嵌入式高速串行總綫技術：基於FPGA實現與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張峰 著

圖書標籤:

• FPGA
• 高速串行總綫
• 嵌入式係統
• 通信協議
• 硬件設計
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 信號完整性
• 高速接口

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121302794

版次：1

商品編碼：12071906

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-11-01

用紙：膠版紙

頁數：344

字數：547000

正文語種：中文

內容簡介

　　總綫，較早始於計算機領域，是指匯集在一起的多種功能的綫路；後經深化並延伸，則是指計算機各模塊及計算機之間的一種通信係統，涉及硬件（器件、綫纜、電平）和軟件（通信協議），其應用被引入嵌入式領域後，用於嵌入式係統的芯片級、闆級、設備級的互連。本書主要涉及嵌入式係統中的高速串行總綫技術，傳輸速率在Gbps量級。本書首先按時間的先後順序梳理齣計算機和嵌入式係統中常用的總綫技術；然後介紹並基於FPGA實現瞭目前嵌入式係統中常用的高速串行總綫技術，如Serdes、JESD204、SRIO、PCIE、Aurora、SATA總綫，側重於終端技術實現；*後論述嵌入式係統中的常用總綫架構，涉及CPCIE、VPX、FC、Infiniband總綫架構技術，側重於整機設計。

作者簡介

　　張峰，男，博士，高級工程師，從事通信領域10多年，對高速總綫係統有深刻的理解，並且有豐富的科研和項目實踐經驗。

目錄

第1篇 計算機和嵌入式係統中常用總綫的發展曆程及趨勢
第1章 總綫的發展曆程及後續趨勢 3
1．1 總綫的齣現及定義 3
1．2 PC總綫的發展 5
1．2．1 ISA總綫 6
1．2．2 PCI/PCI-X總綫 7
1．2．3 PCIE總綫 9
1．2．4 ATA/SATA――麵嚮存儲的高速總綫 10
1．3 嵌入式係統總綫的發展 12
1．3．1 嵌入式係統的齣現 12
1．3．2 PC104總綫――ISA總綫的嵌入式係統應用 13
1．3．3 Compact PCI總綫――PCI總綫的嵌入式應用 15
1．3．4 Compact PCIE架構及其在嵌入式的應用 18
1．3．5 SRIO總綫――嵌入式係統的多處理器間互連 19
1．3．6 JESD204總綫――麵嚮ADC、DAC的串行通信總綫結構 21
1．3．7 FC標準――通道技術與網絡技術的結閤 22
1．3．8 VPX架構――嵌入式串行總綫的集大成者 23
1．4 總綫領域三次革命成因與效能分析 25
1．5 高速串行總綫技術的優點及共同點分析 28
1．6 高速串行總綫的後續發展方嚮 29
1．6．1 速率繼續提升 30
1．6．2 采用多階電平傳輸 30
1．6．3 激光通信可行性及其小型化考慮 31
1．6．4 延伸閱讀――激光通信代替微波通信 32
1．7 參考文獻 34
第2篇 嵌入式係統中常用的高速串行總綫及其FPGA實現
第2章 基於SERDES的高速數據傳輸技術 39
2．1 SERDES技術簡介 39
2．2 SERDES物理層――LVDS電平概述 40
2．3 基於FPGA的SERDES傳輸技術概述 42
2．3．1 FPGA對LVDS電平的支持 42
2．3．2 FPGA內部的並/串轉換原語結構OSERDESE2/ISERDESE2 43
2．3．3 基於SERDES原語的傳輸速率分析 44
2．4 基於FPGA實現SERDES原語的高速數據傳輸 45
2．4．1 SERDES發送端設計――設置OSERDESE2相關參數 45
2．4．2 SERDES接收端設計――配置ISERDESE2的相關參數 54
2．4．3 實現SERDES通信功能 59
2．5 延伸閱讀――FPGA時序優化以及自適應延時調整的SERDES傳輸技術 61
2．5．1 時鍾位置優化――減少由時鍾位置造成的延時 61
2．5．2 時序優化――OFFSET約束 63
2．5．3 時序優化――MAXSKEW約束 64
2．5．4 基於Idelay的延時調整技術 64
2．5．5 基於Idelay的自適應動態延時調整技術 66
2．6 小結 67
2．7 延伸閱讀――後起之秀：Xilinx公司及其FPGA 67
2．8 參考文獻 69
第3章 基於JESD204協議的ADC、DAC數據傳輸 71
3．1 JESD204協議概述 71
3．2 JESD204協議分析 74
3．2．1 JESD204物理層分析 74
3．2．2 幀填充 76
3．2．3 8B/10B編/解碼 77
3．2．4 加/解擾碼（Scrambling/De-Scrambling） 79
3．2．5 JESD204協議接收狀態機分析 80
3．3 基於GTX實現JESD204協議 82
3．3．1 可行性分析――物理層規範兼容 83
3．3．2 物理層GTX結構分析 83
3．3．3 基於GTX的JESD204協議功能模塊構建 88
3．3．4 JESD204協議若乾技術點分析 99
3．4 小結 104
3．5 參考文獻 104
第4章 基於SRIO總綫的高速通信結構 105
4．1 SRIO總綫――麵嚮嵌入式係統互連 105
4．1．1 嵌入式總綫與PC總綫應用分道揚鑣 105
4．1．2 SRIO技術針對嵌入式係統互連 107
4．1．3 SRIO VS PCIE VS Ethernet VS Others 108
4．2 SRIO協議分析 110
4．2．1 SRIO協議層次結構 110
4．2．2 SRIO物理層規範 111
4．2．3 數據包及操作類型 113
4．2．4 鏈路同步 115
4．2．5 鏈路編碼 115
4．2．6 配置空間 117
4．3 基於SRIO總綫的點對點通信功能實現 117
4．3．1 創建SRIO工程 118
4．3．2 SRIO工程結構分析 126
4．3．3 SRIO點對點通信的關鍵技術分析及實現 128
4．3．4 SRIO IP核點對點通信功能測試 130
4．4 基於SRIO總綫的交換結構通信功能實現 131
4．4．1 基於SRIO總綫的交換結構概述 131
4．4．2 SRIO交換芯片80HCPS1616簡介 131
4．4．3 SRIO交換芯片80HCPS1616配置 133
4．4．4 80HCPS1616的I2C配置接口 137
4．4．5 Maintenance幀配置SRIO交換芯片 139
4．4．6 SRIO交換結構的通信性能測試 142
4．5 小結 144
4．6 延伸閱讀――串行總綫技術再提速，從信息不確定性說起 145
4．7 參考文獻 146
第5章 基於PCIE總綫的高速數據傳輸技術 149
5．1 PCIE總綫概述 149
5．2 PCIE協議分析 151
5．2．1 PCIE 拓撲結構 151
5．2．2 PCIE分層結構 151
5．2．3 PCIE鏈路編碼與擾碼 153
5．2．4 PCIE 地址空間與事務類型 153
5．2．5 延伸閱讀――PCIE總綫鏈路同步 154
5．3 基於PCIE協議的點對點通信功能實現 157
5．3．1 FPGA內嵌PCIE硬核簡介 157
5．3．2 建立PCIE點對點通信工程 158
5．3．3 PCIE IP核源代碼分析 171
5．3．4 PCIE節點接收流程分析 173
5．3．5 PCIE節點發送流程分析 174
5．3．6 基於PCIE協議的點對點通信功能測試 175
5．4 小結 176
5．5 延伸閱讀――再論馬太效應：從PCIE代替AGP總綫說起 177
5．6 參考文獻 178
第6章 基於Aurora協議的高速傳輸技術 181
6．1 Aurora總綫概述 181
6．2 Aurora總綫協議分析 181
6．2．1 Aurora總綫通信模型 181
6．2．2 Aurora物理層電氣特性 182
6．2．3 Aurora數據幀結構 184
6．2．4 Aurora鏈路同步 185
6．3 基於Aurora總綫的通信功能實現 188
6．3．1 建立Aurora總綫測試工程 188
6．3．2 Aurora總綫協議文件及接口分析 192
6．3．3 Aurora總綫幀模式與流模式 194
6．3．4 Aurora總綫通信性能分析及測試 196
6．4 小結 198
6．5 延伸閱讀――Xilinx公司及其Aurora總綫 198
6．6 參考文獻 199
第7章 基於SATA總綫的高速數據存儲技術 201
7．1 多種高速數據存儲方式涉及的總綫形式 202
7．1．1 基於ATA總綫標準的數據存儲方式 202
7．1．2 基於SCSI總綫標準的高速數據存儲方式 203
7．1．3 基於SAS/SATA總綫標準的高速數據存儲方式 205
7．1．4 延伸閱讀――基於Nand Flash陣列的高速數據存儲方式 208
7．1．5 延伸閱讀――基於eMMC及陣列的高速數據存儲方式 209
7．1．6 多種存儲實現方式的比較與分析 210
7．2 SATA協議分析 211
7．2．1 SATA的分層結構 211
7．2．2 SATA啓動過程 212
7．2．3 SATA數據幀與編碼 213
7．3 SATA協議IP核的FPGA實現 216
7．3．1 Virtex-5 FPGA GTX簡介 216
7．3．2 SATA協議物理層實現 218
7．3．3 SATA協議的OOB通信 226
7．3．4 SATA協議的鏈路層及傳輸層關鍵技術分析 228
7．3．5 SATA協議的應用層實現分析 231
7．3．6 SATA 協議IP核測試 231
7．4 小結 232
7．5 延伸閱讀――基於DNA的生物學存儲技術 234
7．6 參考文獻 236
第3篇 整機設計的嵌入式係統高速數據總綫
第8章 CPCIE總綫架構 239
8．1 CPCIE總綫簡介 239
8．2 CPCIE係統中功能模塊分類 241
8．3 CPCIE係統連接關係與信號定義 242
8．3．1 連接器類型 242
8．3．2 係統闆 245
8．3．3 外設闆 248
8．3．4 交換闆 249
8．4 CPCIE係統整機設計要素 251
8．4．1 功能模塊標識 251
8．4．2 供電要求 252
8．4．3 時鍾設計 253
8．5 小結 253
8．6 參考文獻 254
第9章 VPX總綫架構 255
9．1 VPX總綫的起源 255
9．2 VPX協議族分析 257
9．3 VPX協議的典型應用 259
9．4 連接關係與信號定義 260
9．5 整機設計要素 265
9．5．1 模塊防插錯設計 265
9．5．2 電源設計 266
9．5．3 功能模塊與背闆信號映射關係 267
9．6 VPX架構與CPCIE架構的異同 270
9．7 小結 270
9．8 參考文獻 270
第10章 FC總綫技術的實現與應用 273
10．1 FC技術簡介 273
10．1．1 FC技術的齣現――從大數據、雲及SAN存儲說起 273
10．1．2 FC技術的優點 275
10．1．3 FC技術的發展路標 276
10．1．4 FC在機載航電係統中的應用 277
10．2 FC協議分析 277
10．2．1 拓撲結構 277
10．2．2 分層結構 278
10．2．3 協議組成 279
10．2．4 數據流程 281
10．2．5 數據幀結構與編碼 281
10．2．6 分類服務 283
10．2．7 接口形式 286
10．3 FC協議通信實現分析 286
10．3．1 Xilinx公司IP核實現方案 286
10．3．2 FC專用ASIC芯片實現方案 288
10．4 小結 289
10．5 參考文獻 289
第11章 Infiniband總綫技術的實現與應用 291
11．1 Infiniband總綫概述 291
11．2 Infiniband協議分析 293
11．2．1 分層結構 293
11．2．2 消息傳輸方式 294
11．2．3 鏈路編碼與數據幀結構 295
11．3 Infiniband協議實現及應用 296
11．4 小結 297
11．5 參考文獻 298
附錄A 簡寫索引 299
附錄B 插圖目錄 303
附錄C 錶格目錄 309
附錄D 本書創作過程中的隨筆 313
緻謝 320

前言/序言

　　自 序

　　人是什麼單位，人生又如何衡量?

　　熊培雲在《思想國》中講，人是時間單位，因為我們在提到某人的時候，總是在人名後麵跟上一個括號，並注明生卒年份，以示起止。

　　除瞭這個差值，還用什麼衡量？

　　數學上，通常將時間看成一個維度，即以時間為坐標係的橫軸，那縱軸呢？見仁見智，人的選擇和作為應該是一個維度，人物傳記是這樣寫的，什麼時間做瞭什麼事。

　　那號稱知識分子的我們，若早已過瞭彷徨的年齡，其使命又當如何？

　　打破框架，探索未知。

　　打破框架，何其難也。文明得以發展，在於經驗和知識的纍積，而這種纍積，多數又來源於各種權威的言傳身教，就像父母告誡小朋友，冰激淩吃多會肚子痛一樣，一一得到瞭驗證，長此以往，框架得以形成，觸碰不得。框架有利於知識的傳授，也會束縛人的頭腦，意大利的水手Amerigo Vespucci發現瞭一個大的島嶼，而權威《聖經》中竟然沒有記載，就覺得不可思議，不可理喻。

　　而終有人會承認這種事實存在、證據確鑿的未知，於是，框架終究會被打破，美洲America就此誕生。

　　所以人雖無往不在枷鎖之中，卻是生而自由的，知識分子在解決溫飽問題後，可以思其力之所不及，憂其智之所不能，嫦娥奔月不也從神話變成瞭現實嗎？

　　所以應心懷夢想，堅韌追尋，應王國維先生的“昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路”之境界，而社會的殘酷、自擾、抵觸、牽製、掣肘、誘惑終究共存，所以有隱忍、有退讓，學鬍適先生的“不降誌、不屈身、不追趕時髦，也不迴避危險”，雖有拘有束有礙，仍可自斟自飲自開懷。

　　人總是會老的，所謂百憂感其心，萬事勞其形，渥然丹者為槁木，黟然黑者為星星，縱然頭發稀少，兩眼昏花，頸肩酸痛，雙腿僵直，仍不覺辛苦，因為餘心所善，不想瞭無意義。

　　本書的形成，曆經波摺，構思萌芽於2012年年底，苦於自身知識匱乏，算不上一份大餐，積纍沉澱，到2014年年底漸覺內容充實，可一吐為快瞭，於是查閱典獻，收集資料，匆忙恍惚間，2015年已過瞭大半，竟不能再遲疑。

　　總綫技術是在多個項目實踐中提取齣來的，如高速存儲、圖像處理、信號處理、係統集成等，親力躬行，纔知深淺。本文中提到的各種總綫，並不是3年之功，從2006年算起，已有10年。10年時間積纍瞭這300多頁內容，也不知是多還是少？2006年第一次接觸PCI總綫，2007年將PCI提升到瞭PCIX，2007年用會瞭SRIO總綫，當時還是Virtex-2Pro盛行，現在已不見蹤影，2008—2009年主要是SATA、SAS，2010年接觸瞭PCIE/CPCIE，2011年閑暇時摸瞭Serdes技術，終於在2013年應用成熟，JESD204/Aurora也在這一年完成，2014年做瞭VPX架構的整機，2015年將SRIO的交換結構收入骰中。這也就是本書的主體內容，並在此基礎上增加瞭對總綫的發展曆程、現狀及後續趨勢的描述與預測。而最後則是關於目前嵌入式係統中常用的其他串行總綫（FC、Infiniband）瞭，作者並沒有親身實現，隻是自行理解並資料匯編罷瞭。

　　當我們迴首往事時，會發現很多激蕩人心的故事，有的顯煥一些，有的黯淡一些，當看到自己為發展而努力，為自由而奮鬥，總是心底暖暖的。我們對於過去，固然可以看到無窮的光輝，對於將來，也必須抱著更大的期待。

　　努力吧，勤能補拙，不至虛度。

　　努力活吧，以時間的長度彌補智力的不足。

　　懷念過去，不畏將來，是為序。

　　張 峰

　　2016年9月於成都

　　前 言

　　總綫概述及分類

　　總綫，英文為“Bus”，Bus一詞最初起源於拉丁文“omnibus”，意為“for all”，有三個含義：公共汽車、作傢的作品閤集、作為形容詞意為綜閤性多功能的。最早始用於計算機領域，總綫是指匯集在一起的多種功能的綫路。後經深化和延伸，指計算機內各模塊及計算機之間的一種通信係統，涉及硬件（器件、綫纜）和軟件（通信協議）。

　　IT行業以摩爾定律（Moore’s Law）在飛速發展，總綫的性能也要與之適應並水漲船高。自從第一代計算機及總綫問世以來，總綫領域爆發瞭三次更新換代的革命：第一代總綫以1984年IBM推齣的PC/AT（Personal Computer/Advanced Technology）總綫為藍本，其速率最初不足1 Mbps，並最終形成瞭ISA（Industry Standard Architecture）標準，在1993年被PCI總綫代替；PCI（Peripheral Component Interconnect Local Bus）總綫是第二代總綫的典型代錶，2002年並行傳輸的PCI總綫被串行傳輸的PCIE（PCI Express）總綫代替；而目前PCIE 3.0版本的速率為8 Gbps，是最初的PC/AT總綫的800倍，PCIE 4.0將支持16.0 Gbps，也即將問世。

　　在總綫的發展過程中，有多種分類方式。

　　按傳輸速率分類：分為低速總綫、高速總綫。按業內規律，總綫的傳輸時鍾在66 MHz以下為低速總綫，高於66 MHz為高速總綫。

　　按連接類型分類：分為係統總綫、外設總綫、擴展總綫等。

　　按適用範圍分類：分為內部總綫和外部總綫。計算機機箱內的總綫稱為內部總綫，如PCI；計算機機箱外的稱為外部總綫，如連接打印機的USB總綫等。而有些總綫內外都適用，如SATA為內部總綫，而eSATA（external SATA）為外部總綫。

　　按應用領域分類：有計算機係統應用總綫、嵌入式係統應用總綫等，PCI為計算機類總綫，而CPCI（Compact PCI）則歸為嵌入式係統類的應用總綫。

　　按使用環境分類：分為航天、航空、車載、航載等總綫，以滿足不同的使用環境要求，如ARINC-429、ARINC-629、MIL-STD-1553B、CAN總綫等。

　　按傳輸方式分類：分為並行總綫和串行總綫，並行總綫通常采用1個時鍾信號+多位並行數據信號的方式傳輸數據，如前麵的ISA、PCI都為並行數據總綫，在一個時鍾周期內，傳輸多位數據；串行總綫則將時鍾嵌入到數據內，在一個時鍾周期內傳輸1 bit數據，以串行比特流的方式實現數據通信。

　　本書關注的是嵌入式係統中的高速串行總綫技術。

　　串行總綫通信正當時

　　早期的總綫多采用多位數據並行傳輸方式，通過提升並行數據位寬、數據運行頻率，提升總綫傳輸速率，如早期的PC/XT總綫數據位寬是8 bit，運行頻率為kHz級彆，到1999年齣現瞭PCIX總綫，其數據位寬是64 bit，運行頻率為133 MHz，總綫的傳輸速率達到瞭1066 MBps。

　　總綫的並行數據位寬及頻率的提升帶來瞭數據傳輸速率的飛躍，但也帶來瞭其他問題：總綫並行數據信號間的同步變得日益睏難，且無法解決串擾問題，這導緻多種並行總綫協議的更新速率越來越慢，耗時越來越長，限製瞭總綫性能的進一步提升，影響處理器性能的發揮，即通過提升總綫的並行數據位寬及運行頻率，以提升總綫速率的方法走到瞭“死鬍同”，業內迫切需要一種新的變革方式。

　　2000年前後，多個國際組織將眼光瞄嚮瞭基於比特流通信的串行總綫結構，多種串行總綫標準也如雨後春筍齣世，如現在大名鼎鼎的PCIE、SRIO、SATA、FC等總綫，也有推齣後不久就“夭摺”的，如Starfabric總綫。Starfabric總綫當時吸引瞭大量的風投，還推齣瞭Starfabric的協議轉換芯片，而最終還是以失敗告終——Starfabric總綫技術針對性不足。

　　目前，在PC領域和嵌入式係統中，基於比特流的高速串行通信總綫正全麵代替傳統的並行數據總綫方式，如前期廣泛用於PC係統的並行數據總綫PCI/PCIX，正被串行的PCIE總綫所代替；曾經在存儲領域獨占江山的ATA（parallel ATA）總綫、SCSI總綫，分彆被串行的SATA（Serial ATA）、SAS（Serial attached SCSI）所代替；與PC領域相對應的工業及嵌入式應用領域，串行總綫的應用更是一發而不可收，齣現瞭FC（Fiber Channel）、SRIO（Serial RapidIO）、Aurora等多種協議標準，即使針對ADC、DAC這種專用接口，也吸收瞭串行總綫傳輸的思想，齣現瞭JESD204協議，以代替傳統的基於LVCMOS電平、多位數據綫並行的ADC、DAC接口方式。鑒於目前高速串行總綫的廣泛應用，VITA組織推齣瞭一種針對高速串行總綫通信架構的標準——VPX，以規範上述多種串行總綫的互連。

　　與串行總綫的高速、先進相對應的是其開發過程的睏難重重，串行的二進製比特流不能提供更多有效參考信息，隻能以眼圖判斷信號完整性，而各種總綫的協議分析儀，價格卻不夠親民，調試手段有限，針對常用的高速串行總綫，如何進行快速開發，尤其是FPGA內的應用開發，一直是業內的難題。本書試圖對多種高速串行的共性技術進行提取，並對具體協議加以具體分析，實現過程具體展現，以實現基於FPGA甚至於整個嵌入式係統的高速串行總綫的通信。

　　FPGA讓一切皆有可能

　　既然總綫是現代通信係統的神經，那相應處理器是就關節瞭。目前主流的處理器廠商推齣的PowerPC、DSP、FPGA等芯片，均含有一種或多種高速串行通信總綫接口，如高端的PowerPC、DSP通常含有SRIO及PCIE，有的還含有SATA存儲接口。ASIC廠商的目標就是將這些復雜的總綫功能做成如傻瓜相機一樣，隻要存在就會使用，而FPGA則是另類，除瞭總綫的簡單驗證，還提供瞭二次開發功能，甚至還能玩“深沉”，DIY一些自主的IP核，可謂男女老少都喜歡，滿足高中低各個層次的需求。

深入解析嵌入式高速串行總綫技術：FPGA實現與應用 在當今電子係統設計日新月異的浪潮中，對高效、高速數據傳輸的需求從未停止。從工業自動化到通信設備，從高性能計算到消費電子，數據吞吐量的不斷攀升對傳統並行總綫提齣瞭嚴峻的挑戰。嵌入式高速串行總綫技術，以其簡潔的接口、靈活的布綫和強大的性能，應運而生，並迅速成為現代嵌入式係統設計的基石。本書將深入剖析這一關鍵技術，重點聚焦於基於現場可編程門陣列（FPGA）的實現方法及其廣泛的應用前景，為讀者提供一套係統、實用的理論與實踐指南。 一、 串行總綫技術的演進與優勢 我們將首先迴顧串行總綫技術的發展曆程，從早期的UART、SPI、I2C等通用串行接口，到麵嚮更高性能需求的USB、PCIe、Ethernet、SerDes等高級串行總綫。通過對比並行與串行總綫的優劣，闡釋串行總綫在信號完整性、功耗、引腳數量、布綫復雜度等方麵的顯著優勢，尤其是在高速場景下，串行總綫技術如何剋服並行總綫所麵臨的瓶頸。我們將深入探討時鍾恢復、差分信號、阻抗匹配、隔離等關鍵技術，解釋它們如何協同工作，保證高速數據傳輸的穩定性和可靠性。 二、 FPGA在嵌入式高速串行總綫實現中的核心作用 FPGA以其高度的靈活性、並行處理能力和可重構性，成為實現嵌入式高速串行總綫硬件層的理想平颱。本書將詳細闡述FPGA在串行總綫實現中的關鍵技術和策略： 1. 高速串行收發器（SerDes）的原理與應用： 深入解析FPGA內部集成的高速串行收發器（SerDes）的架構，包括時鍾數據恢復（CDR）、鎖相環（PLL）、發送端驅動器（TX driver）、接收端均衡器（RX equalizer）等模塊的功能和工作原理。我們將講解如何配置和使用FPGA的SerDes IP核，以滿足不同高速串行總綫協議（如PCIe、SGMII、XAUI等）的要求。 2. 協議棧的硬件實現： 對於不同的串行總綫協議，我們將詳細探討其在FPGA上的硬件實現方案。例如： PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）： 講解PCIe的事務層（Transaction Layer）、數據鏈路層（Data Link Layer）和物理層（Physical Layer）的功能劃分，以及如何在FPGA中實現PCIe控製器IP核，包括TLP（Transaction Layer Packet）的生成與解析，CRC校驗，鏈路狀態管理，以及與用戶邏輯的接口設計。 Ethernet（以太網）： 重點介紹MAC層（Media Access Control）和PCS（Physical Coding Sublayer）的FPGA實現，包括幀的發送與接收，MAC地址過濾，CRC校驗，以及GMII/RGMII/SGMII等接口與FPGA SerDes的連接。 USB（Universal Serial Bus）： 探討USB控製器在FPGA上的實現，包括端點（Endpoint）管理，事務處理（Setup, IN, OUT, DATA, ACK, NAK等），以及與USB PHY的接口。 其他通用高速接口： 如Aurora、Gigabit Ethernet MAC、SGMII等，介紹其基本原理和FPGA實現思路。 3. IP核的選擇與集成： 分析市麵上可用的FPGA廠商提供的串行總綫IP核（如Xilinx的PCIe IP, Intel的Ethernet MAC IP等）的特點，講解如何根據項目需求選擇閤適的IP核，並將其高效地集成到FPGA設計中。同時，也將介紹基於IP核的用戶自定義邏輯設計，如何有效地訪問和控製串行總綫接口。 4. 時序約束與性能優化： 高速串行總綫對時序要求極為苛刻。我們將詳細講解FPGA設計中的時序約束，如何編寫恰當的時序約束文件（.xdc, .sdc等），以及如何利用FPGA綜閤和布局布綫工具進行時序收斂。我們將深入探討性能優化的策略，包括流水綫設計、並行處理、資源共享、時鍾域交叉（CDC）處理等，以達到預期的傳輸速率和低延遲。 5. FPGA的仿真與驗證： 強調在FPGA實現過程中，仿真和驗證的重要性。我們將介紹如何構建全麵的仿真測試平颱，包括功能仿真、時序仿真，以及硬件在環（HIL）仿真，以確保串行總綫接口的正確性和穩定性。 三、 嵌入式高速串行總綫的典型應用場景 本書將通過大量實際案例，展示嵌入式高速串行總綫技術在各個領域的廣泛應用： 1. 通信係統： 基站與網絡設備： 如光網絡單元（ONU）、交換機、路由器中的高速數據接口，用於連接核心網和用戶設備。 無綫通信： 如5G基站中的射頻前端與基帶處理單元之間的高速數據傳輸，以及中繼器和射頻收發模塊的互聯。 光縴通信： 如光模塊（SFP, QSFP等）的SerDes接口，用於連接交換芯片和光器件。 2. 工業自動化與控製： 工業Ethernet/IP： 在機器人、PLC、傳感器和執行器之間實現高帶寬、低延遲的實時通信。 機器視覺： 高速圖像采集卡與FPGA處理器之間通過Camera Link、GigE Vision等接口傳輸海量圖像數據。 運動控製： 高精度伺服驅動器與主控製器之間通過EtherCAT、SERCOS等協議實現實時同步控製。 3. 高性能計算與數據中心： 服務器與存儲： PCIe接口用於連接CPU與GPU、SSD、網卡等外設，以及服務器之間的互聯。 數據采集係統： 高速ADC/DAC與FPGA之間通過 JESD204B等接口進行數據交換。 4. 汽車電子： 車載通信： CAN FD、Automotive Ethernet等在ECU之間實現高速數據交換，支持ADAS（高級駕駛輔助係統）和信息娛樂係統。 傳感器融閤： 攝像頭、雷達、激光雷達等傳感器通過高速接口將數據匯聚至處理單元。 5. 嵌入式圖形與顯示： 高性能顯示控製器： 通過LVDS、MIPI DSI等接口驅動高分辨率、高刷新率的顯示屏。 四、 FPGA設計流程與工具鏈 我們將詳細介紹使用主流FPGA廠商（如Xilinx, Intel/Altera）的開發工具鏈，包括： 綜閤工具（Vivado, Quartus Prime）： 如何進行RTL代碼綜閤，生成網錶。 布局布綫工具： 如何將網錶映射到FPGA器件的邏輯資源上，完成物理實現。 仿真工具（ModelSim, QuestaSim）： 如何進行功能仿真和時序仿真。 時序分析工具： 如何分析和優化設計時序。 調試工具（ILA, SignalTap）： 如何在硬件上進行實時調試。 五、 未來趨勢與挑戰 最後，我們將展望嵌入式高速串行總綫技術未來的發展方嚮，如更高的數據速率（Tbps級彆）、更低的功耗、更強的智能化（如AI輔助的信號處理），以及麵臨的信號完整性、電磁兼容性（EMC）、功耗優化等方麵的挑戰。 本書的目標是為工程師、研究人員和學生提供一本全麵、深入且實用的參考書，幫助他們掌握嵌入式高速串行總綫技術的核心知識，並能熟練地在FPGA平颱上實現和應用這些技術，從而應對不斷增長的數據處理需求，推動嵌入式係統設計的創新與發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一個亮點在於它對新技術趨勢的關注。作為一名從事嵌入式係統開發的工程師，我深知技術更新換代的速度非常快，尤其是高速串行總綫領域。這本書沒有停留在過時的技術上，而是對一些新興的高速串行總綫技術進行瞭介紹和展望。例如，對於未來可能流行的接口協議，書中也給齣瞭一些前瞻性的分析和討論。這讓我能夠對行業未來的發展方嚮有一個初步的瞭解，並且能夠提前做好技術儲備。在當前技術快速迭代的環境下，這種前瞻性的內容非常重要，它能幫助我們保持技術上的領先性，並為未來的職業發展做好準備。我感覺作者在這方麵下瞭不少功夫，收集瞭大量的資料，並且進行瞭深入的思考。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書的深度和廣度都令人印象深刻。它既有紮實的理論基礎，又有詳細的FPGA實現指導，並且還涵蓋瞭廣泛的應用案例和技術趨勢。對於任何想要深入瞭解嵌入式高速串行總綫技術，並將其應用於FPGA開發的讀者來說，這本書都是一本不可多得的寶藏。我尤其欣賞的是它在細節上的打磨，很多我之前感到睏惑的地方，在這本書裏都得到瞭清晰的解答。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的工程師在分享他的知識和心得。我強烈推薦給所有對這個領域感興趣的朋友，我相信你們也能從中獲得巨大的收獲，就像我一樣。這是一本值得反復閱讀和實踐的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在FPGA實現方麵的指導性非常強。對於我來說，理論知識固然重要，但最終還是要落實到具體的代碼和硬件設計上。這本書在這方麵做得非常到位，它不僅僅給齣瞭高層次的模塊框圖，還詳細介紹瞭如何在FPGA中實現這些模塊。例如，關於SerDes（串行/解串器）的設計，書中給齣瞭詳細的Verilog代碼示例，並且對代碼中的關鍵參數和設計技巧進行瞭深入的講解。我嘗試著按照書中的例子在FPGA開發闆上復現瞭一些功能，發現效果非常好，而且代碼的可讀性和復用性都很高。這種“理論+實踐”的模式，讓我能更快地將學到的知識轉化為實際的工程能力。很多時候，我隻需要對照著書中的設計思路和代碼片段，就能快速地在自己的項目中找到解決方案，極大地縮短瞭開發周期。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於實際應用場景的覆蓋麵也讓我感到驚喜。很多技術書籍往往側重於理論或基礎實現，但對於實際項目中會遇到的各種挑戰和解決方案卻語焉不詳。而這本書卻詳細地探討瞭多種高速串行總綫在不同應用領域中的具體實現案例，比如PCIe、USB3.0、以太網等。在講解這些案例時，它不僅分析瞭不同總綫協議的特點，還重點強調瞭在實際設計中需要注意的關鍵點，例如信號完整性、功耗優化、EMC/EMI防護等。這對於我這樣的工程師來說，非常有價值。我可以在書中找到與我工作領域相關的案例，學習彆人是如何解決類似問題的，從而避免走彎路，提高項目成功的幾率。這種貼近實戰的講解方式，讓這本書的實用性大大增強。

評分☆☆☆☆☆

這本書我還在深入研讀中，目前最大的感受是它在原理講解方麵做得相當紮實。作者並沒有止步於簡單羅列各種高速串行總綫的概念，而是花瞭很多篇幅去剖析其底層的工作機製。比如，在講到時序恢復部分，我感覺作者不僅僅是介紹瞭PLL/DLL這些基本模塊，還深入探討瞭不同場景下的時鍾抖動對信號完整性的影響，以及如何通過精妙的算法來補償這些誤差。我特彆喜歡它在理論推導上的嚴謹，很多公式的由來和意義都解釋得非常清楚，不會讓人覺得是憑空齣現的。這對於我這樣需要深入理解原理纔能進行實際開發的人來說，實在是太有幫助瞭。很多時候，看其他的資料，會覺得很多東西“知道就行”，但這本書會追問“為什麼”，直到你理解透徹。這一點讓我覺得受益匪淺，也為我後續在FPGA上實現這些復雜總綫打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

包裝很精緻，書也沒有破損，書的內容還沒來得及看，後麵再追加評論。

評分☆☆☆☆☆

正品，給實驗室買的，非常好

評分☆☆☆☆☆

不錯，值得買

評分☆☆☆☆☆

好，適閤入門。作文語文水平不錯。

評分☆☆☆☆☆

內容很好，正式我想要的

評分☆☆☆☆☆

主要是一些接口的講解，種類很全，對於開發人員可以參考開發，總體還可以

評分☆☆☆☆☆

工作需要，買來學習參考一下，很不錯很實用。

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正版的專業書籍，很有用的！

評分☆☆☆☆☆

內容很好，適閤搞通信的擁有