基于SATA接口的固態(tài)硬盤控制器設(shè)計.pdf

1、隨著計算機通訊的發(fā)展，存儲產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域，而傳統(tǒng)的機械硬盤存在抗震性能低、功耗高和速度提升難度大等缺點，因此無法適應(yīng)某些特殊的工作環(huán)境。固態(tài)硬盤是以半導體材料作為存儲介質(zhì)，無機械裝置，具有抗震、寬溫、無噪、可靠和節(jié)能等特點，是目前在數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域所存在問題的解決的有效方案之一。本文針對這一問題，設(shè)計了基于SATA接口的固態(tài)硬盤控制器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲。 本文首先概述硬盤技術(shù)的發(fā)展，分析固態(tài)硬盤的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2、，闡述課題研究意義，并介紹了本文研究的主要內(nèi)容及所做的工作。在設(shè)計系統(tǒng)硬件時，研究了SATA接口協(xié)議和NAND FLASH芯片特性。采用SOPC架構(gòu)完成了整體設(shè)計，由單片F(xiàn)PGA完成所有功能。移植MicroBlaze嵌入式處理器軟核作為主控制器，利用Verilog HDL語言描述IP核形式設(shè)計SATA控制器核和NAND FLASH控制器核。SATA控制器核作為高速串行傳輸接口，實現(xiàn)SATA1．0協(xié)議。根據(jù)協(xié)議劃分四層模型，通過狀態(tài)機和邏

3、輯電路實現(xiàn)協(xié)議功能。NAND FLASH控制器核管理NAND FLASH芯片陣列，將NAND FLASH接口轉(zhuǎn)換成通用的SRAM接口，提高訪問效率。控制器完成NAND FLASH存儲操作和糾錯算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取。而在軟件系統(tǒng)設(shè)計中，用C語言描述了各個操作流程，根據(jù)SATA協(xié)議處理SATA接口上的命令和數(shù)據(jù)，并根據(jù)NAND Flash的特點給出了應(yīng)用于NAND閃存的數(shù)據(jù)管理算法，通過二級地址映射，按塊中的臟頁數(shù)回收臟塊和按時間標記