基于NIOSII的光纤通道接口设计及相关技术实现

发布时间：2023-08-02 20:43

　　随着存储需求的增加及存储应用日益复杂,对象存储接口将逐步取代以块和文件为访问单元的存储接口,成为将来存储系统发展的主要趋势。利用光纤通道协议传输对象存储设备的命令是实现主机与对象存储设备之间通信的一种方式。光纤通道接口的设计是其中的关键技术。 随着集成电路的不断发展,芯片的体积越来越小,而密度越来越大,处理频率越来越快,这使得在现场可编程门阵列FPGA (Field Programmable Gate Array)上组织片上系统成为可能。采用Altera公司的片上可编程系统SOPC(System on Programmable Chip)技术,利用其灵活的、可重用的特性,自定义所需要的外设,构成光纤通道接口控制器。 在QuarutsII环境下,采用SOPC技术,阐述了自定义外设流程,并对光纤通道接口硬件进行封装,形成自定义外设元件。组建了基于NIOSII的光纤通道接口系统;并采用一种新的时序设计方式,解决DDR控制器的高频、稳定工作的关键问题。 根据实现的系统接口,对其进行时序仿真,测试,分析。优化关键时钟路径,改进原有设计方案,降低整体路径时间,提高整体工作频率。在NIOS IDE环...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 存储市场需求
        1.1.2 存储系统的问题
        1.1.3 对象存储系统
    1.2 高速存储接口简介
    1.3 国内外研究现状
    1.4 课题研究的目的和意义
    1.5 本文的主要内容与组织
2 光纤通道接口技术平台
    2.1 基于FPGA 的硬件设计
        2.1.1 基本设计方法
        2.1.2 FPGA 设计流程
    2.2 SOPC 相关技术
        2.2.1 SOPC 技术优势
        2.2.2 NIOS II CPU 简介
        2.2.3 Avalon 交互式总线
    2.3 光纤通道协议框架
        2.3.1 光纤通道协议
        2.3.2 传输单位
    2.4 本章小节
3 自定义元件的设计
    3.1 硬件层设计方案
        3.1.1 FC CORE 总体框架图
        3.1.2 发送端主要组成单元
        3.1.3 接收端主要组成单元
    3.2 自定义元件实现
        3.2.1 商用IP 核
        3.2.2 自定义IP 核
        3.2.3 自定义IP 核的开发流程
    3.3 本章小结
4 光纤通道接口的关键技术及实现
    4.1 资源的配置
        4.1.1 开发板的硬件资源
        4.1.2 FPGA 的片内资源
        4.1.3 片外DDR SDRAM 资源
    4.2 DDR 时钟控制器的工作原理与实现
        4.2.1 DDR 控制器工作原理
        4.2.2 DDR 控制器时序模块的优化
    4.3 系统的实现
        4.3.1 系统元件选择
        4.3.2 系统时钟选择
        4.3.3 系统总线连接
    4.4 本章小结
5 性能测试与分析
    5.1 DDR 控制器仿真测试
        5.1.1 时序优化策略
        5.1.2 软件调试
    5.2 FC 接口调试
        5.2.1 FC 接口时序报告
        5.2.2 读写帧
        5.2.3 DMA 方式
        5.2.4 测试函数
        5.2.5 SignalTapII 在线测试
    5.3 本章小结
6 全文总结
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3838502