ALINX NVME SPCle IP 特性详解

在嵌入式设备、边缘计算、工业控制等领域快速崛起的同时，开发人员越来越多地面对一个问题：

硬件资源有限，但对高速存储的需求却越来越高。这些平台可能没有 PCIe 硬核，或者无法承担高昂的硬件成本。

NVMe SPCle IP 正是为这样的场景量身定制。通过结合 PCIe 软核 IP 与 NVMe 主机控制器，让开发人员在无硬核的情况下，也能轻松接入 NVMe SSD，突破了传统存储方案的硬件限制。

简单来说，NVMe SPCle IP 的存在，让高性能存储不再是高成本设备的专属。

ALINX NVMe SPCle IP 详情

IP 资源消耗表

注：IP实际逻辑资源消耗受实例化中其他逻辑资源消耗影响

产品特性

功能实现：带有 PCIe 软核 IP 的 NVMe 主机控制器，实现不依靠 CPU 访问外置内存 NVMe SSD，自动初始化 NVMe 和 PCIe 链路硬件模块，自动提交和完成命令

兼容性：命令支持(Identify, Write, Read, Flush)，支持 PCIe Gen 1.0-4.0，兼容 NVME 1.4 协议

性能参数：(1) 支持最大每个队列 65535 个 I/O 命令(2) 基于 PCIe3.0 X4 读写速率均可达到 3000 MB/s(3) MPSMIN (最小内存页传输大小)：4 Kbyte(4) MDTS （最大数据传输大小）：至少 128 Kbyte 或者没有限制(5) LBA 单元：512 字节或者 4096 字节

参考设计：XCZU19EG + FMC子板(FH1402)+SAMSUNG 980 M.2 SSD

技术支持：提供完备的技术支持与定制化设计服务

ALINX NVMe SPCle IP 应用交互

如图所示，ALINX NVMe SPCIe IP 包含的 PCIe 软核 IP，完成了 PCIe 协议的数据链路层和物理层的部分功能。其物理接口通过 PIPE 接口与 AMD PCIe PHY 连接，AMD PCIe PHY 包括收发器和均衡器逻辑，用于实现高速数据传输。

NVMe SPCIe IP 由 NVMe IP 和 PCIe 软核 IP 组成，因此 NVMe SPCIe IP 在功能上与 NVMe AXI IP 相似性。

下表显示了 NVMe SPCIe IP 和 NVMe AXI IP 的比较信息。

如图所示，NVMe SPCIe IP 的主要优点是不需要使用 PCIe 硬核 IP。因此，SSD 的最大数量不受 PCIe 硬核 IP 数量的限制，而是受收发器模块数量和资源的限制。但是 NVMe SPCIe IP 的资源消耗较 NVMe AXI IP 高，且仅支持 4 Lane PCIe Gen3 SSD。

ALINX NVMe IP 选型

ALINX 推荐在需要大容量存储和高速存储的应用场景中，优先使用不包含 PCIe 硬核 IP 的低成本 FPGA。

当用户所选设备没有足够的 PCIe 硬核 IP 来连接所有 NVMe SSD 时，可以同时使用 NVMe AXI IP 和 NVMe SPCIe IP 进行系统设计，如下图所示。

当所选 FPGA 器件已经集成了 PCIE 硬核 IP，并且数量足够时，建议使用 NVMe AXI IP 进行设计，以减少 FPGA 资源的占用。

有关 NVMe IP 的更多信息，您可以随时联系 ALINX 进行咨询(021-67676997)。ALINX 还可为您提供 FPGA 器件的参考设计评估服务，帮助您选择最合适的产品和方案。

审核编辑 黄宇