随着电子系统带宽的迅速提高,系统需要分析处理的数据越来越多,对数据传输的速度要求也越来越高,如现代高速高位宽的A/D、D/A模块等。面对各种应用领域高速高精度采样数据流,现有的系统很难将高速数据流完整地传输到外部设备。针对目前高速数据传输的需求,基于PCI Express总线本文设计了一种2Gbps速率的高速数据光纤传输模块。论文首先根据实际需求分析设计了硬件和逻辑的整体实现方案,并选择了PCI Express协议做为数据传输模块和上位机的通信协议,用光纤做为数据传输模块和数据源的通信介质,并基于FC协议设计了一种通信方式。接着按照功能的划分,详细讨论了硬件的设计,包括器件选型、电路设计、叠层阻抗设计、信号完整性设计、电源设计几个部分。随后从PCI Express数据通路到光纤数据通路两方面介绍了数据传输模块的逻辑设计:在PCI Express数据通路部分,首先分析了PCI Express的体系和分层数据包结构,接着配置了PCI Express Hard IP,利用Hard IP实现了PCI Express的物理层和数据链路层,完成了PCI Express底层的设计。之后,基于PCI Express协议分别设计了可编程输入输出方式的低速数据传输逻辑和DMA方式的高速数据传输逻辑。在光纤数据通路部分,基于FC协议的FC-1、FC-2层,设计了一种光纤数据传输的方案。详细介绍了光纤数据的交互方式以及帧结构,之后介绍了光纤数据通路的数据收发逻辑设计、控制逻辑设计以及高速收发器的配置并利用AXI4-Stream总线设计了光纤数据通路与PCI Express数据通路的交互逻辑。从而实现了光纤高速数据的传输。论文最后给出了基于PCI Express的光纤数据传输模块的测试结果,测试结果表明论文设计达到了预期要求和目标。