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随着半导体工艺的不断快速发展,计算机与嵌入式产品广泛应用到人类的正常生产生活和工作等各个领域,数字化时代已经成为主流趋势。PCI(Peripheral Component Interconnect,周边元件扩展接口)总线作为一种独立的同步于处理器的高性能局部总线,以其高性能,低成本,兼容性好等优点在计算机系统结构中获得了十分普遍的应用。在本文涉及的安防监控视频采集应用中,需要传输大量连续的多路数据,而通用的音视频解码芯片连接PCI桥接芯片的方法并不能很好地满足这样的需求。针对以上的问题,同时出于知识产权的要求,作者所在的研发团队自主设计所需要的各功能逻辑模块并用FPGA芯片进行逻辑和软件的协同验证,为流片提供保障。本文包含的研究内容包含如下几个方面:(1)采取软硬件协同设计方法,系统地根据需求分析进行模块划分,制定相应的接口信号、引脚定义等文档规范,然后用Verilog语言实现功能逻辑,完成基于FPGA的PCI接口模块,同时根据相同的接口进行软件的研发,以方便之后进行的仿真验证与集成测试。整个PCI接口模块分为:总线仲裁器模块,含DMA(Direct Memory Access,直接内存存取)的IO接口模块,奇偶校验模块,命令-地址译码模块。PCI模块与其他功能模块的通信通过异步FIFO模块缓冲数据实现跨时钟域的稳定传输。在FPGA上实现PCI接口模块,具有配置灵活,修改方便,可以根据应用需求定制功能等特点。(2)在设计时,采用软硬件协同设计方法,让软硬件的研发在时间上并行,并且通过协同验证的结果及时修改设计目标,缩短了设计周期,而且可以在更早的时间对系统可行性进行评估。通过在FPGA上实现验证,相对于逻辑仿真提高覆盖率,加快了验证进程,保障了设计的正确性。(3)文章的后半部分展示了该PCI接口模块应用的例子:基于PCI总线的多路视频采集卡。该设计针对安防监控视频采集的特殊应用,在符合PCI规范的前提下设计该PCI接口模块,将采集的连续的多路音视频采集的信号通过PCI总线传输到主机,适应大量连续数据的块DMA传输,并方便级联扩展以适应更多路数的数据采集。该方案已经通过了测试与验证并已经成功进行了流片,目前产品已经上市。该PCI接口模块的设计符合PCI设计规范,采取软硬件协同设计方法并使用Verilog HDL语言进行编写,经过仿真验证,测试结果表明该PCI接口模块的设计符合PCI2.2规范的时序要求,可以完成数据稳定可靠地通过PCI总线与主机交互功能。