专利名称：基于fpga的pci-e扩展电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种PCI-E的扩展电路，特别是一种基于FPGA芯片的PCI-E扩展电路。
背景技术：
目前，计算机或者服务器之间普遍采用网卡和 网线进行互联，但是网线互联的传输速率与目前诸如云存储等应用的大数据传输需求相比相当有限，难以满足现有服务器间聚簇和集群通信的需求。随着FPGA器件的迅速发展,成熟的40/45nm工艺或最新型的28nm工艺FPGA芯片都已经带2个或多个PCI-E (即PCI-Express)核，因此现有的计算机、服务器或者设备之间也开始采用基于FPGA芯片的PCI-E技术进行互联。然而，现有的基于FPGA芯片PCI-E技术一般是以PCI-E接口卡的方式使用，服务器之间的互联需先采用PCI-E卡转成各种通讯协议，再使用电缆、光缆和其他通讯介质实现互联，涉及PCI-E和各种通讯协议之间的转换，因此现有的采用基于FPGA芯片的PCI-E互联系统涉及PCI-E域、相关通信协议域以及两个域之间协议相互转换非常复杂，对于FPGA逻辑资源的需求很大，制作和维护的成本也较为高昂；而且由于现有的技术需要进行各协议间的转换，因此传输的效率和可靠性也不令人满意。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种基于FPGA的PCI-E扩展电路。本实用新型实现了计算机或者服务器之间的高速互联，同时本实用新型不仅结构简单，有效地降低了对FPGA逻辑资源的需求和制作、维护成本；而且有效地提高了互联传输的安全性和可靠性。基于FPGA的PCI-E扩展电路，该电路包括扩展互联板，扩展互联板上设有PCI-E电缆接口，扩展互联板上还设有内嵌在FPGA芯片上的PCI-E传输模块；PCI-E传输模块包括与PCI-E电缆接口相连的PCI-E端点核，PCI-E端点核连接有PCI-E接口模块，PCI-E接口模块连接有数据传输控制模块，数据传输控制模块连接有数据通道，数据通道经扩展线缆向外扩展。上述的基于FPGA的PCI-E扩展电路中，所述扩展互联板上开设有2个PCI-E电缆接口，且FPGA芯片上内嵌有2个PCI-E传输模块，其中每个PCI-E传输模块的PCI-E端点核分别与对应的PCI-E电缆接口相连，两者CPI-E传输模块的数据传输控制模块则经数据通道互相连接。前述的基于FPGA的PCI-E扩展电路中，所述的扩展互联板上开设有2个以上PCI-E电缆接口，且FPGA芯片上内嵌有2个以上PCI-E传输模块，其中每个PCI-E传输模块的PCI-E端点核分别与对应的PCI-E电缆接口相连，每个PCI-E传输模块的数据传输控制模块经数据通道连接有数据交换模块。前述的基于FPGA的PCI-E扩展电路中，所述的PCI-E电缆接口向外连接有与计算机相连的扩展电缆，所述的扩展电缆为Mini DisplayPort线缆、SFP线缆或QSFP线缆。[0008]与现有技术相比，本实用新型利用PCI-E外扩展技术和基于FPGA芯片的PCI-E技术，使计算机或者服务器的PCI-E系统总线延伸到系统外部，利用PCI-E线缆的传输能力，和PCI-E接口模块以及数据传输控制模块对传输数据和流量的控制，实现高速数据传输。本实用新型不仅可以实现计算机或者服务器的向外扩展，而且也可以实现计算机或者服务器之间的高速互联。同时，与现有的基于FPGA芯片的PCI-E互联技术相比，本实用新型利用PCI-E传输模块对数据一致性的控制实现高速数据通讯，避开了传统方式PCI-E局部总线协议和外部通讯协议的转换，不同服务器PCI-E总线通过PCI-E扩展连接到本实用新型以后，系统之间的通讯简化为同一块电路板内或同一片FPGA芯片内部不同主机的PCI-E总线外设之间的在FPGA芯片内部的数据通讯或数据交换，并且FPGA中PCI-E节点使用PCI-E总线传递的用户数据在不同主机系统之间直接传输，不存在复杂的PCI-E协议包转换和跨PCI-E域的数据包转换和传递，极大的简化了系统复杂性，有效降低了对FPGA 逻辑资源的需求和系统成本，数据交换在芯片内实现提高了系统地可靠性，构筑了低成本、高性能、高带宽的系统扩展或系统互联装置。
图I是本实用新型的结构示意图；图2是实施例2的结构示意图；图3是实施例3的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的限制。实施例I :基于FPGA的PCI-E扩展电路，如附图I所示，该电路包括扩展互联板，扩展互联板上设有PCI-E电缆接口，扩展互联板上还设有内嵌在FPGA芯片上的PCI-E传输模块；PCI-E传输模块包括与PCI-E电缆接口相连的PCI-E端点核，PCI-E端点核连接有PCI-E接口模块，PCI-E接口模块连接有数据传输控制模块，数据传输控制模块连接有数据通道，数据通道经扩展线缆向外扩展。作为优选，PCI-E电缆接口可以通过Mini DisplayPort线缆、SFP线缆或QSFP线缆与计算机的PCI-E插槽上PCI-E扩展板相连(PCI-E扩展板将PCI-E通道连接到扩展线缆的接口上)，上述线缆都拥有高速的传输能力，较为适合作为PCI-E电缆接口向外的扩展线缆。本实施例的工作原理=PCI-E电缆接口经电缆与计算机或者服务器的PCI-E插槽上的PCI-E扩展板相连或者与系统的PCI-E接口直接相连，数据经PCI-E电缆接口传输至PCI-E传输模块，PCI-E传输模块内部数据先后经过PCI-E端点核、PCI-E接口模块和数据传输控制模块，数据传输控制模块送出的数据再经过数据通道向外扩展。其中，PCI-E端点核(FPGA PCI-E Core)是FPGA集成的PCI-E硬核模块，它向下完成与PCI-E总线的接口(包含物理、链路层和传输层)，向上提供给PCI-E接口模块控制接口。PCI-E接口模块的作用是，在PCI-E端点核提供的接口上接收和发送数据以及中断控制，并提供接口给数据传输控制模块。数据传输控制模块的作用是，在数据通道和PCI-E接口模块之间控制数据传输，提供流量控制，数据打包等操作。数据通道的作用是，提供给用户逻辑数据收发控制，握手逻辑，典型的情况是数据FIFO队列。实施例I单个使用可以实现通过PCI-E向外扩展，实施例I成对使用则可以实现计算机或者服务器的互联传输。实施例2 :基于FPGA的PCI-E扩展电路，如附图2所示，电路包括扩展互联板，扩展互联板上开设有2个PCI-E电缆接口，扩展互联板上固定有FPGA芯片，FPGA芯片上内嵌有2个PCI-E传输模块，PCI-E传输模块包括与PCI -E电缆接口相连的PCI-E端点核，PCI-E端点核连接有PCI-E接口模块，PCI-E接口模块连接有数据传输控制模块，数据传输控制模块连接有数据通道；其中每个PCI-E传输模块的PCI-E端点核分别与其位置对应的PCI-E电缆接口相连，两者CPI-E传输模块的数据传输控制模块则经数据通道互相连接。使用时，2台服务器经PCI-E扩展线缆与各自位置对应的PCI-E电缆接口相连，即可实现这2台服务器的高速互联。实施例3 :基于FPGA的PCI-E扩展电路，如附图3所示，电路包括扩展互联板，扩展互联板上开设有2个以上PCI-E电缆接口，且FPGA芯片上内嵌有2个以上PCI-E传输模块，其中每个PCI-E传输模块的PCI-E端点核分别与对应的PCI-E电缆接口相连，每个PCI-E传输模块的数据传输控制模块经数据通道连接有数据交换模块。数据交换模块是在多个主机系统PCI-E域连接的情形中给各个PCI-E设备端点之间提供数据通道。本实施例可以实现2台以上服务器的相互联通。
权利要求1.基于FPGA的PCI-E扩展电路，其特征在于该电路包括扩展互联板，扩展互联板上设有PCI-E电缆接口，扩展互联板上还设有内嵌在FPGA芯片上的PCI-E传输模块；PCI-E传输模块包括与PCI-E电缆接口相连的PCI-E端点核，PCI-E端点核连接有PCI-E接口模块，PCI-E接口模块连接有数据传输控制模块，数据传输控制模块连接有数据通道，数据通道经扩展线缆向外扩展。
2.根据权利要求I所述的基于FPGA的PCI-E扩展电路，其特征在于所述扩展互联板上开设有2个PCI-E电缆接口，且FPGA芯片上内嵌有2个PCI-E传输模块，其中每个PCI-E传输模块的PCI-E端点核分别与对应的PCI-E电缆接口相连，两者CPI-E传输模块的数据传输控制模块则经数据通道互相连接。
3.根据权利要求I所述的基于FPGA的PCI-E扩展电路，其特征在于所述的扩展互联板上开设有2个以上PCI-E电缆接口，且FPGA芯片上内嵌有2个以上PCI-E传输模块，其中每个PCI-E传输模块的PCI-E端点核分别与对应的PCI-E电缆接口相连，每个PCI-E传输模块的数据传输控制模块经数据通道连接有数据交换模块。
4.根据权利要求I至3任一项所述的基于FPGA的PCI-E扩展电路，其特征在于所述的PCI-E电缆接口向外连接有与计算机相连的扩展电缆，所述的扩展电缆为MiniDisplayPort线缆、SFP线缆或QSFP线缆。
专利摘要本实用新型公开了一种基于FPGA的PCI-E扩展电路。该电路包括扩展互联板，扩展互联板上设有PCI-E电缆接口，扩展互联板上还设有内嵌在FPGA芯片上的PCI-E传输模块；PCI-E传输模块包括与PCI-E电缆接口相连的PCI-E端点核，PCI-E端点核连接有PCI-E接口模块，PCI-E接口模块连接有数据传输控制模块，数据传输控制模块连接有数据通道，数据通道经扩展线缆向外扩展。本实用新型实现了计算机或者服务器之间的高速互联，同时本实用新型不仅结构简单，有效地降低了对FPGA逻辑资源的需求和制作、维护成本；而且有效地提高了互联传输的安全性和可靠性。
文档编号G06F13/40GK202443463SQ20122002761
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者柳军胜 申请人:杭州海莱电子科技有限公司