王 烨,张 峰,李燕斌

(1.海军装备部重庆局,重庆400043;2.中国西南电子技术研究所,成都610036)

1 引 言

机载高速数据存储是宽带数传的重要组成部分。随着高速图像CCD传感器的发展,高帧频、高分辨率CCD大量出现,对目标进行捕获、跟踪、测量产生的数据成几何级数增长,如何高速实时记录这些实验数据成为一个重要的工作。传统的解决方案是采用硬盘控制器芯片,通过控制器芯片实现对PATA或SATA接口的高速存储[1-3]。但由于国外技术封锁,不能买到高性能的硬盘控制器芯片,因此可考虑自行对存储协议进行开发。

本文通过对SATA协议研究,基于FPGA中的高速串行收发器GTX,利用VHDL语言实现了SATA的IP核存储方式,采用固态硬盘(SSD)实现了单盘150 Mbyte/s的存储速度,而SSD硬盘不依靠空气动力,是以电信号作为访问方式,提高了机载高速存储的抗振能力,增加了存储数据的灵活性,解决了机载及星载的海量数据存储问题。

2 SATA协议简介

Seagate在 IDF Fall 2001大会上宣布了 Serial ATA 1.0标准,Serial ATA(SATA)规范正式确立。通过将数据改为串行传输,避免了由并行传输引入的串扰和同步问题。

SATA传输速度如表1所示。

表1 SATA各版本传输速度Table 1 Speed of SATA protocol

除解决了串扰和同步问题,如图1所示,SATA还具有更少的引脚数目、更强的纠错能力,以及支持热插拔等优势。因此,SATA已经成功取代了PATA,成为存储领域中主流标准之一。

图1 PATA及SATA接口比较Fig.1 Interface of PATA vs.SATA

3 基于FPGA GTX的SATA IP核设计

GTX又称千兆级高速串行收发器,是集成在FPGA芯片的可配置硬核资源。不同系列FPGA中GTX接口资源的名称和性能不一样,Xilinx公司的Virtex-5中FX 系列XC5VFX70T,含有16个GTX,并且还含有一个PowerPC440处理器。……