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在互联网、航天、生物、土木、测量仪器等领域,科研工作者们越来越依赖于对大规模数据的分析和利用。尤其在土木测量领域,科研人员需借助于建筑物的实时、高分辨率的图像进行力学上的分析。虽然相机阵列的使用解决了高分辨率图像采集的问题,但是对数据的传输、存储速率以及传输通道的可扩展性又提出了更高的要求。本课题旨在研究并设计一套基于PCI-E点对点数据交换的传输方案,以满足数字图像测量系统对数据传输与存储的需求。本文首先通过实验分析了传统图像传输和存储系统的缺陷,并据此对系统需求进行了详细的分析。从数据传输的速率、存储结构以及同步性能几方面入手,研究并制定出了基于PCI-E Switch专用芯片以及FPGA主控设备的PCI-E点对点的数据交换方案。在系统设计中,本文采用Xilinx XC7K325T作为主控芯片,并基于此设计了PCI-E接口模块、链式DMA模块、AXI片内总线控制模块、系统时钟与复位模块以及FPGA端核心用户逻辑部分。为了验证硬件逻辑的完整性和有效性,以及PCI-E硬核和DMA引擎的数据收发能力,设计了一套基于上位机的验证方案。通过底层驱动程序的控制,实现主机内存与PCI-E设备内存的点对点数据交换,并获取了PCI-E设备的性能参数。其次,本文对PCI-E TLP包格式及路由原理进行了详细的分析,根据PCI-E Switch工作原理介绍了寄存器的配置过程。最后研究和设计了FPGA主控端的控制逻辑,由AXI片内总线发起DMA直接对PCI-E总线读写的控制,满足PCI-E设备间数据点对点传输的路由原理。本文设计了一套基于PCI-E点对点通信的数据传输与存储系统,并给出了主控端核心部分的设计、实验及仿真。实验结果表明,FPGA主控端硬件逻辑所产生的PCI-E链路数据正确,并能够实现单通道300MB/s以上的传输速率,可以满足PCI-E设备间大数据量点对点的传输需求。