本课题来源于某芯片公司预研项目,旨在设计一款面向通讯领域的高性能So C,要求能够实现板与板的高速互连通信。Rapid IO作为当前唯一的嵌入式互连国际标准,以其高性能、高可靠性、高带宽、低引脚数和结构灵活等优势,成为目前高性能嵌入式领域实现系统互连的首选方案。基于上述背景,此次So C设计基于Rapid IO 2.2协议规范集成了GRIO(Generic Rapid IO Controller,通用Rapid IO控制器),单通道速率可达6.25Gbaud,足以满足大部分通信应用的数据传输需求。同时考虑到大批量数据传输对系统性能的影响,本次设计在RAB(Rapid IO to AXI Bridge,RIO-AXI桥)内部集成了DMA控制器,以减少处理器资源占用和系统性能损失。本文的的主要工作是从总线驱动这一软件层面对Rapid IO接口模块进行系统级协议功能验证,确保设计电路在功能上正确,并达到预期的传输性能。本文首先深入分析了Rapid IO协议的基本内容,包括Rapid IO结构、传输机制、请求响应包格式以及支持的事务类型,为Rapid IO接口功能模块的设计工作奠定理论基础。接着详细介绍了GRIO和RAB两个关键功能模块的设计,GRIO部分着重详细讨论了GRIO结构和支持的I/O事务与包,RAB部分主要讨论了RAB结构、配置空间访问和地址映射机制的设计,并对比了PIO操作与DMA操作模式的区别,引发出DMA技术的重要性。然后对DMA引擎功能单元的设计进行了详细说明,主要介绍了读写DMA数据流、DMA引擎结构以及DMA传输模式。最后便是进行功能验证,本文详细说明了各类操作的软件配置流程,然后通过分析仿真波形以确认设计电路功能的正确性,仿真环境下测试通过后进一步进行FPGA板上测试。通过与自带Rapid IO软核的Xilinx Zynq7000 ZC706开发板点对点连接测试,结果显示本文设计的DMA读写带宽可达理论有效数据带宽的90%以上。