1.1课题研究背景
在目前高速发展的计算机平台上，应用软件的开发越来越依赖于硬件平台，尤其是随着大数据、云计算的提出，人们对计算机在各个领域的性能有更高的需求。日常生活中的视频和图像信息包含大量的数据，对此计算机对这些海量信息的实时处理、高效传输和大容量存储都是今后计算机发展的趋势和目标。
总线是由多个部件和设备所共享的，是计算机通信接口的重要技术。为了简化硬件电路设计、简化系统结构，通常用一组线路配置适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充，制定统一的总线协议有利于不同设备之间实现互连，而无需修改当前的驱动程序和应用程序软件。总系按物理位置可分为，片内总线、元器件级总线、系统总线和外部总线。
计算机的硬件系统主要由存储器、运算器、控制器、输入输出设备等部件组成，系统总线是连接这些设备组件的神经网络[1]，是中央处理器（Central Processing Unit，CPU）与其他部件间数据、地址、控制信息传送的共享通道。按传送的内容系统总线可分为数据总线（Data Bus，DB）、地址总线（Address Bus，AB）、控制总线（Control Bus，CB）。数据总线用于CPU与主存储器和输入输出接口之间传送数据信息，地址总线，控制总线。
系统总线主要总要有处理器总线和I/O总线
系统总线技术作为计算机快速发展的基础，其实质是计算机发展的一个缩影。
在计算机技术不断发展的同时，显卡、内存、硬盘等功能部件得到了显著成就，处理器的主频也越来越高。相比之下，I/O总线的发展较为缓慢，大致只经过了ISA、VISA,PCI、AGP和PCI EXPRESS三个阶段。
PCI Express是继前两代总线后的第三代I/O总线,是目前最新的总线和接口标准，已经全面覆盖了PCI和AGP插槽，而且还有河大的发展潜力，在兼容PCI关键特性的同时将原来并行总线的实现方式改为串行总线，使共享带宽变为独占带宽。PCI Express 有很多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X ,能满足现状和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。PCI Express在逻辑上自上而下划分为事务层（TLP）、数据链路层（DLLP）、物理层（PLP）,采用分层传输协议和数据包来进行数据的传输。PCI Express是点对点、高速、高性能、单--双共、差动信令链路。
链路：从一个结点到相邻结点的物理线路，PCI Express链路是两个设备之间的物理连接
差动信令：
Hard Memory Controller and Hard PHY
硬存储器控制器和硬物理层
PHY physical layer 物理层; physical layer interface 物理层接口
Intel? Arria? 10 Avalon-MM DMA
Interface for PCIe* Solutions User
Guide
英特尔?阿里亚10?Avalon总线的DMA
PCIe *解决方案的用户界面
指南
Intel美国英特尔公司，以生产CPU芯片著称; intelligence 智力，智能
DMA Interface直接存储存取接口; 存储票接存取接口
PCIe总线和接口标准(Peripheral Component Interface Express)
支持的最大直接存储器存取 (DMA) 量现高达 1 MB，大幅提高了 DMA 数据在读和写方向的传输效率
在 Arria 10 及所有 28 nm 器件上实现
支持 128 位和 256 位 Avalon 内存映射 DMA 接口
适合 Arria 10 器件的单根 I/O 虚拟化 (SR-IOV) 可随时投产，以全面量化数据中心的资产利用率。欲了解更多详情，请访问 PCI Express 产品页面并点击 SR-IOV 用户指南。
According to the PCI Express protocol, the whole design is mainly divided into the transaction layer and data link layer.
根据PCI Express的分层协议，整个设计主要分为数据事务层和数据链路层两个部分。
References/bibliography:
[1] 金松坡. 基于PCI总线的数据采集与存储系统[D]. 南京理工大学, 2009.
[2] 姜琳琳. 高分辨率图像跟踪器中的FPGA设计与实现[D]. 西安电子科技大学, 2009.
[3] 郭友洪. PCI Express交换器端口的设计[D]. 湖南大学, 2009.
汤奥. 基于PCI-E接口数据采集系统FPGA设计与实现[D]. 华中科技大学, 2011.
陈重. PCI总线主设备控制器的FPGA实现[D]. 西安电子科技大学, 2009.
张峰, 李燕斌, ZHANGFeng,等. 基于PCI/PCIX总线实现宽带数据高速传输[J]. 电讯技术, 2012, 52(8):1317-1319.
李建兵, 徐向辉. 基于PCI—E总线的高速数据传输卡的设计与实现[J]. 计算机测量与控制, 2011, 19(10):2581-2583.
马鸣锦, 朱剑冰, 何红旗,等. PCI、PCI-X和PCI EXPRESS的原理及体系结构[M]. 清华大学出版社, 2007.
佚名. XILINX推出业界首个可编程EXPRESSCARD解决方案[J]. 集成电路应用, 2006(2):11-11.
Ravi Budruk, Don Anderson, Tom Shanley. PCI Express系统体系结构标准教材[M]. 电子工业出版社, 2005.
龚颖, 段一飞, 王凤琳. PCI EXPRESS的发展和应用趋势[J]. 科技信息:科学教研, 2007(30):84-84.
张森峰. 基于PCI Express的数据传输适配卡设计[D]. 中北大学, 2009.
夏敏. 基于PCI Express接口的高速数据传输系统设计[D]. 北京交通大学, 2011.
孟会, 刘雪峰. PCI Express总线技术分析[J]. 计算机工程, 2006, 32(23):253-255.
林锦棠, 敖发良. PCI Express研究及基于FPGA的实现[J]. 微计算机信息, 2008, 24(29):185-187.
陈炳军. PCI Express数据事务层的设计及验证[D]. 浙江大学, 2006.
沈辉, 张萍. FPGA在PCI Express总线接口中的应用[J]. 现代电子技术, 2010, 33(14):109-111.
马萍. 基于PCI Express总线高速数据采集系统的设计与实现[D]. 中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心), 2008.
程海全, 徐抒岩, 胡君. PCI设备配置空间研究[J]. 电子设计工程, 2010, 18(10):1-4.
劳懋元. PCI-Express数据链路层的设计[D]. 浙江大学, 2006.
欧阳干. PCI Express物理层的设计与实现[D]. 国防科学技术大学, 2006.
明幼林. 基于FPGA的网络安全加速卡研究与设计[D]. 武汉科技大学, 2010.
徐天, 何道君, 徐金甫. 基于IP核的PCI Express接口[J]. 计算机工程, 2009, 35(24):239-241.
缪露鹏. PCI Express端点IP核设计[D]. 电子科技大学, 2011.
杨鑫, 徐伟俊, 陈先勇,等. Avalon总线最新接口标准综述[J]. 中国集成电路, 2007, 16(11):24-29.
王强. 一种实时图像处理硬件平台的设计与实现[D]. 北京交通大学, 2009.
贾俊. 基于FPGA的串行现场总线的研究与设计[D]. 南京航空航天大学, 2008.
王小华. 医学超声内窥镜系统模拟和数字滤波电路的设计[D]. 天津大学, 2008.
邓环环. 基于FPGA的数字视频系统的研究与设计[D]. 北京工业大学, 2008.
李娜. PCI Express IP核的软硬件协同设计与验证方法研究[D]. 西安石油大学, 2011.
吴继华, 王诚. 设计与验证[M]. 人民邮电出版社, 2006.
徐欣, 周舟, 李楠,等. 基于FPGA的PXIe总线DMA设计与实现[J]. 微处理机, 2010, 31(4):10-13.
刘兆庆, 杜威达, 朱雨,等. 基于IP Core的PXI Express接口DMA引擎设计[J]. 电子测量技术, 2012, 35(7):43-46.
侯志春. 基于PCIE接口的网卡硬件设计[D]. 湖南大学, 2009.