PCIe光纤卡设计及硬件测试【开题报告】.doc

毕业设计开题报告 电子信息科学与技术 PCIe光纤卡设计及硬件测试 一、选题的背景与意义 现代通信技术正朝着高速、精确的方向发展，尤其是高速串行通信，逐渐成为通信技术的主流，在各行各业扮演着极其重要的角色。采用并行收发技术，可以有很大的数据吞吐量，尤其是再引入差分信号后，但在实际的设计中会遇到引脚数过多，依靠单一的增加引脚数的方法并不能满足使用的需求的问题。因此，在传输高速数据时，高速的串行链路一直是人们的优先选择和最终目标，它的优点很明显：速度快，所用的引脚少。这样，一个新的技术应运而生，千兆位高速接口技术，接收并行数据，在串行链路上进行大宽带传输。 随着通信技术的进一步发展，总线从PCI和PCI-X发展到PCI Express，结构发生了变化：PCI和PCI-X尚并行总线，而PCI Express是串行总线。中远距离的通信也由电缆通信发展到了光纤通信，信息的载体发生了变化。本课题就是在这个大背景下，根据用户的需求，设计一个用于连接光纤通道和PCI Express总线的高速数据转换接口卡，实现从光纤到PCI Express总线的高速互连。下面是对光纤通信和PCI-E总线的简单介绍。 光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介，利用光波在光导纤维中传播信息的通信方式。光纤通信容量大、传输距离远，一个光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需要一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。光纤在传输信号是的损耗极低，在光波长为1.55um附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒介的损耗都要低，因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。除此之外，光纤还有信号串扰小、必威体育官网网址性能好；抗电磁干扰、传输质量佳；尺寸小、质量轻，便于敷设和运输等优点。 光纤通信的众多优点使它从光通信中脱颖而出，成为现代通信的主要传输手段，在短短20多年的发展，已经历经三代，采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等国家已经宣布不再建设电缆通信线路，致力于发展光纤通信，我国的光纤通信已进入实用阶段。 PCI Express（简称PCI-E）是由Intel，Dell，Compaq，IBM，Microsoft等PCI SIG联合成立的Arapahoe Work Group共同草拟并推举成取代PCI总线标准的第三代高性能I/O总线技术。第一代总线包括ISA、EISA、VESA和微通道（Micro Channel）总线，而第二代总线包括了PCI、PCI-X和AGP。PCI Express是一种能够应用于移动设备、台式电脑、工作站、服务器、嵌入式计算和通信平台等所有周边I/O设备互连的总线。 PCI Express体系结构继承了第二代总线体系结构最有用的特点，并且采用了计算机体系结构中新的开发成果。可贵的是，PCI Express与PCI和PCI-X系统是软件后向兼容的，也就是说，不用修改当前的驱动程序和应用软件，PCI Express系统就可以启动现有的OS，甚至PCI/ACPI电源管理软件也仍将运行。 将两台设备连接在一起的一个PCI Express互连称为一条链路，一个PCI Express连接可以被配置成x1，x2，x4，x8，x12，x16和x32的数据带宽。x1的通道能实现单向321.5MB/s(2.5Gb/s)的传输速率，远远超出PCI总线的传输速率，成为高速计算机总线的重要组成部分。 根据拟定的要求，在大容量存储设备和服务器之间开辟一条的高速数据通道，由于对传输速率和带宽由很高度要求，普通的传输通道无法满足要求，所以采用光纤通道进行传输。本课题的研究目的是为光纤转PCI Express设计一款接口卡，实现高速数据高效稳定的传输。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 本课题的目的是为了实现从光纤到PCI Express总线的高速互连。传输中需要把信号从光纤信号转换为PCI Express信号，而且如此大量的，未经过压缩的数据传输要达到实时性和准确性，必须有高速接口设备才能实现。 很多文献都有对基于PCI Express总线高速数据接口卡进行了设计和实现，他们的共同点是都用了可编程芯片和PCI Express总线接口芯片，而且在当时，都很好的达到了他们预期的目的，但由于使用的是不同的结构和芯片，结果也不尽相同，而且相差很悬殊。本课题是为了设计一个将PCI Express总线和光纤相连的高速数据接口卡，由于对传输速度和带宽的要求很高，以前的设计方案无法满足要求，所以必须找到一种新的设计方案。 本设计研究的基本内容就是根据课题要求是设计一个用于连接光纤通道和PCI Express总线的高速数据转换接口卡，采用Xilinx公司的Virtex-5 LXT FPGA为设计的核心。Virtex-5 LXT PCI Ex