基于FPGA的SATA协议分析及收发控制器设计

发布时间：2017-10-16 03:19

  本文关键词：基于FPGA的SATA协议分析及收发控制器设计

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【摘要】：SATA(Serial ATA)是一种高速的串行总线，数据的传输是用点对点的方法。SATA作为新一代的硬盘接口有着支持热插拔、纠错能力强、传输速度高等特点。第一代SATA传输速度150MB/s，第二代SATA传输速度300MB/s。目前最新的标准是SATA3.0，支持最大600MB/s的传输速度，传输性能得到了大幅提高。相比于PATA接口，SATA接口采用一对差分线进行数据的传输与接收，因此有效地解决了串行传输中干扰的问题。目前SATA总线获得业界广泛青睐，应用非常广泛。 本文首先介绍了SATA接口相关技术，，然后介绍并且研究了串行通信时钟恢复技术。其次分析了SATA协议中物理层、链路层、传输层和应用层。并对协议中每一层的功能、工作模式以及传输数据情况进行了论述。 最后，采用Altera公司FPGA同时结合SATA协议分析设计SATA传输方案，并用Stratix IV GX系列FPGA集成的高速收发器实现了数据的串并转换和高速收发等功能。本设计采用VerilogHDL语言进行描述，并使用ModelSim软件进行仿真。完成了CRC并行编码器、扰码器的设计，并完成相关仿真以及结果的验证。SATA协议中的基本读写功能用本设计的收发器都能够实现。
【关键词】：串行ATA 现场可编程门阵列 Verilog HDL 循环冗余校验码
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP334.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-9
• 1.1 课题研究背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8
• 1.3 论文组织安排8-9
• 第二章 SATA 接口及时钟恢复9-27
• 2.1 ATA 技术及发展9-10
• 2.2 SATA 接口10-12
• 2.3 端口倍增器与端口选择器12-13
• 2.4 FPGA 开发设计13-18
• 2.4.1 FPGA 概述13-14
• 2.4.2 FPGA 开发设计硬件14-17
• 2.4.3 FPGA 开发设计流程17-18
• 2.5 串行通信中的时钟恢复18-25
• 2.5.1 串行通信概述18-19
• 2.5.2 串行传输信号特性19-21
• 2.5.3 时钟数据恢复21-22
• 2.5.4 时钟恢复电路系统结构22-23
• 2.5.5 时钟数据恢复电路模块23-25
• 2.6 本章小结25-27
• 第三章 SATA 协议分析27-45
• 3.1 SATA 协议概述27
• 3.2 SATA 协议物理层27-33
• 3.2.1 SATA 物理层功能27-28
• 3.2.2 SATA 物理层结构28-30
• 3.2.3 OOB 信号30-32
• 3.2.4 主机初始化状态机32-33
• 3.3 SATA 协议链路层33-38
• 3.3.1 8B/10B 编码34-36
• 3.3.2 帧36
• 3.3.3 Primitive 原语36-37
• 3.3.4 CRC 校验与扰码器37-38
• 3.4 SATA 协议传输层38-43
• 3.4.1 帧信息结构(FIS)39-41
• 3.4.2 传输层状态机41-43
• 3.5 SATA 协议应用层43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 基于 FPGA 的收发控制器设计45-59
• 4.1 设计方法与芯片选择45-48
• 4.1.1 设计与仿真软件45-46
• 4.1.2 设计语言46
• 4.1.3 设计方法46-47
• 4.1.4 开发芯片47-48
• 4.2 收发器设计48-56
• 4.2.1 高速收发器48-50
• 4.2.2 8B/10B 编码器实现50-52
• 4.2.3 CRC 校验模块实现52-53
• 4.2.4 扰码器模块实现53
• 4.2.5 字对齐模块设计53-56
• 4.3 收发器测试56-59
• 总结与展望59-61
• 致谢61-63
• 参考文献63-67
• 附录67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张进秋,张有志;CRC-32编码器及其PLD实现[J];电气电子教学学报;2004年03期

2 陈晓东;苏宛新;王化龙;;嵌入式SATA存储系统的研究[J];电子技术应用;2008年04期

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4 杨振家;刘颖杰;邓芳芳;谢华;李力;;高速信号采集存储及传输系统的设计与实现[J];电子技术应用;2012年09期

5 王超;刘伟;张德聪;;基于SATA的嵌入式直接存储系统[J];计算机工程;2012年12期

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10 刘国勇;王云航;胡e

本文编号：1040315