近年來(lái),大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備主要是機(jī)械硬盤,機(jī)械硬盤采用機(jī)械馬達(dá)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(diǎn)。固態(tài)硬盤是以半導(dǎo)體作為存儲(chǔ)介質(zhì)及控制載體,無(wú)機(jī)械裝置,具有抗震、寬溫、無(wú)噪、可靠和節(jié)能等特點(diǎn),是目前存儲(chǔ)領(lǐng)域所存在問(wèn)題的解決方案之一。本文針對(duì)這一問(wèn)題,設(shè)計(jì)基于FPGA的固態(tài)硬盤控制器,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲(chǔ)。 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(shì),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(jì)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(yǔ)言描述IP核形式設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)SATA1.0協(xié)議,根據(jù)協(xié)議劃分四層模型,通過(guò)狀態(tài)機(jī)和邏輯電路實(shí)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(wèn)效率。控制器完成NAND FLASH存儲(chǔ)管理和糾錯(cuò)算法,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。最后完成固態(tài)硬盤控制器的模塊測(cè)試和整體測(cè)試,介紹了測(cè)試方法、測(cè)試工具和測(cè)試流程,給出測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析,得出了驗(yàn)證結(jié)論。 本文設(shè)計(jì)的固態(tài)硬盤控制器,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和穩(wěn)定性高的特點(diǎn),易于升級(jí)和二次開發(fā),是實(shí)現(xiàn)固態(tài)硬盤和固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
標(biāo)簽:
FPGA
固態(tài)硬盤
制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間:
2013-05-28
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