FPGA搭建Linux系统下的PCIe模块硬盘读写系统：使用XC7Z100 FPGA实现NVMe协议与PCIe接口通信,FPGA搭建NVMe硬盘读写系统：基于XC7Z100的Linux系统PCIe模块
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资源介绍:
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FPGA 与 NVMe 读写硬盘系统的搭建实践
随着技术的飞速发展，FPGA（现场可编程门阵列）已成为计算机科学中重要的数据处理和
操作平台。尤其是在数据密集型任务中，如硬盘的读写操作，FPGA 能够展现出其强大的性
能优势。本文将介绍如何使用 FPGA 搭建一个 NVMe 读写硬盘系统，并详细阐述 CPU 如何
通过 PCIe 模块进行硬盘的读写操作，并在此过程中如何借助 XC7Z100 的 FPGA 及 PL 用
PCIeX1 连接至硬盘的解决方案。
一、NVMe 硬盘系统简介
NVMe（Non-Volatile Memory Express）是一种用于访问固态存储设备的接口协议。它具有
高带宽和低延迟的特点，使得在高性能计算环境中进行大量数据传输成为可能。
二、FPGA 与 NVMe 硬盘系统的搭建
1. 硬件准备：选用 XC7Z100 FPGA 芯片，并采用 PS（处理系统）运行 Linux 操作系统。在 PL
（可编程逻辑）部分，我们使用 PCIeX1 接口来连接 NVMe 硬盘。当然，PCIeX4 也是可用的
接口规格，可以根据实际需求进行选择。
2. 系统架构：FPGA 作为主控制器，负责与 NVMe 硬盘进行通信和数据传输。通过 PCIe 模
块，CPU 可以与 FPGA 进行数据交换，进而实现对 NVMe 硬盘的读写操作。
三、CPU 通过 PCIe 模块操作硬盘读写
1. PCIe 通信：CPU 通过 PCIe 总线与 FPGA 进行通信，将读写命令和数据进行传输。这一过
程中，PCIe 模块发挥着重要的作用。
2. 命令执行：FPGA 接收到 CPU 发送的读写命令后，解析并执行这些命令，对 NVMe 硬盘
进行相应的读写操作。
3. 数据传输：读写操作完成后，FPGA 将结果数据通过 PCIe 模块传回给 CPU。CPU 可以对
这些数据进行进一步的处理或存储。
四、SDK 下枚举硬盘过程的打印
在 SDK 开发环境中，我们可以编写相应的代码来枚举连接到系统的 NVMe 硬盘。当硬盘被
检测到时，我们可以在控制台上打印出相关信息，如硬盘的型号、容量等。这样，用户可以
清楚地了解到系统连接的硬盘情况。
五、PL 用 PCIeX1 接到硬盘的实现
在 PL 部分，我们使用 PCIeX1 接口将 FPGA 与 NVMe 硬盘进行连接。这一过程中，我们需
要编写相应的硬件描述语言（HDL）代码来配置 FPGA 的逻辑电路，实现 PCIeX1 接口的功
能。当 FPGA 与硬盘成功连接后，我们就可以进行数据的读写操作了。
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