中文引用格式： 張健，劉威鵬，李躍鵬，等. 一種基于虛擬端點(diǎn)的PCIe交換機(jī)地址分配方案[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(9)：103-108.
英文引用格式： Zhang Jian，Liu Weipeng，Li Yuepeng，et al. A PCIe switch address allocation scheme based on virtual endpoints[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(9)：103-108.
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為了滿足工業(yè)控制裝備對(duì)高速數(shù)據(jù)交換的需求以及PCIe總線技術(shù)的成熟應(yīng)用，PCIe總線已被引入到工業(yè)控制裝置的設(shè)計(jì)中。PCIe總線作為一種超高速通信總線，可以通過(guò)交換機(jī)擴(kuò)展的PCIe鏈路作為背板總線使用，支持多種不同類(lèi)型設(shè)備的連接，例如IO模塊、傳感器和執(zhí)行器等。這些設(shè)備可以通過(guò)PCIe鏈路與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制裝備的各種功能。此外，PCIe鏈路還可以用于連接工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)等外部設(shè)備，使得工業(yè)控制裝備可以與外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)更加靈活的控制和管理功能[1-3]。
PCIe總線與傳統(tǒng)工業(yè)控制裝備的設(shè)備互聯(lián)方式不同。PCIe總線采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式，可以保證設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸不被其他設(shè)備干擾[4-8]。但是，PCIe總線設(shè)備地址的分配方式與傳統(tǒng)工業(yè)控制裝備不同。在傳統(tǒng)工業(yè)控制裝備中，設(shè)備地址通常由生產(chǎn)廠商設(shè)定并固定。而在PCIe總線架構(gòu)中，設(shè)備地址是由裝置上電初始化時(shí)動(dòng)態(tài)分配的[9]。此外，工業(yè)控制裝備通常支持可插拔的PCIe外設(shè)，以增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性。可插拔的PCIe外設(shè)也是由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地分配地址。然而，在高度自動(dòng)化的工業(yè)控制裝備中，設(shè)備的外設(shè)地址通常是固定的。如果設(shè)備的外設(shè)地址不是固定的，主控處理器訪問(wèn)外設(shè)時(shí)需要遍歷整個(gè)外設(shè)地址表獲取相應(yīng)的外設(shè)地址，這會(huì)增加系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)并可能導(dǎo)致設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸故障，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
在工業(yè)控制裝備中，設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換是至關(guān)重要的。這些裝置的運(yùn)行直接關(guān)系到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，為了確保設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽俊⒏邔?shí)時(shí)性，保證工業(yè)控制裝備的高效運(yùn)行，需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段充分考慮設(shè)備的特性和要求，設(shè)計(jì)一種適用于工業(yè)控制裝備的PCIe外設(shè)地址分配方案，避免地址變化和地址沖突帶來(lái)的問(wèn)題。
本文從工業(yè)控制裝備的應(yīng)用特性及設(shè)計(jì)、調(diào)試和查找問(wèn)題的便利性角度出發(fā)，提出了一種基于虛擬端點(diǎn)的PCIe交換機(jī)地址分配方案，該方案在支持熱插拔的裝置中，能夠?qū)CIe設(shè)備分配的地址空間固定下來(lái)，即設(shè)備所分配的地址與裝置中插入的設(shè)備數(shù)量、類(lèi)型無(wú)關(guān)，僅與設(shè)備插入的位置有關(guān)。該方案旨在使PCIe總線更加便捷地應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。
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作者信息：
張健，劉威鵬，李躍鵬，楊亞璞，朱彥磊
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