随着PCI Express技术的发展及其在背板中的应用,PXI Express自动测试系统也迅猛发展。PXI Express以其高性能、低成本、兼容性等特点进入到更多以往被昂贵的专用仪器控制的的高速测试领域。本文设计了基于PCI Express电缆连接的外置控制器,实现了用台式计算机对PXI Express系统的远程控制,在享有台式机高性能的同时能有效应对恶劣的测试环境。本文首先根据PXI Express外置控制器的功能进行了需求分析,制定了总体设计方案。将外置控制器分为两个模块:位于计算机PCI Express插槽的驱动模块和位于PXI Express机箱系统槽的系统模块,二者通过PCI Express电缆连接来实现远程控制。PCI Express驱动模块阐述了高速差分信号的调整技术,通过对高速信号的具体分析,完成了对x4通道PCI Express差分信号和差分参考时钟的驱动处理,以进行远距离传输,该模块同时支持所有的电缆辅助信号。PXI Express系统模块通过介绍PCI Express交换技术,利用交换芯片完成了上游x4链路对下游4x4或8+16 PCI Express链路的扩展,实现了与背板PCI Express链路的透明连接;同时详细分析了时钟分配方案及系统模块其它信号的处理。系统模块中采用FPGA实现了PCI Express接口转换,扩展了PXI触发总线控制器,支持内触发和外触发两种方式;同时支持了系统模块SMBus功能,利用两线制串行总线对背板容量记录的串行EPROM读写,进行背板识别。由于高速信号处理贯穿于整个设计中,本文结合信号完整性理论,对高速信号进行严格的规划和布局布线约束,保证了高速信号的质量。本文最后搭建了PXI Express测试系统,对PXI Express外置控制器套件进行了功能和性能分析。实验结果表明,该控制器的功能和各项指标满足设计要求。