現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)追求的是更快的速度、更高的數(shù)據(jù)完整性和靈活性。無論從物理性能,還是從電氣性能來看,現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限,無法提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。而SATA以其傳輸速率快、支持熱插拔、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn),得到各行業(yè)越來越多的支持。 目前市場(chǎng)上的SATA IP CORE都是面向IC設(shè)計(jì)的,不利于在FPGA上集成,因此,本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上實(shí)現(xiàn)SATAⅡ協(xié)議,對(duì)SATA技術(shù)的推廣、國內(nèi)邏輯IP核的發(fā)展都有一定的意義。 本文將SATAⅡ協(xié)議的FPGA實(shí)現(xiàn)劃分成物理層、鏈路層、傳輸層和應(yīng)用層四個(gè)模塊。提出了物理層串行收/發(fā)器設(shè)計(jì)以及物理鏈路初始化方案。分析了鏈路層模塊結(jié)構(gòu),給出了作為SATAⅡ鏈路層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)。為滿足SATAⅡ協(xié)議3.0Gbps的速率,采用擴(kuò)大數(shù)據(jù)處理位寬的方法,設(shè)計(jì)完成了鏈路層的16b/20b編碼模塊,同時(shí)為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性和信號(hào)的穩(wěn)定性,分別實(shí)現(xiàn)了鏈路層CRC校驗(yàn)?zāi)K和并行擾碼模塊。在描述協(xié)議傳輸層的模塊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,給出了作為傳輸層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì),并以DMA DATA OUT命令的操作為例介紹了FIS在傳輸層中的處理過程。完成了命令層協(xié)議狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì),并實(shí)現(xiàn)了SATAⅡ新增功能NCQ技術(shù),從而使得數(shù)據(jù)傳輸更加有效。最后為使本設(shè)計(jì)應(yīng)用更加廣泛,設(shè)計(jì)了基于AHB總線的用戶接口。 本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL語言對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的電路進(jìn)行描述,并使用Modelsim軟件仿真。仿真結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的邏輯電路可靠穩(wěn)定,與SATAⅡ協(xié)議定義功能一致。
標(biāo)簽:
FPGA
SATA
協(xié)議研究
上傳時(shí)間:
2013-06-16
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