基于stat2.0接口的硬盘加解密控制芯片的设计与实现

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1、电子科技大学硕士学位论文基于STAT2.0接口的硬盘加解密控制芯片的设计与实现姓名：王磊申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：李广军20080501摘要SATA2。0接瑟是传输速率达到3Gbps的睾行接蹬，协议采用了吉毙特以太网结构和8W10b编码技术，在数据线上采用LVDSNRZ串行数据流传输数据，同时还支持NCQ(本地命令队列)、端翻复用器、交错启动、热插拔等一系列的技术特征。该总线使得数据传输更加快速和稳定可靠，在存储领域特别是在硬盘领域被广泛采用。信息时代的到来，数据存储和保护的需求与日俟增。基予硬件的加密方式由于其速度快，具有安

2、全可靠的密钥存储方式已成为数据加解密的发展趋势。将硬盘加密和SATA接弱结合起来进行设计和研究，实现基于硬件的硬盘加密控制器，完成带SATA2．0接口的加解密控制电路设计具有重要的使用价值和研究价值。本文首先奔绍了SATA2。0协议和ATA／ATAPl．6指令集，包括物理层、链路层、传输层和命令层分析、四种传输协议和常用命令分析，还提出了在设计中需要注意的地方，包括上层协议和功能的选择等，并且提出了具体实现中需要对协议进行修改的地方和原因。然后，本文描述了SATA2。0加解密控制芯片的系统设计，包括应用环境、规格设计和总体模块划分，剖析了芯片设计的

3、难点及其解决方法，并提出了芯片设计框蓬。最后对各模块豁实现均终了具体的论述。本芯片采用Synopsys公司的SATAVIP辅助验证，并采用Xilinx公司的FPGA作为最终实现，本文最后绘出了系统验证和测试的环境以及绩栗。从测试结果看出本芯片的核心功能单元：接收判断模块、发送控制模块、数据处理模块和发送接口引擎都能正常的工作，能进行数据传输。本论文中所讨论的芯片设计方法等已在论文作者参与的SATA2．0加解密控制芯片项目中实现。在XilinxV5FPGA上工作正常，性能良好，达到性能指标要求。本论文在SATA加解密控制芯片设计与实现方面的磷究成果，

4、具有通用性、可移植性，有一定的理论及经济价值。关键字：串行高级技术附加装置，数据加密，循环冗余校验，8b／10b编码ABSTRACTSerialATA2．0isahigh-speedseriallink．whichspeedcanreachuptO3Gbps．Theseriallinkisahigh-speedNRZserialstreamatspecifiedvoltagelevelsthatutilizesGigabittechnologyand8b／10bencoding，atthesametimeitcallsupportsometechn

5、ologycharacters，suchasNCQ，portmultiplier,interleavingstart—up，hotswapandSOon。Thebusmakesdatatransferfasterandmorestableandreliable，SOitiswidelyusedinthestorageareas，especiallyintheareaofharddisk．Withtheadventoftheinformationera，theneedfordatastorageanddataprotectionhasbeenbeco

6、mingmoreandmoreurgent．Theencryptiontechniquebasedonhardwarehasfeaturesofhigherspeedandreliablewayofsecretkeyencryption，SOitgraduallybecomesthetrendofdataencryption。IntegratingharddiskencryptionandSATA2．0interfacecircuitdesignandrealizingharddiskencryptioncontrollerhardwarehave

7、veryimportantusevalueandresearchvalue。Inthefirstplace，thisdissertationintroducesSATA2．0protocoland觚A／ArAPI一6commandset，whichincludephysicallayer,linklayer,transportlayerandcommandlayeranalyze，fourdifferentcategoriesoftransportspecificationandcommandsincommonuse，putforwardwhere

8、needbepaidattentiontoandwhereneedbeamendedforprotocolinthedes