贾效玲，张刚，张博

（太原理工大学信息工程学院，太原030024）

SATA硬盘控制器的FPGA实现

贾效玲，张刚，张博

（太原理工大学信息工程学院，太原030024）

设计一款高性能的SATA硬盘控制器IP核。基于Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA，参考SATA2.5协议，运用VHDL硬件描述语言，采用模块化的设计理念，完成IP核的设计。搭建了验证平台，对IP核的性能进行了测试，经测试该控制器IP核能正确地完成读、写、设备复位、设备识别等操作，且稳定性良好。同时编写了PetaLinux操作系统下的驱动程序，便于嵌入式系统的应用。

SATA2.5，控制器，FPGA，VHDL

0　引言

随着嵌入式技术的发展，嵌入式系统对存储器容量的要求越来越高，特别是图像采集、视屏监控等系统。硬盘容量大、价格便宜非常适合需要大容量存储的嵌入式系统，而目前很少有成熟的硬盘嵌入式接入方案。本文详细分析了SATA协议结构，设计了相应的SATA控制器，并在FPGA上进行了验证，基于PetaLinux设计实现了文件系统接口，为硬盘的嵌入式系统应用提供了良好解决方案。

1　SATA简介

2001年Intel等厂商组成的Serial ATA委员会提出速度为150MB/s的SATA总线接口，高于并行ATA的最高理论速度133 MB/s，SATA2.0和SATA3.0更是分别达到了300MB/s和600MB/s［1］。

SATA接口由电源和上行、下行两个数据通道组成，数据通道由3根地线将两对差分信号线隔开，形成SATA独占通道带宽的点对点连接方式［2］。按功能SATA协议分为物理层、链路层、传输层和命令层，协议的层次结构如图1所示。主机和设备之间，除了物理层，其他各层均通过消息虚拟连接。物理层是协议的最底层主要负责码流的收发及串并并串转换；……