LabVIEW FPGA PCIe开发讲解-7.1节：FPGA PCIe/PXIe基础知识和概念概述
1、提到PCIe总线通信，相信很多接触过PCIe或PXIe板卡的用户估计都有所了解过，相对于传统的串口、USB和千兆以太网通信协议，PCIe协议本身可以实现更高数量级的总线通信带宽，比如目前Xilinx FPGA KU家族芯片内置的PCIe IP核可以做到6.6GB/s，这样对于那些需要超高带宽的RF射频、数字化仪、高速流盘等应用领域FPGA就有了绝对无法替代的优势了。这也是目前FPGA成为全球最火的芯片原因之一，真正的万能芯片！
2、从硬件接口的物理形式出发，一般带PCIe通信接口的板卡要么直接插到工控机或者普通PC的PCIe插槽里面，目前常见的PCIe插槽，有X1、X2、X4、X8、X16，实际的物理接口如图7-1所示。其中，X16向下兼容其他位宽的端口，也就是说数字越大，向下兼容性越好。另外，位宽越大，通信速度就越高，比如PCIe 2.0 X8接口可以实现6.6GB/s的传输速度；细心的用户发现，一般的主板上还有一些古老的PCI插槽，其中，PCIe插槽跟PCI插槽底座形状上的最大不同之处，PCIe小端口位于左边，PCI小端口位于右边，用户千万别接错了！不过随着技术的发展，PCI早晚会被PCIe全部替换掉。
图7-1：常见的PC或者工控机里面不同位宽的PCIe插槽
3、如果用户希望自己的硬件也具备PCIe通信，一般有两种实现方法：一是采用专用的PCIe芯片，就像USB外置专用芯片（Cypress、FT232）那样，这样处理器那一端可以自由选择的余地就很大了，比如ARM、DSP、FPGA都可以，因为PCIe通信这块交给了专用ASIC芯片来完成了，简化了MCU端的编程复杂度；另外一种，就是直接采用内置了PCIe硬核IP的FPGA芯片，直接在FPGA芯片内部搞定PCIe所有的通信过程，那么与之对应的FPGA PCIe硬件板卡或者开发板通常长什么样子呢？这里用户可以看一下图7-2展示的实物图，这块开发板是带PCIe X4接口的黑金ARTIX7 FPGA开发板（AX7103），也就是本书（LabVIEW My FPGA Pro4）配套的实验平台；图7-3是带PCIe X8接口的黑金AX7325 FPGA开发板（Kintex7），是我们下一本书（Pro5）配套的K7实验平台。
图7-2：带PCIe X4接口的ARTIX7 FPGA开发板（AX7103）
图7-3：带PCIe X8接口的Kintex7 FPGA开发板（AX7325）
4、除了PCIe物理接口外，还可以将PCIe集成到PXIe接口里面，然后插到PXI或者PXIe机箱背板上，如图7-4所示。因为PXIe的硬件实现成本要比PCIe高很多，而且需要结合PXIe机箱才能玩起来，所以从低成本的角度出发，选择PC或者工控机作为载体，接入PCIe的方案无疑是一种性价比更高的解决方案；当然，PXIe支持在多个板子之间直接P2P互联透传等需要更复杂的应用时，具有一定的优势。目前国内做PXIe机箱和板卡种类比较齐全的是简仪科技，当然，全球最大的PXIe厂商当属NI公司。
图7-4：NI PXI机箱和PXIe FPGA 7902光纤通信板卡（集成Virtex7 FPGA）
5、无论是PCIe接口还是PXIe接口，底层走的通信协议本质上都是PCIe协议，所以在本章后续的内容里面，我们统一以PCIe总线通信协议作为代表，覆盖了PXIe板卡等硬件，因为PXIe就是在PCIe的基础上人为添加了一些独立的数字IO接口，作为一些补充功能使用：比如时钟路由，外部触发导入，内部时钟输出，触发生成等等。对于FPGA来说，无非就是操作一下IO口，所以PXIe实际上很简单，因为我们的LabVIEW FPGA可以实现对FPGA IO在任意时钟周期内的操作和控制。
6、本书重点是教会用户使用LabVIEW来开发FPGA芯片里面的PCIe DMA通信程序，然后自己根据实际项目和产品功能需求，购买通用的FPGA板子或者使用FPGA核心板+底板的方式，来摆脱NI、简仪、凌华等这些厂商的硬件控制，真正做到硬件自由化，软件开发图形化，移植成本代价最小化，综合效益最大化；同时也是为了下一步纯国产化FPGA方案提供了切实可行的方案，比如用户可以选择深圳国微或者上海复旦微电子的K7、V7芯片来代替Xilinx的FPGA芯片，然后做出百分百国产化带PCIe DMA高速接口的自定义LabVIEW FPGA板卡出来，真正为军工企业或者有可能被卡脖子的行业做出一份贡献！！！
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