随着计算机应用对带宽需求的日益增长,PCI Express总线协议作为PCI-SIG规范并标准化的第三代高性能的IO总线技术,拥有点到点的串行数据高速传输等诸多优势,成为未来总线技术的发展趋势。高速数据传输系统是指上位机服务器和下位机硬件平台通过PCI Express桥芯片实现高速通信的DNS防火墙设备。本课题首先对PCI Express总线协议作了基本论述,然后对DNS防火墙系统从硬件、软件和应用程序三方面作了概述。最后重点对PCI Express桥芯片的设计作了详细阐述。课题采用Altera芯片厂商的Cyclon IV GX系列的FPGA实现,该FPGA内嵌了PCIe的IP硬核,该硬核实现了PCI Express总线协议的事务层、数据链路层和物理层的功能,所以课题只需要对PCI Express协议的应用层进行逻辑设计。应用层逻辑设计实现了单包读写(PIO)通路和DMA读写通路两种数据传输方式。课题首先对高速数据传输系统进行需求分析,然后给出了基于FPGA的PCI Express桥芯片的设计方案,包括逻辑设计框图、接口说明及总线时序等。在此基础上,采用Verilog HDL硬件描述语言完成了应用层的RTL代码设计,实现了PIO通路和DMA通路功能。最后对高速数据传输系统进行系统级仿真验证,测试结果表明：PCIExpress桥芯片采用X1通道,DMA通路的读数据传输速率达到168MB/S,写数据传输速率达到172MB/S,满足上位机服务器和下位机硬件平台进行高速通信的速率要求。此外,还根据需求扩展到X4通道获得更高的传输速率。目前,DNS防火墙设备成功在线上部署,并得到广泛应用。