[发明专利]基于FPGA的PCIE通用多功能通信接口模块

说明书

本发明涉及基于FPGA的PCIE通用多功能通信接口模块，该通信接口模块包括FPGA芯片、光收发模块、光纤转接插座、CPCIE通用连接器、变压器、隔离芯片、两路千兆网PHY芯片和电平驱动芯片，其连接关系为FPGA芯片分别和光收发模块、隔离芯片、两路千兆网PHY芯片相连，一个隔离芯片连接一个电平驱动芯片，两路千兆网PHY芯片和变压器相连；变压器、电平驱动芯片均连接在CPCIE通用连接器上；FPGA芯片内集成RS422接口IP核、CAN总线IP核、双冗余千兆网IP核和双冗余万兆网IP核四种通信接口。该模块通过在FPGA芯片内集成多种通信接口IP核并通过仲裁模块对多种通信接口IP核进行统一调配管理，配合适当的外围芯片电路，可实现多种通信接口灵活配置的通用PCIE多功能通信接口模块。

技术领域

本发明涉及计算机通信接口领域，具体为一种基于FPGA的PCIE通用多功能通信接口模块。

背景技术

当前计算机系统中常用的通信接口一般有RS422串行接口、CAN总线接口、千兆以太网接口、万兆以太网接口。在军工和工业领域中，这些接口功能一般由专门的通信接口板实现。对于同时需要使用上述多种接口的系统，则需要插接多块接口板以满足使用要求。

为了减少板卡数量，可以将多种专用芯片集成在同一块板卡上，但是这种方案需要使用大量的通信接口芯片和相关配套芯片，从而大大提高了板卡的硬件设计难度，并且系统扩展配置不够灵活。

通信接口板一般通过PCIE接口和主板通信。一路PCIE总线只能挂接一种通信接口板，因此当系统需要多种通信接口时，主机板需要为每块通信接口板预留一路PCIE总线。

万兆以太网接口当前已广泛用于服务器、高性能计算机等领域，当前万兆以太网接口主要使用INTEL公司的专用芯片82599实现，这种方案在某一路万兆网接口故障的状态下无法自动切换到另一路万兆网接口继续通信，只能手动指定其他备用接口继续传输数据。

因此，可以看出，当前技术中存在着以下缺陷：

1)系统需要多种通信接口时需要插接多块电路板，成本高，占用空间大；

2)使用多种专用芯片集成在同一块板卡的方案具有电路设计难度高，成本高，可靠性差，并且需要扩展时不够灵活的问题；

3)由于一路PCIE接口只能挂接一种通信接口，主机板需要扩展多种通信接口时就需要多路PCIE总线，导致主机板或整个系统的结构复杂大大增加，而实际物理结构往往是一定的，因此也限制了扩展PCIE路数的上限。

4)万兆以太网和千兆以太网接口，当一个端口出现故障，无法快速自动切换端口以保证通信不会中断。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中存在的问题，提供一种基于FPGA的PCIE通用多功能通信接口模块。该模块通过在FPGA芯片内集成多种通信接口IP核并通过仲裁模块对多种通信接口IP核进行统一调配管理，配合适当的外围芯片电路，可实现多种通信接口灵活配置的通用PCIE多功能通信接口模块。

本发明的技术方案为：

一种基于FPGA的PCIE通用多功能通信接口模块，其特征在于该通信接口模块包括FPGA芯片、光收发模块、光纤转接插座、CPCIE通用连接器、变压器、隔离芯片、两路千兆网PHY芯片和电平驱动芯片，其连接关系为FPGA芯片分别和光收发模块、隔离芯片、两路千兆网PHY芯片相连，一个隔离芯片连接一个电平驱动芯片，两路千兆网PHY芯片和变压器相连；变压器、电平驱动芯片均连接在CPCIE通用连接器上；光纤转接插座安装在CPCIE通用连接器上，光纤转接插座与CPCIE通用连接器相连；FPGA芯片还和CPCIE通用连接器直接相连，通过PCIE通道与上位机进行通信；