并行總線PATA從設計至今已快20年歷史,如今它的缺陷已經嚴重阻礙了系統性能的進一步提高,已被串行ATA(Serial ATA)即SATA總線所取代。SATA作為新一代磁盤接口總線,采用點對點方式進行數據傳輸,內置數據/命令校驗單元,支持熱插拔,具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)的傳輸速度。目前SATA已在存儲領域廣泛應用,但國內尚無獨立研發的面向FPGA的SATAIP CORE,在這樣的條件下設計面向FPGA應用的SATA IP CORE具有重要的意義。 本論文對協議進行了詳細的分析,建立了SATA IP CORE的層次結構,將設備端SATA IP CORE劃分成應用層、傳輸層、鏈路層和物理層;介紹了實現該IPCORE所選擇的開發工具、開發語言和所選用的芯片;在此基礎上著重闡述協議IP CORE的設計,并對各個部分的設計予以分別闡述,并編碼實現;最后進行綜合和測試。 采用FPGA集成硬核RocketIo MGT(RocketIo Multi-Gigabit Transceiver)實現了1.5Gbps的串行傳輸鏈路;設計滿足協議需求、適合FPGA設計的并行結構,實現了多狀態機的協同工作:在高速設計中,使用了流水線方法進行并行設計,以提高速度,考慮到系統不同部分復雜度的不同,設計采用部分流水線結構;采用在線邏輯分析儀chipscope pro與SATA總線分析儀進行片上調試與測試,使得調試工作方便快捷、測試數據準確;嚴格按照SATA1.0a協議實現了SATA設備端IP CORE的設計。 最終測試數據表明,本論文設計的基于FPGA的SATA IP CORE滿足協議需求。設計中的SATA IP CORE具有使用方便、集成度高、成本低等優點,在固態電子硬盤SSD(Solid-State Disk)開發中應用本設計,將使開發變得方便快捷,更能夠適應市場需求。