计算机I/O技术作为高性能计算发展过程中一项极为关键的技术,在高端计算设备的研究与设计当中具有突出重要性,计算机I/O处理能力始终影响着着计算机技术的应用与发展。PCIe接口以其超高的传输带宽和良好的抗干扰能力,在海量数据传输中展现了突出的优势,因此广泛应用于高性能计算领域。驱动程序作为软硬件连通的桥梁,其本身的质量直接影响PCIe设备的实际效能,基于PCIe设备的驱动程序研究具有重要意义。本文以自动驾驶目标检测系统为依托,以数据高速、稳定、灵活传输为目标,对PCIe接口进行了软硬件的研究与设计。研究了PCIe硬件系统在FPGA上的实现方案,讨论了基于KMDF的PCIe设备驱动所面临的关键问题并设计解决方案,完成了设备驱动的测试验证工作,针对工程背景设计实现了应用软件。首先,本文对PCIe和传统PCI进行了比较,在此基础上研究PCIe协议的特点,以此为线索探索基于Block Design的硬件实现方法,研究了基于AXI-MM总线的模块化设计方法,利用IP核技术对PCIe接口模块、DDR存储模块、Block RAM以及AXI总线模块进行设计并实现了PCIe硬件系统。然后,针对所设计的硬件系统,展开了KMDF驱动设计框架的研究,深入剖析了框架结构和面向对象思想后对驱动展开总体设计。接着按照驱动程序初始化、硬件资源分配、IRP处理、DMA传输、中断处理等步骤具体设计并实现了基于KMDF的内核模式PCIe驱动。在数据传输方面,考虑到传统DMA传输在大数据量传输中存在的不足,在设计中使用了分散聚合式DMA技术。接着,研究了设备驱动的安装与调试方法,分别从应用侧和设备侧对所设计的PCIe驱动功能进行测试验证。最后,基于Qt集成开发环境,结合目标检测系统,开发了完整的应用端软件,通过使用软件封装的接口实现对PCIe设备的发送与采集工作,并将检测结果采集显示。经实验验证,PCIe系统满足设计工况下的指标要求,峰值带宽达4.5 GB/s,并且长时间运行稳定,数据收发可靠,使用方便灵活。目前本文所实现的PCIe驱动已成功应用于工程项目中。