近年來,大容量數(shù)據(jù)存儲設(shè)備主要是機械硬盤,機械硬盤采用機械馬達和磁片作為載體,存在抗震性能低、高功耗和速度提升難度大等缺點。固態(tài)硬盤是以半導體作為存儲介質(zhì)及控制載體,無機械裝置,具有抗震、寬溫、無噪、可靠和節(jié)能等特點,是目前存儲領(lǐng)域所存在問題的解決方案之一。本文針對這一問題,設(shè)計基于FPGA的固態(tài)硬盤控制器,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲。 文章首先介紹硬盤技術(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,闡述課題研究意義,并概述了本文研究的主要內(nèi)容及所做的工作。然后從分析固態(tài)硬盤控制器的關(guān)鍵技術(shù)入手,研究了SATA接口協(xié)議和NANDFLASH芯片特性。整體設(shè)計采用SOPC架構(gòu),所有功能由單片F(xiàn)PGA完成。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)機和邏輯電路實現(xiàn)協(xié)議功能。NAND FLASH控制器核管理NANDFLASH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存儲管理和糾錯算法,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取。最后完成固態(tài)硬盤控制器的模塊測試和整體測試,介紹了測試方法、測試工具和測試流程,給出測試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析,得出了驗證結(jié)論。 本文設(shè)計的固態(tài)硬盤控制器,具有結(jié)構(gòu)簡單和穩(wěn)定性高的特點,易于升級和二次開發(fā),是實現(xiàn)固態(tài)硬盤和固態(tài)存儲系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
標簽:
FPGA
固態(tài)硬盤
制器設(shè)計
上傳時間:
2013-05-28
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