基于fpga的sataⅱ协议研究与实现

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1、湖南大学硕士学位论文基于FPGA的SATAⅡ协议研究与实现姓名：高志申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：黄生叶20090511基于FPGA的SATAII协议研究与实现摘要现代的计算机追求的是更快的速度、更高的数据完整性和灵活性。无论从物理性能，还是从电气性能来看，现今的并行总线都已出现了某些局限，无法提供更高的数据传输率。而SATA以其传输速率快、支持热插拔、可靠的数据传输等特点，得到各行业越来越多的支持。目前市场上的SATAIPCORE都是面向IC设计的，不利于在FPGA上集成，因此，本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPG

2、A上实现SATAII协议，对SATA技术的推广、国内逻辑IP核的发展都有一定的意义。本文将SATAII协议的FPGA实现划分成物理层、链路层、传输层和应用层四个模块。提出了物理层串行收／发器设计以及物理链路初始化方案。分析了链路层模块结构，给出了作为SATAII链路层核心的状态机的设计。为满足SATAII协议3．0Gbps的速率，采用扩大数据处理位宽的方法，设计完成了链路层的16b／20b编码模块，同时为提高数据传输可靠性和信号的稳定性，分别实现了链路层CRC校验模块和并行扰码模块。在描述协议传输层的模块结构的基础上，给出了作为传输层核心的状态机

3、的设计，并以DMADATAOUT命令的操作为例介绍了FIS在传输层中的处理过程。完成了命令层协议状态机的设计，并实现了SATAII新增功能NCQ技术，从而使得数据传输更加有效。最后为使本设计应用更加广泛，设计了基于AHB总线的用户接口。本设计采用VerilogHDL语言对需要实现的电路进行描述，并使用Modelsim软件仿真。仿真结果表明，本文设计的逻辑电路可靠稳定，与SATAII协议定义功能一致。关键词：SATAII协议；NCQ；现场可编程门阵列；8b／10b编码；CRCIlAbstractlhemodemcomputerpursuesfast

4、erspeed，higherdataintegrityandflexibility．Regardlessofthephysicalpropertiesortheelectricalperformance，theparallelbusappearslimitations，whichcannotprovidehigherdatatransmissionrate．SATAobtainsmoreandmoresupportbecauseofitsfasttransferrate，supportingplugandplay,aswellasreliable

5、datatransmission．AtpresentthedesigningofSATAIPCOREareallforIC，nothelpfultointegrateonFPGA．Inthispaper，SATAIIprotocolisrealizedbasedonVirtex5FPGAofXilinx．whichismeaningfulinthepopularizationofSATAandthedevelopmentofdomesticIPCORE．TherealizationofSATAIIprotocolbasedonFPGAisdivi

6、dedintofourmoduIes．suchasphysicallayer，linklayer,transportlayerandapplicationlayer．Thedesignschemeofserialtransceiverandinitializationinphysicallayerareproposed．Asthecoreoflinklayer，thedesignofstatemachineareshowed，afteranalyzingthestructureoflinklayer．Tosatisfythe3．0Gbpsspee

7、dofSATAIIprotocol，the16b／20bencodermoduleisrealized，adoptingthemethodofexpandingdata．processingwidth。Toimprovethereliabilityofdatatransmissionandthestabilityofsignals，theCRCmoduleandparallelscramblemoduleareaccomplished．Thestatemachine．whichisthecoreoftransportlayer,isdesigne

8、d，afterthestructureoftransportlayerisdescribed．TakingthecommandofDMA