[发明专利]基于PCIe的高速实时传输系统

说明书

本发明提供一种基于PCIe的高速实时传输系统，所述基于PCIe的高速实时传输系统包括基于FPGA的PCIe板卡和计算机，所述基于FPGA的PCIe板卡插在所述计算机的PCI‑E X8插槽；所述基于FPGA的PCIe板卡的通道类型为PCI‑E X8，以FPGA芯片为核心，FPGA芯片端外扩高速接口和并行接口，且外接内存，其中并行接口通过隔离芯片与FPGA相连。通过本发明，充分利用FPGA的高速传输接口和并行接口，兼顾高速串行传输和并行传输的优点，提供了两种不同的对外传输方式，确保了传输的高速率、高实时性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于PCIe的高速实时传输系统。

背景技术

随着通信技术的发展，大数据的传输与处理对高速通信提出了越来越高的要求，尤其是PC端应用软件需要与硬件做数据交换时，常见的与PC端应用软件最紧密的高速互联接口有PCIe、以太网、USB、HDMI等，这些接口各自有其特点，其中由于PCIe总线的传输速率高，技术成熟，实现方法灵活，是最常用的高速传输接口之一，也越来越广泛的被应用在各个领域，尤其数据吞吐量较大的场合。

PCIe板卡常常使用在Windows和Linux系统环境下。由于Windows和Linux都是非实时系统，在对数据传输的实时性没有要求的情况下，可以很好的满足要求。但是，在自动化工业领域，特别是在测量、测试和控制技术方面，保证数据传输的实时是不可缺少的。对于这种对实时性要求比较高的使用场景，虽然Linux系统可以通过打实时补丁来解决这个问题，但是客户软件实际使用环境更多的是Windows系统环境下运行的时候，就无法满足实时性要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于PCIe的高速实时传输系统，旨在现有技术中传输实时性不高的技术问题。

第一方面，本发明提供一种基于PCIe的高速实时传输系统，所述基于PCIe的高速实时传输系统包括基于FPGA的PCIe板卡和计算机，所述基于FPGA的PCIe板卡插在所述计算机的PCI-E X8插槽；所述基于FPGA的PCIe板卡的通道类型为PCI-E X8，以FPGA芯片为核心，FPGA芯片端外扩高速接口和并行接口，且外接内存，其中并行接口通过隔离芯片与FPGA相连。

可选的，所述FPGA芯片通过XDMA核实现PCIe协议和DMA传输，XDMA核包括M_AXI接口和M-AXI-Lite接口，其中，M_AXI接口用于传输DMA数据，M-AXI-Lite接口用于访问寄存器数据。

可选的，所述FPGA芯片通过寄存器切换通信链路连接高速接口，实现高速串行传输；所述FPGA芯片通过寄存器切换通信链路连接并行接口，实现并行传输。

可选的，当连接高速接口时，DMA数据先进入内存中缓存，寄存器数据在RegisterBRAM中缓存，通过高速传输控制机制，选择DMA数据或寄存器读写数据进行数据处理。

可选的，当连接并行接口时，通过并行传输控制机制，选择DMA数据或寄存器读写数据进行数据处理。

可选的，所述计算机在开机过程中，通过PCIe驱动，根据PCIe总线编号、设备名以及功能号在运行的处理器系统中迭代读取所有PCIe板卡的配置空间，所述配置空间位于PCIe板卡的XDMA核；将配置空间中Vendor ID字段和Device ID字段与需要查找的PCIe板卡的Vendor ID和Device ID进行比较，如果相等，则查找成功；查找成功后，初始化查找到的PCIe板卡的基础地址寄存器空间；初始化完成后，进行数据传输。

可选的，所述PCIe驱动在基于RTX实时系统的基础上设计得到。

可选的，所述初始化查找到的PCIe板卡的基础地址寄存器空间的步骤包括：

分配PCIe板卡的基础地址寄存器在PCIe总线域的地址空间。

可选的，所述进行数据传输的步骤包括：