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然有不少未被开发利用的资源。随着行业内需求的提高，光纤通信技术将会发挥
出更大的潜力。
1.3 本文内容及安排
本文以 FPGA 为载体，对 PCIe 总线技术，DDR3 缓存技术，光纤传输技术
等做了深入研究，并将这些技术结合起来。论述了系统的相关技术、系统硬件设
计，FPGA 逻辑设计等，表现了系统的功能和特点。该系统具有较高性能，能实
现高速数据的大容量传输与存储。
第一章，绪论。首先介绍了该课题的研究背景与意义，阐述了其研究历史和
现状，以及本文的主要内容和安排。
第二章，相关技术简介。介绍了该设计主要用到的一些核心技术，主要包括
FPGA 设计方法、PCIe 总线技术、光纤传输协议、DDR3 缓存技术以及 IP 核技
术等。
第三章，系统要求与整体的设计框架。包括系统的各项技术指标和系统总体
设计框架。
第四章，系统的硬件设计。包括各子模块的硬件部分设计。
第五章，FPGA的逻辑设计。主要包括顶层逻辑的 FPGA 设计以及各个功能
模块的 FPGA逻辑设计。
第优尔章，系统仿真与测试。包括对各个子模块的逻辑仿真以及系统整体功能
测试。 2 相关技术简介
2.1 FPGA 设计方法
2.1.1 基本设计方法
1) 传统系统硬件电路设计方法
在 EDA 技术出现以前，技术人员在设计系统时一般都运用传统的设计方法
来设计电路。传统的设计方法是基于自下而上的方法。主要设计的步骤为根据系
统提出的要求来编写技术规格书和控制流图，并画出系统的功能框图。在将各个
模块连接之后进行整体性能的测试，验证系统的正确性。这种设计方法主要的设
计文件是电路原理图，用逻辑元器件搭建电路，并在设计完成后对整个硬件系统
进行测试。由上述描述可知，这种设计方法难度较大，一旦设计过程中出现错误，
那么可能要重新设计。
2） EDA硬件电路设计方法
在EDA技术出现以后， 由于各种EDA工具如VHDL和Verilog语言的出现，
使硬件电路的设计发生很大的变化。EDA 设计是基于自顶向下的设计方法。自
顶向下的设计方法就是指从系统的整体设计要求出发， 将复杂的问题分解为比较
简单的小问题，然后自顶向下的对各级电路进行设计，最后实现整体的设计。
2.1.2 PLD 的设计流程
PLD（programmable logic device：可编程逻辑器件）的设计是使用 EDA开
发软件对可编程逻辑器件开发的过程。EDA 自上而下设计方法的特点有以下几
点：电路设计趋于合理；采用系统早期的仿真；降低了硬件设计部分的难度；主
要设计文件为硬件描述语言编写的程序。 用硬件描述语言设计硬件部分有三个层
次：行为描述，数据流描述，逻辑综合。可编程逻辑器件设计的主要步骤及设计
流程图如图 2.1所示。 2.2 PCIe 总线的研究与分析
PCI 总线技术从开始运用到现在已经有了十多年的历史。但在这十几年里
PCI 总线的发展很缓慢。由于处理器的性能提高很快，一般一个摩尔周期提高一
倍，而 PCI 总线总体上 3 年性能会提高一倍，从 8 位 PC/XT、16 位 ISA 总线、
32位MCA 和EISA、VL总线到 PCI、64位PCI-/66MHz、PCI-X。正是因为PCI
技术缓慢的发展导致不同步，使得 PCI 总线不能很好的给系统提供服务。即使现
在PCI 总线的运用仍然很多，但其实它早已经力不从心了。PCI 总线有以下几点
不足：第一，数据传输速度很低，不能满足大容量实时数据传输的需求；第二，
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