中文引用格式： 張健，劉威鵬，李躍鵬，等. 一種基于虛擬端點的PCIe交換機地址分配方案[J]. 電子技術應用，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.
0 引言
為了滿足工業控制裝備對高速數據交換的需求以及PCIe總線技術的成熟應用，PCIe總線已被引入到工業控制裝置的設計中。PCIe總線作為一種超高速通信總線，可以通過交換機擴展的PCIe鏈路作為背板總線使用，支持多種不同類型設備的連接，例如IO模塊、傳感器和執行器等。這些設備可以通過PCIe鏈路與主控制器進行數據交換，實現工業控制裝備的各種功能。此外，PCIe鏈路還可以用于連接工業網絡和傳感器網絡等外部設備，使得工業控制裝備可以與外部系統進行數據交換，實現更加靈活的控制和管理功能[1-3]。
PCIe總線與傳統工業控制裝備的設備互聯方式不同。PCIe總線采用的是點對點連接方式，可以保證設備間的數據傳輸不被其他設備干擾[4-8]。但是，PCIe總線設備地址的分配方式與傳統工業控制裝備不同。在傳統工業控制裝備中，設備地址通常由生產廠商設定并固定。而在PCIe總線架構中，設備地址是由裝置上電初始化時動態分配的[9]。此外，工業控制裝備通常支持可插拔的PCIe外設，以增強系統的靈活性。可插拔的PCIe外設也是由系統動態地分配地址。然而，在高度自動化的工業控制裝備中，設備的外設地址通常是固定的。如果設備的外設地址不是固定的，主控處理器訪問外設時需要遍歷整個外設地址表獲取相應的外設地址，這會增加系統開銷并可能導致設備之間數據傳輸故障，影響設備的正常運行。
在工業控制裝備中，設備之間的數據交換是至關重要的。這些裝置的運行直接關系到人們的生命和財產安全。因此，為了確保設備之間數據傳輸的高可靠、高實時性，保證工業控制裝備的高效運行，需要在系統設計階段充分考慮設備的特性和要求，設計一種適用于工業控制裝備的PCIe外設地址分配方案，避免地址變化和地址沖突帶來的問題。
本文從工業控制裝備的應用特性及設計、調試和查找問題的便利性角度出發，提出了一種基于虛擬端點的PCIe交換機地址分配方案，該方案在支持熱插拔的裝置中，能夠將PCIe設備分配的地址空間固定下來，即設備所分配的地址與裝置中插入的設備數量、類型無關，僅與設備插入的位置有關。該方案旨在使PCIe總線更加便捷地應用于工業控制領域。
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作者信息：
張健，劉威鵬，李躍鵬，楊亞璞，朱彥磊
（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）
