需求开发DMA传输方式下的总线控制程序,结合芯片特性对GTX收发器和时钟进行合理约束。实测结果表明,该PCIe总线接口数据传输速率可达3.53GB/s,能够满足宽带射频信号生成数据传输需要。 展开更多

关键词 pcie总线 总线接口 FPGA(现场可编程集成逻辑门阵列) 高速DAC DMA传输

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基于PCIe级联网口的农业监测视频高速传输系统研究 被引量：6

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作者 段瑞枫 陈艳 +2 位作者 洪凯 张就 张海燕 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期203-212,共10页

农业监测智慧化需要实时、高效、可靠的视频数据处理和传输方案,为了解决传统基于CPU和GPU架构的系统速率低、实时性差的问题,设计了基于Zynq架构的PCIe级联网口的高速传输系统。针对PCIe接口开发,在硬件层面,优化配置XDMA IP核参数,完... 农业监测智慧化需要实时、高效、可靠的视频数据处理和传输方案,为了解决传统基于CPU和GPU架构的系统速率低、实时性差的问题,设计了基于Zynq架构的PCIe级联网口的高速传输系统。针对PCIe接口开发,在硬件层面,优化配置XDMA IP核参数,完成接口的数据收发引擎设计,并基于MIG 7 IP核优化配置了DDR缓存区。在软件层面,基于PCIe驱动,调度VLC软件完成视频数据读取,实现板卡和上位机之间数据的快速收发和流畅播放。针对网口协议栈的实现,利用ARM可编程特性,调度LWIP轻量级协议栈,完成TCP协议的开发,实现了网口的数据快速收发,避免了上位机CPU直接处理网络协议的时延和运算开销。此外调度AXI协议完成PCIe接口和网口的高速连通。在Zynq MZ7030FA平台上传输视频文件对系统进行速率和可靠性实测。结果表明:网口传输速率达800 Mb/s,基本实现了千兆以太网;PCIe接口的最高传输速率达816 MB/s,逼近硬件PCIe 2.0 x2的最高速率,且整个系统在应用层上实现了可靠传输。本文的研究为农业监测视频传输应用提供了高效可靠的解决方案,且系统具有较好的扩展性和推广性。 展开更多

关键词 农业监测 高速传输 片上系统 现场可编程门阵列 pcie高速接口 千兆以太网

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无线激光通信系统USB接口的设计与调试 被引量：2

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作者 鲍黎波 艾勇 +1 位作者 左韬 胡晟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2004年第5期473-476,共4页

提出一种无线激光通信系统USB接口的设计方案。该方案采用Cypress公司EZ USB系列的AN2131Q芯片为核心作为USB外围设备,AN2131Q芯片在USB外围设备上电加载后运行其固件程序,负责管理USB外围设备及其与主机的通信。论述了如何利用该公司的... 提出一种无线激光通信系统USB接口的设计方案。该方案采用Cypress公司EZ USB系列的AN2131Q芯片为核心作为USB外围设备,AN2131Q芯片在USB外围设备上电加载后运行其固件程序,负责管理USB外围设备及其与主机的通信。论述了如何利用该公司的EZ USB开发板和配套软件调试系统。 展开更多

关键词 EZ-USB USB接口 外围设备 调试系统 配套软件 芯片 固件程序 无线激光通信 开发板 AN

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基于CPCI总线的嵌入式计算机通用接口设计 被引量：4

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作者 汪强 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2008年第4期875-878,共4页

针对基于CPCI总线的嵌入式计算机设计中遇到的底层驱动软件与具体硬件芯片相互关联的问题,开展了嵌入式计算机通用接口设计的研究。采用软件、硬件与现场可编程技术相互结合的设计方法,通过通用硬件接口电路设计、共享存储区设计、通用... 针对基于CPCI总线的嵌入式计算机设计中遇到的底层驱动软件与具体硬件芯片相互关联的问题,开展了嵌入式计算机通用接口设计的研究。采用软件、硬件与现场可编程技术相互结合的设计方法,通过通用硬件接口电路设计、共享存储区设计、通用函数设计,实现了基于CPCI总线的嵌入式计算机通用接口,并成功应用于具体的工程实践。 展开更多

关键词 紧凑型外围设备互连总线 嵌入式计算机 通用接口 双口存储器 设备驱动程序

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基于不同总线协议的DMA控制器研究进展

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作者 任小龙 杨延飞 +4 位作者 王立涵 严登辉 张浩 李飞飞 李连碧 《半导体技术》 北大核心 2025年第2期117-126,共10页

随着计算机技术的飞速发展,对大规模数据传输和处理效率的要求越来越高。直接存取存储(DMA)控制允许设备和存储器之间直接进行高速数据传输,有效提升了数据传输效率,因而得到广泛的研究。综述了基于不同总线架构的DMA控制器的研究进展... 随着计算机技术的飞速发展,对大规模数据传输和处理效率的要求越来越高。直接存取存储(DMA)控制允许设备和存储器之间直接进行高速数据传输,有效提升了数据传输效率,因而得到广泛的研究。综述了基于不同总线架构的DMA控制器的研究进展。首先,在分析传统中央处理器(CPU)传输数据局限性的基础上,阐述了DMA控制器与总线结合的重要性。其次,重点探讨了基于高级微控制器总线架构(AMBA)和高速外设部件互连标准(PCIe)两种常用总线协议的DMA控制器的研究进展,从频率、传输速率、功耗等方面进行性能比较和分析总结,并在此基础上展望了未来基于这两种总线协议的DMA技术的发展方向。最后,介绍了基于其他总线协议的DMA控制器的研究进展,在分析其性能优势的基础上为新型DMA控制器设计提供新思路。 展开更多

关键词 直接存取存储(DMA)控制器 高级微控制器总线架构(AMBA) 高级高性能总线(AHB) 高级可拓展接口(AXI)总线 高速外设部件互连标准(pcie)总线 CoreConnect总线 片内总线(ICB)

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基于USB接口的1Wire总线控制器1WireBus-USB的设计实现

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作者 谢嵩 谢小希 +1 位作者 高翠山 聂振东 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期738-740,共3页

1Wire总线是一种适用于温度和模拟量监测的总线,并具有优良的性价比,是在BESⅢ慢控制系统设计中应用较广的总线。USB具有热插拔、易扩展、占用系统资源少等优点,广泛应用在计算机与外围设备的连接上。结合BESⅢ慢控制系统的要求,介绍了... 1Wire总线是一种适用于温度和模拟量监测的总线,并具有优良的性价比,是在BESⅢ慢控制系统设计中应用较广的总线。USB具有热插拔、易扩展、占用系统资源少等优点,广泛应用在计算机与外围设备的连接上。结合BESⅢ慢控制系统的要求,介绍了基于USB接口的1Wire总线控制器1WireBus-USB的软硬件设计与实现。 展开更多

关键词 总线控制器 USB接口 设计实现 系统资源 热插拔 计算机 外围设备 软硬件设计 性价比 优点

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基于RTX的虚拟无线电高速数据接口实时性研究 被引量：2

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作者 闻达 李明齐 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第27期227-231,共5页

基于Windows的虚拟无线电具备界面友好、用户基础广、易于维护升级等优势,受到业界广泛关注,但其实时性缺陷是制约其应用前景的主要因素。采用RTX提高Windows操作系统实时性是扩展该类系统应用的有效途径。针对RTX虚拟无线电系统,给出... 基于Windows的虚拟无线电具备界面友好、用户基础广、易于维护升级等优势,受到业界广泛关注,但其实时性缺陷是制约其应用前景的主要因素。采用RTX提高Windows操作系统实时性是扩展该类系统应用的有效途径。针对RTX虚拟无线电系统,给出了其中的高速数据接口设计方案,提出了基于XILINX ML605开发板完成FPGA程序,基于RTX系统设计驱动程序的方法,进行了数据接口实时性能测试。经过100万次测量,结果显示中断响应时延一直稳定在40μs以下,99.99%的中断响应时延小于20μs,基于RTX的数据接口中断响应时延比较稳定,达到10μs级的实时性能。 展开更多

关键词 pcie RTX 数据接口 实时性 中断

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基于PCIE密码模块在可信平台上的研究

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作者 黄海瑞 徐金甫 +1 位作者 章轶 张文超 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第3期616-620,625,共6页

为满足密码模块在可信平台上的应用需求,采用高速通信接口PCI-Express与密码模块连接,从应用层到硬件层进行三点改进:在应用层中,创建密码服务函数动态库;在系统层中,对设备驱动程序进行功能扩展(实现多用户机制);在硬件层中,对传输的... 为满足密码模块在可信平台上的应用需求,采用高速通信接口PCI-Express与密码模块连接,从应用层到硬件层进行三点改进:在应用层中,创建密码服务函数动态库;在系统层中,对设备驱动程序进行功能扩展(实现多用户机制);在硬件层中,对传输的数据进行命令包格式封装。密码模块以DMA(directional memory access)块传输方式读取数据,实现多用户操作。实验结果表明,密码算法处理速度达到了预期的吞吐率。 展开更多

关键词 密码服务 外围设备接口(pcie) 密码模块 可信平台 多用户

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基于FPGA的数控折边机温度采集系统 被引量：1

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作者 胡一枫 周砚江 +1 位作者 毛晓靖 肖亮亮 《机电工程》 CAS 2010年第3期85-88,共4页

针对现场可编程门阵列(FPGA)的特点,提出了一种使用超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)有限状态机来实现串行外围设备接口(SPI)多通道采集和通过FIFO缓存采集数据存储至外部ROM的方法,设计了基于ADS7863的智能温度采集系统。实验结果表明... 针对现场可编程门阵列(FPGA)的特点,提出了一种使用超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)有限状态机来实现串行外围设备接口(SPI)多通道采集和通过FIFO缓存采集数据存储至外部ROM的方法,设计了基于ADS7863的智能温度采集系统。实验结果表明:采用该方案能有效快速地完成折边机的智能温度数据采集与存储,验证了其可行性。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列 FIFO 有限状态机 ROM 超高速集成电路硬件描述语言 串行外围设备接口

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基于UEFI的Flash更新的开发研究 被引量：3

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作者 刘佳 辛晓晨 +1 位作者 沈钢纲 乔磊 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2011年第1期114-117,共4页

为了解决当前BIOS(basic input output system,基本输入输出系统)Flash更新存在的种种弊端,提出了一种在UEFI(uni-fied extensible firmware interface,统一的可扩展固件接口)中实现Flash更新的方法。根据BIOS FLASH更新的特点,对其当... 为了解决当前BIOS(basic input output system,基本输入输出系统)Flash更新存在的种种弊端,提出了一种在UEFI(uni-fied extensible firmware interface,统一的可扩展固件接口)中实现Flash更新的方法。根据BIOS FLASH更新的特点,对其当前存在的问题进行分析,并基于UEFI2.3的规范说明文档,介绍了UEFI提供的技术支持手段。在此基础上,给出了在UEFI下Flash更新的具体方法,从而为提高Flash更新的统一性、有效性等问题提供了可行的解决途径。 展开更多

关键词 统一的可扩展固件接口 闪存 更新 串行外围设备接口 系统管理中断

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嵌入式Linux下的FRAM驱动程序设计 被引量：1

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作者 孙宇航 秦贵和 +2 位作者 于新波 范铁虎 和为民 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期264-266,共3页

针对铁电存储器(FRAM)在基于ARM9的嵌入式Linux系统下设备节点的读写及应用问题,研究Linux系统的驱动设计,分析FRAM的工作原理和硬件特性,提出基于Linux系统标准驱动架构与铁电底层预处理、读写、控制等工作机制相结合的FRAM驱动程序设... 针对铁电存储器(FRAM)在基于ARM9的嵌入式Linux系统下设备节点的读写及应用问题,研究Linux系统的驱动设计,分析FRAM的工作原理和硬件特性,提出基于Linux系统标准驱动架构与铁电底层预处理、读写、控制等工作机制相结合的FRAM驱动程序设计与实现流程。底层实现采用内核级基于FRAM的寻址方式,结果证明了该驱动在相应数据存储、传输中的可行性与稳定性。 展开更多

关键词 嵌入式LINUX 铁电存储器 串行外围设备接口 内存技术设备

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一种新型便携式微计算机问世

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作者 牛铁航 《管理现代化》 1982年第1期36-36,共1页

最近,美国一家OSBORNE计算机公司成功地制成一种便携式微计算机。它的体积仅比一般英文打字机稍大一点,实际上它的外形就是一个英文打字键盘和一个五吋电视屏幕的结合体,其主要部件包括:一个Z80型微处理器做中心处理单元,一个64K字节的... 最近,美国一家OSBORNE计算机公司成功地制成一种便携式微计算机。它的体积仅比一般英文打字机稍大一点,实际上它的外形就是一个英文打字键盘和一个五吋电视屏幕的结合体,其主要部件包括:一个Z80型微处理器做中心处理单元,一个64K字节的随机存储器和两个双面都可以存储信息的102K字节磁片的外存储器。这种微计算机可以与多种外围设备接口,可以外接打印机、12吋电视监示器,并且利用光笔将图形或各种文字转换成数字信息输入计算机进行运算或处理。它的功能多样,灵巧易用,可以随身携带而且价格低廉。每台只需2,000美元左右。 展开更多

关键词 微计算机 便携式 微处理器 输入计算机 外围设备接口 功能多样 电视监示器 打印机 随机存储器 数字信息

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