密 级工学代 号 10701 学 号 1011120681分类号 TP336 公开题 （ 中 、 英 文 ） 目 PCI Express 串行互连技术研究与实现Research and Realization ofPCI Express serial interconnect technology刘洋 副教授作 者 姓 名 辛东金 指 导 教 师 姓 名 、 职 称学科门类 学科、专业提交论文日期 二一三年一月李玉山 教授电路与系统西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉 承 学 校 严 谨 的 学 风 和 优 良 的 科 学 道 德 ， 本 人 声 明 所 呈 交 的 论 文 是 我 个 人 在导 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工 作 及 取 得 的 研 究成果 。 尽 我 所 知 ， 除 了 文 中 特 别 加 以 标注 和 致 谢 中 所 罗 列 的 内 容 以 外 ， 论 文 中 不包含 其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成果 ； 也 不 包 含 为 获 得 西 安 电 子 科 技 大 学 或其它 教 育 机 构 的 学 位 或 证 书 而 使 用 过 的材 料 。 与 我 一 同 工 作 的 同 志 对 本 研 究 所 做的任 何 贡 献 均 已 在 论 文 中 做 了 明 确 的 说明 并 表 示 了 谢 意 。申 请 学 位 论 文 与 资 料 若 有 不 实 之 处 ， 本 人 承 担 一 切 的 法 律 责 任 。本 人 签 名 ： 日 期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本 人 完 全 了 解 西 安 电 子 科 技 大 学 有 关 保 留 和 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 即 ： 研 究生 在 校 攻 读 学 位 期 间 论 文 工 作 的 知 识 产 权单位 属 西 安 电 子 科 技 大 学 。 学 校 有 权 保留 送 交 论 文 的 复 印 件 ， 允 许 查 阅 和 借 阅 论文； 学 校 可 以 公 布 论 文 的 全 部 或 部 分 内容 ， 可 以 允 许 采 用 影 印 、 缩 印 或 其 它 复 制手段 保 存 论 文 。 同 时 本 人 保 证 ， 毕 业 后结 合 学 位 论 文 研 究 课 题 再 撰 写 的 文 章 一 律 署 名 单 位 为 西 安 电 子 科 技 大 学 。本 人 签 名 ： 日 期导 师 签 名 ： 日 期摘要PCI Expresszo 总 线 广 泛 应 用 于 计 算 机 总 线 和 嵌 入 式 互 连 接 口 中 ， PCI Express总 线 满 足 了 计 算 机 对 高 速 数 据 传 输 的 需 求 。 PCI Express 是 一 种 高 速 串 行 总 线 ， 高速 串 行 互 连 是 新 一 代 总 线 共 有 的 特 点 。本 文 在 综 合 调 研 了 现 今 高 速 串 行 总 线 发 展 的 基 础 上 ， 重 点 研 究 了 PCI Express总 线 体 系 结 构 以 及 高 速 互 连 中 的 信 号 完 整 性 和 电 源 完 整 性 问 题 ； 结 合 PCI Express在 一 个 工 程 中 的 应 用 ， 设 计 了 一 个 支 持 4 线 PCI Express2.0 系 统 ， 并 对 总 线 中 的关 键 要 素 ， 包 括 互 连 中 CML 电路匹配和 AC 耦合技术，传输线衰减、过孔等问题 进 行 了 分 析 ， 并 在 ADS 环境中搭建了 PCI Express 互 连 仿 真 实 验 平 台 ， 通 过 理论 计 算 与 仿 真 分 析 对 总 线 的 系 统 级 设 计 提 供 指 导 。本 文 结 合 现 有 的 实 验 环 境 ， 在 保 证 系 统 稳 定 性 的 前 提 下 可 以 实 现 单 线 5.0Gbps数 据 传 输 。关键词： PCI Express 高速串行互连 AC 耦 合AbstractAs a kind of high-speed serial bus, PCI Express has been widely used in thecomputer bus and embedded interconnects, which meet the demand of high-speed datatransmission. And serial high-speed interconnect is a shared features for newgeneration bus.By making synthetic researches about the development of high-speed serial bus,this paper puts emphasis on the PCI Express bus architecture, signal integrity andpower integrity in high-speed interconnects. Based on a practical application of PCIExpress, a system that can support 2nd specification and 4lane architecture is proposed,and then lots of analysises have been made about the key issues in PCI Express, whichincluding the interconnection of CML circuit impedance matching, AC coupling,transmission line attenuation and via. Furthermore, a simulation experiment platformof PCI Express interconnects has been built in ADS environment, so as to provideguidance on system level design through theoretical calculation and simulationanalysis.Taking experimental environment into consideration, extensive experimentsindicate that, on the premise of stable system, the data transmission rate can reach asfast as 5.0Gbps.Keyword: PCI Express high-speed serial interconnect AC coupling目录第 一 章 绪 论 . 1 1.1 课 题 研 究 的 背 景 和 意 义 . 1 1.2 高 速 互 连 技 术 发 展 . 2 1.3 论 文 的 主 要 内 容 . 4 第 二 章 PCI Express 体 系 结 构 . 7 2.1 PCI Express 系 统 简 介 . 7 2.1.1 PCI Express 的 特 点 . 7 2.1.2 总 线 的 硬 件 结 构 . 8 2.2 PCI Express 协 议 层 次 结 构 . 9 2.2.1 事 务 层 . 9 2.2.2 数 据 链 路 层 . 10 2.2.3 物 理 层 . 10 第 三 章 PCI Express 在 FC 监测仿真系统中的实现 . 13 3.1 系 统 应 用 环 境 及 硬 件 结 构 . 13 3.1.1 系 统 的 应 用 背 景 . 13 3.1.2 FC 仿真测试卡硬件结构. 14 3.2 PCI Express2.0 模 块 的 设 计 实 现 . 15 3.2.1 Rocket IO GTX 收发器结构 . 15 3.2.2