發(fā)布時間：2020-08-25 10:21

【摘要】： SATA是一種高速的串行總線,采用點(diǎn)對點(diǎn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,內(nèi)置數(shù)據(jù)/命令校驗(yàn)單元,支持熱插拔,具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)傳輸速度。目前SATA2.0應(yīng)用廣泛,相較于SATA1.0還支持NCQ(原生命令隊(duì)列)、端口多路器(Port Multiplier)、交錯啟動(Staggered Spin_up)、熱插拔等一系列的功能。 隨著我國信息化發(fā)展進(jìn)程加快,信息化覆蓋面擴(kuò)大,信息安全問題也隨之增多,數(shù)據(jù)存儲和保護(hù)的需求與日俱增�；谟布募用芊绞揭蚱渌俣瓤臁⒚荑�保存方式安全可靠等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為存儲數(shù)據(jù)加密的發(fā)展趨勢。本文將硬盤數(shù)據(jù)加密和SATA2.0接口相結(jié)合進(jìn)行研究,并基于FPGA實(shí)現(xiàn)了帶有SATA2.0接口的硬盤加密橋IP,對于研究硬盤高速串行接口的加密橋具有重要的價(jià)值。 本文分析了PATA和SATA兩種協(xié)議之間的差異,深入研究了SATA2.0協(xié)議和ATA/ATAPI-6指令集,包括物理層、鏈路層、傳輸層和應(yīng)用層分析。闡述了Xilinx公司的Virtex-5 ? GTP的結(jié)構(gòu)框圖以及其工作原理。重點(diǎn)研究了SATA2.0加密橋接口IP的系統(tǒng)設(shè)計(jì),分析了加密橋的原語傳輸方式和幀傳輸方式等。詳細(xì)介紹了SATA2.0加密橋接口的系統(tǒng)中各個單元的工作原理,闡述了在實(shí)現(xiàn)過程中應(yīng)注意的要點(diǎn)。 設(shè)計(jì)SATA加密橋控制器IP,依照設(shè)計(jì)流程,規(guī)劃硬件功能,制定接口信號和相關(guān)時序,再利用硬件描述語言編寫代碼描述電路,通過驗(yàn)證保證描述電路功能符合協(xié)議要求。設(shè)計(jì)電路時不僅要考慮面積與功耗影響,更重要的是保證設(shè)計(jì)完全正確。很多指導(dǎo)性原理和經(jīng)驗(yàn)可作為設(shè)計(jì)參考,從源頭增強(qiáng)設(shè)計(jì)魯棒性。其次對設(shè)計(jì)進(jìn)行充分驗(yàn)證也是保障的必要手段之一。因此,本文還介紹了系統(tǒng)驗(yàn)證。 加密橋控制器IP在Xilinx公司的Virtex-5? FPGA上工作正常,性能良好,已達(dá)到設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。本文對于SATA2.0加密橋控制器的研究具有一定的工程設(shè)計(jì)參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP336
【圖文】：

7圖2-3 SATA 總線PATA 總線接口速度達(dá)到 100MB/s 和 133MB/s 的時候，并行信號之間的干擾非常嚴(yán)重。如果繼續(xù)在并行傳輸技術(shù)上進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，已經(jīng)無法解決此類問題。當(dāng)工作頻率越來越高時，串行傳輸方式成為一種人們的選擇，SATA 總線就是串行傳輸方式中目前廣泛采用的一種形式。SATA 總線采用串行傳輸方式，只有兩根數(shù)

說明已經(jīng)建立好連接，發(fā)送 SYNC 原語；(9) 進(jìn)行三次非 ALIGN 的數(shù)據(jù)通信之后，表明已經(jīng)建立了正常的連接。圖2-8 物理層上電過程2.3.2 鏈路層2.3.2.1 基本功能鏈路層是根據(jù)傳輸層的指示控制傳輸幀和交互原語，以及接收幀和原語轉(zhuǎn)換為指示信號告知傳輸層。當(dāng)鏈路層收到傳輸層的要求傳輸一幀的請求或者收到來自物理層的數(shù)據(jù)時，鏈路層會提供以下功能：與對應(yīng)鏈路層協(xié)議好傳輸一幀，并仲裁主機(jī)和設(shè)備的優(yōu)先級；確認(rèn)對應(yīng)鏈路層已經(jīng)準(zhǔn)備好接收；接收到來自對應(yīng)鏈路層的幀接收應(yīng)答；在傳輸層要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加上幀的外殼部分；在接收方去除接收到物理層數(shù)據(jù)的幀的外殼部分；以雙字Dwords的形式接收來自傳輸層的數(shù)據(jù)；以編碼后的字符形式接收來自物理層的數(shù)據(jù)；計(jì)算數(shù)據(jù)的 CRC 校驗(yàn)值；收發(fā)幀；根據(jù) FIFO 的數(shù)據(jù)緩存器或者對應(yīng)鏈路層的請求進(jìn)行幀流量的控制；告知傳輸層傳輸正確或者鏈路層/物理層的錯誤；進(jìn)行 8b/10b 編解碼；對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加解擾。

[14]。圖3-9 物理層接口單元結(jié)構(gòu)框圖3.5.2 OOB 控制單元OOB 控制單元主要根據(jù) SATA 協(xié)議中物理層狀態(tài)機(jī)而進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要完成對于 OOB 信號的生成和檢測，并完成物理層的鏈接過程。圖 3-10 是參考設(shè)計(jì)中主機(jī) OOB 控制器的狀態(tài)機(jī)，完成初始化 OOB 握手過程，其中的超時限制遵循 SATA協(xié)議。整個過程主要通過 OOB 信號的發(fā)送和檢測，D10.2 數(shù)據(jù)的發(fā)送，ALIGN 檢測和發(fā)送，最后 SYNC 的檢測直到鏈接成功。具體的實(shí)現(xiàn)過程可以參考第 2.3.1.4節(jié)。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 朱鑫鵬;SATAⅡ設(shè)備端IP核的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2011年

2 索艷濱;基于SATA2.0的可配置加解密系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試[D];電子科技大學(xué);2010年

3 申慧軍;SATA2.0硬盤數(shù)據(jù)加解密系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

4 陳杰;SATA2.0加解密接口芯片控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

5 璩澤旭;高速大容量存儲系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2013年

本文編號：2803583