PCI Express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总线标准的下一代标准。PCI Express利用串行的连接特点能轻松将数据传输速度提到一个很高的频率，达到远远超出PCI总线的传输速率。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312.5 MB／s(2.5 Gb／s)的传输速率。Xilinx公司的Virtex5系列FPGA芯片内嵌PCI-ExpressEndpoint Block硬核，为实现单片可配置PCI-Express总线解决方案提供了可能。

本文在研究PCI-Express接口协议和PCI-Express Endpoint Block硬核的基础上，使用Virtex5LXT50 FPGA芯片设计PCI Express接口硬件电路，实现PCI-Express数据传输。

1 PCI Express的拓扑结构

PCI Express是一种能够应用于点设备、台式电脑、工作站、服务器、嵌入式计算机和通信平台等所有周边I／O设备互连的总线。其拓扑结构如图1所示，其中包含ROOT COMPLEX(RC)、多个终端(I／O器件)、开关和PCI Express／PCI桥路，它们通过PCI Express进行互联。

RC是I／O层次的根部，将CPU／存储器子系统与I／O相连。RC可以支持一个或多个PCI Express端口，例如英特尔芯片组。

开关定义为多个虚拟PCI之间的桥路器件的逻辑组，它们使用一种基于地址路由的PCI桥路机制来传递执行信息，例如IDT PCI Express开关。

端点是指能作为PCI Express执行的请求者或完成者的那一类器件，可以是PCI Express自身，也可以是一个非PCI Express器件，例如连接在PCI Express上的图形控制器。

PCIE总线保留了对于PCI局部总线协议全部软件的向下兼容性，即只要是PCIE的卡都可以插到支持PCI的操作系统上使用；在硬件上，两者不兼容，PCIE取代PCI，PCI-X的并行多路总线结构，采用一种串行、点到点的总线连接结构，需要的接口更少。

2 Virtex 5 Lxt PCIE Endpoint block

Virtex 5 Lxt PCIE Endpoint block集成了PCIE协议中的物理层(PHY)、数据链接层(DLL)和传输层(TL)，同时它还实现了PCI-Express设备的功能配置寄存器，其结构框图如图2所示，包含有以下几个接口：时钟和复位接口、配置和状态接口、电源管理接口、用户接口和传输层接口。

Virtex 5 Lxt PCIE Endpoint block具有PCI-Express的完整功能，完全符合PCIe基本规格v1.1版要求，作为FPGA内部的硬核，它是可配置的PCIe端点解决方案，大大增加设计的灵活性，降低设计的RNE费用，并且支持1x，2x，4x或8x通道的实现，为系统的功能扩张提供了有效途径；带有内置PCIe端点模块的Virtex-5 LXT FPGA芯片，能够被用于任何一种外形的产品设计，如表1所示。