利用PCI局部总线实现BIade Server的数据交换

"PCI顶层模块"是系统顶层模块，完成系统端口各使能开关的定义和调用其他5个功能模块。

"配置模块"完成PCI从设备配置寄存器的设置。

"基址模块"实现两个功能：1）配置I/O空间和存储空间（memory空间）的基地址；2）告知PCI从设备状态机（The State Machine）。

"状态机模块"是整个设计的核心，控制PCI主设备到终端的所有数据传输。在PCI地址传送阶段，通过采样C/BE[30]和IDSEL来决定是配置读写、存储空间读写还是I/O空间读写。

"校验模块"对AD[310]和C/BE[30]#信号作奇偶校验，以保证数据的有效性。

"重入模块"若PCI从设备进行一个读写操作，则必须在6个时钟周期内（定义PCI从设备为slow=10 b,慢速设备）使能DEVSEL.若PCI从设备进行数据传送（已经使能DEVSEL），终端在9个时钟周期内没有使能READY#,则将告知："The State Machine模块",终端暂时中止当前的数据传送，直到传送条件满足后，才重新启动数据传送。

3.2 FPGA系统逻辑功能仿真与结论

完成了各功能模块程序的编辑和编译过程，即可采用xilinx ISE11.2自带的HDL Bencher来生成测试激励文件，而后就可以调用Model Sim进行仿真了，该仿真也叫前仿真（逻辑功能仿真），布线后的仿真称为后仿真，也叫延时仿真，布线后的仿真包含门延时和线延时。

下面给出memory写操作功能仿真的详细步骤，并对结果进行分析。

I/O、memory空间读写过程非常相似，现对memory空间猝发方式写操作进行详细的说明。在图4中，通过测试文件生成pci_rst#=1,不产生复位动作，地址节拍pci_ad=0x2000_0000,表示PCI主设备从系统地址0x2000_0000地址开始写到终端0x00000地址开始的数据空间，可在"PCI顶层模块"定义（bkend_ad[190]=pci_ad[190]），终端只取系统地址的低20位地址。pci_cbe#[30]=0111,表示是memory空间写操作，在idle状态pci_frame#使能，irdy#、devsel#、stop#先不使能，PCI主设备将地址送到终端地址线上，data_stop#=1,表示终端支持猝发方式数据写操作。在下个时钟周期，进入到rw_wait状态，base_regionl#（memory片选）使能，告诉终端准备执行memory写操作，同时打开I/O、memory空间写操作使能。在下个时钟周期，进入到rw_wait2状态，如果终端使能ready#,表示终端准备好接收数据，使能devsel#、tr dy#、date_write#,其中date_write#使能，是让终端产生写使能信号。irdy#、trdy#使能。表示PCI主设备和终端数据可以有效传输，通过测试文件在PCI主设备的对应地址（0x2000_0000）下产生数据cdef0000,在该状态，写入终端第一个数据cdef0000.在下个时钟周期，进入到rw状态，如果在该状态下pci_frame#=0还使能，表示PCI主设备想支持猝发写，继续使能devsel#、trdy#信号，stop#不能使能，因为PCI主设备准备猝发写操作，在该状态下，只要pci_frame#=0（使能），循环写入数据cdef0001、cdef0002、cdef0003、cdef0004,上文已经介绍，下一个数据对应的地址自动加一，地址都是线性增加的。图4中，PCI主设备准备发送cdef0005数据时，irdy#=1（不使能），表示PCI主设备正在取数据，data_write#（终端写使能）不使能，告诉终端等待PCI主设备取数据，插入等待周期。在下个时钟周期，irdy#重新使能，date_wri te#也重新使能，继续写数据cdef0005,这样可以一直写数据。pci_frame#=1,表示进入最后一个周期的写数据操作，关闭irdy#、devsel#、base_regionl#使能。在下个时钟周期，进入到backoff状态，在下个时钟周期进入到idel状态，一个完整的memory猝发写就完成了。

图4 memory写操作功能仿真

完成功能仿真（前仿真）后和后仿真（布线后仿真）后，可使用ISE11.2自带的下载配置工具进行下载，至此FPGA系统设计全部完成，接着可对整个FPGA芯片进行硬件部分的测试工作。

可采用Xilinx的ISE自带的ChipScope Pro（在线逻辑分析仪），添加测试激励，可以看到数据的读写都是满足要求，具体跟上面的仿真波形相似，只是包含延时信息，门延时和线延时控制在0.5个时钟单元（15ns），符合设计要求。

4 结束语

刀片式服务器在军用控制和计算中心等计算密集型应用中已经得到广泛应用。随着InfiniBand技术开始扮演重要角色，刀片服务器将逐渐成为主流服务器。