專利名稱：基于fpga的pci-e擴展電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種PCI-E的擴展電路，特別是一種基于FPGA芯片的PCI-E擴展電路。
背景技術：
目前，計算機或者服務器之間普遍采用網卡和 網線進行互聯，但是網線互聯的傳輸速率與目前諸如云存儲等應用的大數據傳輸需求相比相當有限，難以滿足現有服務器間聚簇和集群通信的需求。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展,成熟的40/45nm工藝或最新型的28nm工藝FPGA芯片都已經帶2個或多個PCI-E (即PCI-Express)核，因此現有的計算機、服務器或者設備之間也開始采用基于FPGA芯片的PCI-E技術進行互聯。然而，現有的基于FPGA芯片PCI-E技術一般是以PCI-E接口卡的方式使用，服務器之間的互聯需先采用PCI-E卡轉成各種通訊協議，再使用電纜、光纜和其他通訊介質實現互聯，涉及PCI-E和各種通訊協議之間的轉換，因此現有的采用基于FPGA芯片的PCI-E互聯系統(tǒng)涉及PCI-E域、相關通信協議域以及兩個域之間協議相互轉換非常復雜，對于FPGA邏輯資源的需求很大，制作和維護的成本也較為高昂；而且由于現有的技術需要進行各協議間的轉換，因此傳輸的效率和可靠性也不令人滿意。

實用新型內容本實用新型的目的在于，提供一種基于FPGA的PCI-E擴展電路。本實用新型實現了計算機或者服務器之間的高速互聯，同時本實用新型不僅結構簡單，有效地降低了對FPGA邏輯資源的需求和制作、維護成本；而且有效地提高了互聯傳輸的安全性和可靠性?；贔PGA的PCI-E擴展電路，該電路包括擴展互聯板，擴展互聯板上設有PCI-E電纜接口，擴展互聯板上還設有內嵌在FPGA芯片上的PCI-E傳輸模塊；PCI-E傳輸模塊包括與PCI-E電纜接口相連的PCI-E端點核，PCI-E端點核連接有PCI-E接口模塊，PCI-E接口模塊連接有數據傳輸控制模塊，數據傳輸控制模塊連接有數據通道，數據通道經擴展線纜向外擴展。上述的基于FPGA的PCI-E擴展電路中，所述擴展互聯板上開設有2個PCI-E電纜接口，且FPGA芯片上內嵌有2個PCI-E傳輸模塊，其中每個PCI-E傳輸模塊的PCI-E端點核分別與對應的PCI-E電纜接口相連，兩者CPI-E傳輸模塊的數據傳輸控制模塊則經數據通道互相連接。前述的基于FPGA的PCI-E擴展電路中，所述的擴展互聯板上開設有2個以上PCI-E電纜接口，且FPGA芯片上內嵌有2個以上PCI-E傳輸模塊，其中每個PCI-E傳輸模塊的PCI-E端點核分別與對應的PCI-E電纜接口相連，每個PCI-E傳輸模塊的數據傳輸控制模塊經數據通道連接有數據交換模塊。前述的基于FPGA的PCI-E擴展電路中，所述的PCI-E電纜接口向外連接有與計算機相連的擴展電纜，所述的擴展電纜為Mini DisplayPort線纜、SFP線纜或QSFP線纜。[0008]與現有技術相比，本實用新型利用PCI-E外擴展技術和基于FPGA芯片的PCI-E技術，使計算機或者服務器的PCI-E系統(tǒng)總線延伸到系統(tǒng)外部，利用PCI-E線纜的傳輸能力，和PCI-E接口模塊以及數據傳輸控制模塊對傳輸數據和流量的控制，實現高速數據傳輸。本實用新型不僅可以實現計算機或者服務器的向外擴展，而且也可以實現計算機或者服務器之間的高速互聯。同時，與現有的基于FPGA芯片的PCI-E互聯技術相比，本實用新型利用PCI-E傳輸模塊對數據一致性的控制實現高速數據通訊，避開了傳統(tǒng)方式PCI-E局部總線協議和外部通訊協議的轉換，不同服務器PCI-E總線通過PCI-E擴展連接到本實用新型以后，系統(tǒng)之間的通訊簡化為同一塊電路板內或同一片FPGA芯片內部不同主機的PCI-E總線外設之間的在FPGA芯片內部的數據通訊或數據交換，并且FPGA中PCI-E節(jié)點使用PCI-E總線傳遞的用戶數據在不同主機系統(tǒng)之間直接傳輸，不存在復雜的PCI-E協議包轉換和跨PCI-E域的數據包轉換和傳遞，極大的簡化了系統(tǒng)復雜性，有效降低了對FPGA 邏輯資源的需求和系統(tǒng)成本，數據交換在芯片內實現提高了系統(tǒng)地可靠性，構筑了低成本、高性能、高帶寬的系統(tǒng)擴展或系統(tǒng)互聯裝置。

圖I是本實用新型的結構示意圖；圖2是實施例2的結構示意圖；圖3是實施例3的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的限制。實施例I :基于FPGA的PCI-E擴展電路，如附圖I所示，該電路包括擴展互聯板，擴展互聯板上設有PCI-E電纜接口，擴展互聯板上還設有內嵌在FPGA芯片上的PCI-E傳輸模塊；PCI-E傳輸模塊包括與PCI-E電纜接口相連的PCI-E端點核，PCI-E端點核連接有PCI-E接口模塊，PCI-E接口模塊連接有數據傳輸控制模塊，數據傳輸控制模塊連接有數據通道，數據通道經擴展線纜向外擴展。作為優(yōu)選，PCI-E電纜接口可以通過Mini DisplayPort線纜、SFP線纜或QSFP線纜與計算機的PCI-E插槽上PCI-E擴展板相連(PCI-E擴展板將PCI-E通道連接到擴展線纜的接口上)，上述線纜都擁有高速的傳輸能力，較為適合作為PCI-E電纜接口向外的擴展線纜。本實施例的工作原理=PCI-E電纜接口經電纜與計算機或者服務器的PCI-E插槽上的PCI-E擴展板相連或者與系統(tǒng)的PCI-E接口直接相連，數據經PCI-E電纜接口傳輸至PCI-E傳輸模塊，PCI-E傳輸模塊內部數據先后經過PCI-E端點核、PCI-E接口模塊和數據傳輸控制模塊，數據傳輸控制模塊送出的數據再經過數據通道向外擴展。其中，PCI-E端點核(FPGA PCI-E Core)是FPGA集成的PCI-E硬核模塊，它向下完成與PCI-E總線的接口(包含物理、鏈路層和傳輸層)，向上提供給PCI-E接口模塊控制接口。PCI-E接口模塊的作用是，在PCI-E端點核提供的接口上接收和發(fā)送數據以及中斷控制，并提供接口給數據傳輸控制模塊。數據傳輸控制模塊的作用是，在數據通道和PCI-E接口模塊之間控制數據傳輸，提供流量控制，數據打包等操作。數據通道的作用是，提供給用戶邏輯數據收發(fā)控制，握手邏輯，典型的情況是數據FIFO隊列。實施例I單個使用可以實現通過PCI-E向外擴展，實施例I成對使用則可以實現計算機或者服務器的互聯傳輸。實施例2 :基于FPGA的PCI-E擴展電路，如附圖2所示，電路包括擴展互聯板，擴展互聯板上開設有2個PCI-E電纜接口，擴展互聯板上固定有FPGA芯片，FPGA芯片上內嵌有2個PCI-E傳輸模塊，PCI-E傳輸模塊包括與PCI -E電纜接口相連的PCI-E端點核，PCI-E端點核連接有PCI-E接口模塊，PCI-E接口模塊連接有數據傳輸控制模塊，數據傳輸控制模塊連接有數據通道；其中每個PCI-E傳輸模塊的PCI-E端點核分別與其位置對應的PCI-E電纜接口相連，兩者CPI-E傳輸模塊的數據傳輸控制模塊則經數據通道互相連接。使用時，2臺服務器經PCI-E擴展線纜與各自位置對應的PCI-E電纜接口相連，即可實現這2臺服務器的高速互聯。實施例3 :基于FPGA的PCI-E擴展電路，如附圖3所示，電路包括擴展互聯板，擴展互聯板上開設有2個以上PCI-E電纜接口，且FPGA芯片上內嵌有2個以上PCI-E傳輸模塊，其中每個PCI-E傳輸模塊的PCI-E端點核分別與對應的PCI-E電纜接口相連，每個PCI-E傳輸模塊的數據傳輸控制模塊經數據通道連接有數據交換模塊。數據交換模塊是在多個主機系統(tǒng)PCI-E域連接的情形中給各個PCI-E設備端點之間提供數據通道。本實施例可以實現2臺以上服務器的相互聯通。
權利要求1.基于FPGA的PCI-E擴展電路，其特征在于該電路包括擴展互聯板，擴展互聯板上設有PCI-E電纜接口，擴展互聯板上還設有內嵌在FPGA芯片上的PCI-E傳輸模塊；PCI-E傳輸模塊包括與PCI-E電纜接口相連的PCI-E端點核，PCI-E端點核連接有PCI-E接口模塊，PCI-E接口模塊連接有數據傳輸控制模塊，數據傳輸控制模塊連接有數據通道，數據通道經擴展線纜向外擴展。
2.根據權利要求I所述的基于FPGA的PCI-E擴展電路，其特征在于所述擴展互聯板上開設有2個PCI-E電纜接口，且FPGA芯片上內嵌有2個PCI-E傳輸模塊，其中每個PCI-E傳輸模塊的PCI-E端點核分別與對應的PCI-E電纜接口相連，兩者CPI-E傳輸模塊的數據傳輸控制模塊則經數據通道互相連接。
3.根據權利要求I所述的基于FPGA的PCI-E擴展電路，其特征在于所述的擴展互聯板上開設有2個以上PCI-E電纜接口，且FPGA芯片上內嵌有2個以上PCI-E傳輸模塊，其中每個PCI-E傳輸模塊的PCI-E端點核分別與對應的PCI-E電纜接口相連，每個PCI-E傳輸模塊的數據傳輸控制模塊經數據通道連接有數據交換模塊。
4.根據權利要求I至3任一項所述的基于FPGA的PCI-E擴展電路，其特征在于所述的PCI-E電纜接口向外連接有與計算機相連的擴展電纜，所述的擴展電纜為MiniDisplayPort線纜、SFP線纜或QSFP線纜。
專利摘要本實用新型公開了一種基于FPGA的PCI-E擴展電路。該電路包括擴展互聯板，擴展互聯板上設有PCI-E電纜接口，擴展互聯板上還設有內嵌在FPGA芯片上的PCI-E傳輸模塊；PCI-E傳輸模塊包括與PCI-E電纜接口相連的PCI-E端點核，PCI-E端點核連接有PCI-E接口模塊，PCI-E接口模塊連接有數據傳輸控制模塊，數據傳輸控制模塊連接有數據通道，數據通道經擴展線纜向外擴展。本實用新型實現了計算機或者服務器之間的高速互聯，同時本實用新型不僅結構簡單，有效地降低了對FPGA邏輯資源的需求和制作、維護成本；而且有效地提高了互聯傳輸的安全性和可靠性。
文檔編號G06F13/40GK202443463SQ20122002761
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權日2012年1月20日
發(fā)明者柳軍勝 申請人:杭州海萊電子科技有限公司