基于fpga的ide硬盘接口卡的实现 - search readpudncom

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1、基于FPGA的IDE硬盘接口卡的实现摘要：本文介绍了一种基于FPGA技术的IDE硬盘接口的设计。该卡提供两个符合ATA-6规范的接口，采用FPGA实现了两套IDE接口功能，设计支持PIO和Ultra DMA传输模式，文章侧重于介绍用FPGA实现IDE接口协议的具体方法。关键词：FPGA；硬盘；IDE接口引言   本文采用FPGA实现了IDE硬盘接口协议。系统提供两套符合ATA-6规范的IDE接口，一个与普通IDE硬盘连接，另一个与计算机主板上的IDE接口相连。系统采用FPGA实现接口协议，完成接口数据的截获、处理（在本

2、文中主要是数据加密）和转发，支持PIO和UltraDMA两种数据传输模式。下面重点介绍用FPGA实现接口协议的方法。1IDE接口协议简介1.1IDE接口引脚定义   IDE（IntegratedDriveElectronics）即“电子集成驱动器”，又称为ATA接口。表1列出了ATA标准中IDE接口上的信号。其中，带“-”的信号（如RESET-）表示低电平有效。“方向”是相对于硬盘而言，I表示进入硬盘，O表示从硬盘出来，I/O表示双向。说　明方向名称管脚管脚名称方向说　明复位IRESET-12Ground 地数据总线位

3、7I/ODD734DD8I/O数据总线位8数据总线位6I/ODD656DD9I/O数据总线位9数据总线位5I/ODD578DD10I/O数据总线位10数据总线位4I/ODD4910DD11I/O数据总线位11数据总线位3I/ODD31112DD12I/O数据总线位12数据总线位2I/ODD21314DD13I/O数据总线位13数据总线位1I/ODD11516DD14I/O数据总线位14数据总线位0I/ODD01718DD15I/O数据总线位15地 Ground1920N.C.  DMA请求ODMARQ2122Groun

4、d 地I/O写IDIOW-2324Ground 地I/O读IDIOR-2526Ground 地I/O通道准备好OIORDY2728CSEL （见注1）DMA确认IDMACK-2930Ground 地中断请求OINTRQ3132N.C. (ATA-2中使用)地址位1IDA13334PDIAG- （见注2）地址位0IDA03536DA2I地址位2片选0ICS0-3738CS1-I片选1驱动器状态ODASP-3940Ground 地注：1、CSEL：一条排线上有两个存储设备时，通过该信号确定某存储设备为设备0（主设备）或设备

5、1（从设备）。   2、PDIAG-/CBLID-：一条排线上有两个存储设备时，设备1通知设备0，设备1已检测通过。该引脚也用于确定是否有80芯的排线连接到接口上。表1：IDE接口引脚定义1.2IDE控制器的寄存器组   主机对IDE硬盘的控制是通过硬盘控制器上的两组寄存器来实现的。一组为命令寄存器组；另一组为控制/诊断寄存器，如表2所示。地　　址名　称　及　意　义CS1-CS0-DA2DA1DA0读操作写操作 命　令　寄　存　器　组10000数据寄存器数据寄存器10001错误寄存器特征寄存器10010扇区数寄存器扇区

6、数寄存器10011扇区号寄存器扇区号寄存器10100柱面数低8位柱面数低8位10101柱面数高8位柱面数高8位10110驱动器/磁头寄存器驱动器/磁头寄存器10111状态寄存器命令寄存器 控　制　/　诊　断　寄　存　器　组01110辅助状态寄存器设备控制寄存器 数　据　端　口　　（用于DMA模式，DMACK-有效后启用）11***数据端口数据端口表2寄存器组   特征寄存器中的内容作为命令的一个参数，其作用随命令而变。扇区数寄存器指示该次命令所需传输数据的扇区数。扇区号寄存器、柱面数寄存器（低、高）、驱动器/磁头寄存器

7、三者合称为介质地址寄存器，指示该次命令所需传输数据首扇区的地址，寻址方式可以用“柱面/磁头/扇区（CHS）”或“逻辑块地址（LBA）”方式，在驱动器/磁头寄存器中指定。   命令寄存器存储执行的命令代码。当向命令寄存器写入命令时，相关的参数必须先写入。命令写入后，硬盘立即开始命令的执行。状态寄存器保存硬盘执行命令后的结果，供主机读取。其主要位有：BSY-驱动器忙，DRDY-驱动器准备好，DF-驱动器故障，DRQ-数据请求，ERR-命令执行出错。辅助状态寄存器与状态寄存器的内容完全相同，但读该寄存器时不清除中断请求。错误

8、寄存器包含了命令执行出错时硬盘的诊断信息。   数据寄存器为PIO传输模式下，主机和硬盘控制器的缓冲区之间进行数据交换的寄存器。数据端口为DMA传输模式下专用的数据传输通道。1.3IDE数据传输方式   IDE接口的数据传输包括PIO和DMA两种方式。PIO模式是硬盘数据传输的基本方式。在PIO方式下，数据的传输以数据块（1个或者