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为了满足工业控制装备对高速数据交换的需求以及PCIe总线技术的成熟应用，PCIe总线已被引入到工业控制装置的设计中。PCIe总线作为一种超高速通信总线，可以通过交换机扩展的PCIe链路作为背板总线使用，支持多种不同类型设备的连接，例如IO模块、传感器和执行器等。这些设备可以通过PCIe链路与主控制器进行数据交换，实现工业控制装备的各种功能。此外，PCIe链路还可以用于连接工业网络和传感器网络等外部设备，使得工业控制装备可以与外部系统进行数据交换，实现更加灵活的控制和管理功能[1-3]。
PCIe总线与传统工业控制装备的设备互联方式不同。PCIe总线采用的是点对点连接方式，可以保证设备间的数据传输不被其他设备干扰[4-8]。但是，PCIe总线设备地址的分配方式与传统工业控制装备不同。在传统工业控制装备中，设备地址通常由生产厂商设定并固定。而在PCIe总线架构中，设备地址是由装置上电初始化时动态分配的[9]。此外，工业控制装备通常支持可插拔的PCIe外设，以增强系统的灵活性。可插拔的PCIe外设也是由系统动态地分配地址。然而，在高度自动化的工业控制装备中，设备的外设地址通常是固定的。如果设备的外设地址不是固定的，主控处理器访问外设时需要遍历整个外设地址表获取相应的外设地址，这会增加系统开销并可能导致设备之间数据传输故障，影响设备的正常运行。
在工业控制装备中，设备之间的数据交换是至关重要的。这些装置的运行直接关系到人们的生命和财产安全。因此，为了确保设备之间数据传输的高可靠、高实时性，保证工业控制装备的高效运行，需要在系统设计阶段充分考虑设备的特性和要求，设计一种适用于工业控制装备的PCIe外设地址分配方案，避免地址变化和地址冲突带来的问题。
本文从工业控制装备的应用特性及设计、调试和查找问题的便利性角度出发，提出了一种基于虚拟端点的PCIe交换机地址分配方案，该方案在支持热插拔的装置中，能够将PCIe设备分配的地址空间固定下来，即设备所分配的地址与装置中插入的设备数量、类型无关，仅与设备插入的位置有关。该方案旨在使PCIe总线更加便捷地应用于工业控制领域。
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作者信息：
张健，刘威鹏，李跃鹏，杨亚璞，朱彦磊
（许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000）
