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随着计算机技术的不断进步，为了满足外围设备与主机间的高速数据传输以及原有标准数据总线数据传输速率低带来的瓶颈问题 ， 因特尔公司在 1991 年提出了 PCI 总线的概念。因为它具有极高的传输速率，所以在数据采集、语音图像处理等方面得到广泛应用。PCI 总线接口的实现方法主要有两种： 1 、单独的 PCI 接口芯片。 2 、基于可编程逻辑器件 FPGA 设计 PCI 接口。本论文研究的主要内容是利用 NiosII 设计基 于IP 核的 PCI 总线接口控制器。文中首先分析了 FPGA 在 PCI 总线设计中可行性与前景，接着讨论了 PCI 规范的基本数据传输过程。文章的后半部分主要介绍了利用 SOPC 技术进行 PCI 总线接口软硬件的设计与实现。9716
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关键词 PCI 总线 SOPC NiosIITitle Title Title Title The Design of PCI Bus Interface Based on FPGA
Abstract Abstract Abstract Abstract
The PCI bus is a high — bandwith ， “ plug-and-play ” bus protocol designed to
meet the performance demands of theperipherals of today 's high - performance
PCs and their large bandwith application ， It is rapidly becoming widely
accepted in the computer industry as it opens doors to performance
demanding application such as video and audio system ， data storage devices
and so on ．
The technology of realization of an adapter to interface PCI bus is pided
into two parts ： 1 、 special PCI interface chips ． 2 、 based on FPGA. This thesis
discusses how to use FPGA to develop PCI interface ． At first ， The
thesis analyses the feasibility and the foreground of the appliance of
designing PCI bus interface with programmable logic . At second it discusses
the thought of the basic data transaction . The last part of this thesis
p resents some hardware and software methods for designing PCI interface
on SOPC .
Key words PCI bus SOPC NiosII目 次
1 引言 1
1.1 课题的背景和研究意义 1
1.2 课题的研究现状 2
1.3 本文所做的工作 3
2 PCI 局部总线规范 5
2.1 PCI 总线的系统结构 5
2.2 PCI 总线的应用 6
2.3 PCI 总线的特点 7
2.4 PCI 总线信号定义 9
2.5 PCI 协议的主要内容 12
2.6 PCI 总线的操作 13
2.7 PCI 总线基本操作时序 14
3 基 于 SOP C 的 PC I 总线接口设计 16
3.1 SOC 的基本概念 16
3.2 SOPC 设计流程 16
3.3 PCI 接口方式的比较 17
3.4 基 于 FPG A 的 PC I 接口设计 18
结论 31
致谢 32
参考文献 331 1 1 1 引言引言引言引言
1.1.1.1. 1 1 1 1 课题的背景和研究意义 课题的背景和研究意义 课题的背景和研究意义 课题的背景和研究意义
总线是计算机系统中广泛采用的一种技术 ， 任何一个处理器都要与一定数量的器
件和外围设备相连接 ， 但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与 CPU 直
接连接 ， 那么连线将会变得错综复杂 ， 甚至难以实现 。 为了简化硬件电路设计和系统
结构 ， 常用一组线路 ， 配置以适当的接口电路 ， 与各部件和外围设备连接 ， 这样的共
用连接线路被称为总线 。 采用总线结构便于部件和设备的扩充 ， 面向总线的微型计算
机设计只要按照这些规定制作 cpu 插件 、 存储器插件以及 I/O 插件等 ， 将它们连入总
线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。 其次， 系统更新性能好。因为 cpu 、存储
器、 I/O 借口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计合理，可以随时随
着处理器的芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件 ， 新的插件插到底板上对系统