基于FPGA的PCI总线接口设计(2)
进行更新，其他插件和底板连线一般不需要改。总线结构还便于故障的诊断和文修 。
用主板测试卡可以很方便找到出现故障的部位和总线类型。
传统的总线结构往往把高速数据通道预留给 CPU 、高速缓存及内存子系统使用，
而外设卡到扩充总线控制器的数据通道却既慢又窄，影像外设到 CPU 、高速内存子系
统的数据传输。 PCI 总线推出后，以其突出的性能倍受计算机和通信业界的青睐，将
取代以往的总线，称为高档微机及高性能工作站的外部基石。 PCI 作为局部总线，一
边与处理器和存储器总线接口，另一边为外设扩展提供了高速的通道。 33MHZ ， 32 位
的 PCI 总线可以实现 132MB/S 的数据传输速率 ， 64 位的 PCI 总线性能加倍 ， 可将系统的
数据传输速率提高到 264MB/S 。
总线接口是外设或外部数据网络和计算机之间的接口 ， 外设通过总线接口与 PC 交
换数据、共享资源。一方面，接口电路接收外部传来的数据，再传给本地计算机 ； 另
一方面 ， 本地计算机上的数据也必须经总线接口才能传至外部 。 基于不同的总线标准 ，
都存在多种可供选择的总线控制器 ， 它们具有不同的特性和参数 ， 需要不同的外围设
备支持。
PCI 优越的特性使得 PCI 总线接口的研究和开发成为一个热点。开发以 PCI 总线
为基础的数据传输控制设备是技术发展的必然要求 。 在实际工作中 ， 利用 PCI 总线将
数据直接传到系统内存 ， 可有效解决数据的实时传输和存储 ， 为信号的实时处理提供
方便。 目前开发 PCI 接口大体有两种方式。一是使用专用的 PCI 接口芯片 , 可以实现本科毕业设计说明书（论文） 第 页 共 页
完整的 PCI 主控模块或目标模块功能 , 将复杂的 PCI 总线接口转换为相对简单的用户
接口 , 但缺点是用户可能只用到部分 PCI 接口功能 , 而且缺乏灵活性 , 增加板上的组件 ,
导致产品成本的增加。二是使用可编程器件 , 其优点在于灵活的可编程性 ,PCI 接口可
以依据插卡功能进行最优化 , 而不必实现所有 的 PC I 功能 , 而且用户可以将插卡上的其
他用户逻辑与 PCI 接口逻辑集成在一个芯片上 , 实现紧凑的系统设计。现在已经有越
来越多的用户使用可编程器件如 FPGA 、 CPLD 进行 PCI 设备的开发。
1.2 1.2 1.2 1.2 课题的研究现状 课题的研究现状 课题的研究现状 课题的研究现状
最早提出的 PCI 总线工作在 33MHz 频率之下，传输带宽达到了 133MB / S(33MHz ·
32bit / 8 ) ，比 ISA 总线有了极大的改善，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着
对更高性能的要求， 1993 年提出了 64bit 的 PCI 总线，后来又提出把 PCI 总线的频率提
升到 66MHz 。目前广泛采用的是 32bit 、 33MHz 的 PCI 总线。
总线是独立于 CPU 的系统总线，采用了独特的中间缓冲器设计，可将显示卡、声
卡 、 网卡 、 硬盘控制器等高速的外围设备直接挂在 CPU 总线上 ， 打破了瓶颈 ， 使得 CPU
的性能得到充分的发挥。可惜的是，由于 PCI 总线只有 133MB / S 的带宽，对付声卡 、 网
卡、视频卡等绝大多数输入 / 输出设备也许显得绰绰有余，但对于胃口越来越大的 3D
显卡却力不从心，并成为了制约显示子系统和整机性能的瓶颈。因此， PCI 总线的补
充 - AGP 总线就应运而生了。
Intel 于 1996 年 7 月正式推出了 AGP( 加速图形接口， Accelerated Graphics Port)
接口，这是显示卡专用的局部总线，是基于 PCI2 ． 1 版规范并进行扩充修改而成，工
作频率为 66MHz ， IX 模式下带宽为 266MB / S ， 是 PCI 总线的两倍 。 后来依次又推出了 AGP
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