关于PCIe协议中FPGA的实现

PCIe链路协议使用“端到端的数据传送方式”，发送端和接收端中都含有TX(发送逻辑)和RX(接收逻辑)。PCIe协议采用分层结构，分为事务层、数据链路层和物理层 。PCIe中2个互连的设备采用事务的方式通信，事务是指为实现设备间某种信息传送。

而定制的由一个或者若干个包组成的发送序列，事务通过事务包(TLP) 具体实现。协议每层的功能如下：

1、物理层（PhysicalLayer）：电气特性，使用两个单向的低电压差分对信号实现数据传输，同时也承担8b/10b的数据编解码，即在PCIe链路上的10 bit中含有8 bit的有效数据

2、数据链路层（DataLink Layer）：对该层传输的TLP进行组装和分拆，作为中间层为上下两层服务。

3、事务层（TransacTIonLayer）：接受从软件方送来的请求，并生成请求包传输到数据链路层。同时接受从数据链路层传来的数据包，

传递给软件，也就是对TLP进行分装和组装。

PCIE协议通信框图如下：

用户逻辑与PCI Express事务层接口直接连接，可发送或接收事务层数据包用以实现BAＲ（基址地址寄存器）空间访问功能和DMA读写功能。计算机对板卡BAＲ空间的memory读写即为 CPU( 计算机) 发出存储器映射地址写寄存器的命令，该命令包括了存储器映射地址字节使能和寄存器内容，PCIe相应的TLP 端点 接收该TLP并将寄存器内容写到对应的本地寄存器后，事务结束。
       当CPU发出存储器映射地址读寄存器的命令，该命令包括了存储器映射地址字节使能，生成相应的TLP， 端点收到该TLP后会生成响应TLP( 包含数据) 完成包传送，提取其有效载荷并赋值给指定寄存器后，事务结束。 用户逻辑设计结构如图2所示：

上图中PCIe集成端点模块核可以在FPGA中直接使用PCIe的IP核实现，我们需要在FPGA中自已实现的主要是上图中与PCIe IP核相连接的部分几个模块。