PCI Express是第三代高性能总线接口,相比于第二代总线接口PCI而言,它的传输速率更快,带宽更高,连接方式也更灵活。此外,PCI Express设备支持热插拔,具有跨平台兼容性。PCI Express 1.0版本支持x1、x4、x8和x16传输模式,每个通道都能提供2.5Gbps的带宽,通道数加倍带宽也随之加倍。由于PCI Express协议十分复杂,采用人工方式对其进行分析比较困难且极易出错,所以需要专门针对该总线进行分析的仪器。本课题完成的PCI Express总线分析仪基于PCI Express 1.0版本的x1传输模式,并结合PCI Express总线协议,主要从以下几部分进行了研究:(1)数据采集部分。数据采集部分包括采样时钟电路和数据采集电路。采样时钟电路为数据采集电路提供2.5GHz的采样时钟信号,利用双边沿采样原理,实现5GSa/s采样率;数据采集电路采用“采样芯片采集电路+FPGA采集电路”的方式,对2.5Gbps的PCI Express 1.0总线信号进行采集。(2)数据存储部分。数据存储部分采用DDR2 SDRAM内存颗粒,配合FPGA内部集成的IP核,对采集的PCI Express 1.0总线信号进行跨时钟域存储,存储深度为256MB。(3)协议触发部分。协议触发部分由信号提取模块和触发模块组成,它根据PCI Express数据包格式,分别对PCI Express 1.0总线信号进行解码和触发。信号提取模块将采集的数据解码,并确定该数据在数据包中所处的字段以及在这个字段中的具体位置;触发模块对PCI Express 1.0总线从处理层数据包到物理层数据包进行触发,它将解码的数据与协议中特定的触发字进行比较,触发类型包括帧开始触发、TLP包头类型触发、TLP事务类型触发、DLLP事务类型触发、数据中毒触发、帧结束触发和有序集触发。本课题完成的PCI Express总线分析仪实现了5GSa/s采样率和256MB存储深度,能够准确采集和存储PCI Express 1.0总线信号,可以按照多种触发方式进行数据捕获。