近年來(lái),大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備主要是機(jī)械硬盤(pán),機(jī)械硬盤(pán)采用機(jī)械馬達(dá)和磁片作為載體,存在抗震性能低、高功耗和速度提升難度大等缺點(diǎn)。固態(tài)硬盤(pán)是以半導(dǎo)體作為存儲(chǔ)介質(zhì)及控制載體,無(wú)機(jī)械裝置,具有抗震、寬溫、無(wú)噪、可靠和節(jié)能等特點(diǎn),是目前存儲(chǔ)領(lǐng)域所存在問(wèn)題的解決方案之一。本文針對(duì)這一問(wèn)題,設(shè)計(jì)基于FPGA的固態(tài)硬盤(pán)控制器,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲(chǔ)。 文章首先介紹硬盤(pán)技術(shù)的發(fā)展,分析固態(tài)硬盤(pán)的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),闡述課題研究意義,并概述了本文研究的主要內(nèi)容及所做的工作。然后從分析固態(tài)硬盤(pán)控制器的關(guān)鍵技術(shù)入手,研究了SATA接口協(xié)議和NAND FLASH芯片特性。整體設(shè)計(jì)采用SOPC架構(gòu),所有功能由單片F(xiàn)PGA完成。移植MicroBlaze嵌入式處理器軟核作為主控制器,利用Verilog HDL語(yǔ)言描述IP核形式設(shè)計(jì)SATA控制器核和NAND FLASH控制器核。SATA控制器核作為高速串行傳輸接口,實(shí)現(xiàn)SATA1.0協(xié)議,根據(jù)協(xié)議劃分四層模型,通過(guò)狀態(tài)機(jī)和邏輯電路實(shí)現(xiàn)協(xié)議功能。NAND FLASH控制器核管理NAND FLASH芯片陣列,將NAND FLASH接口轉(zhuǎn)換成通用的SRAM接口,提高訪(fǎng)問(wèn)效率�？刂破魍瓿蒒AND FLASH存儲(chǔ)管理和糾錯(cuò)算法,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。最后完成固態(tài)硬盤(pán)控制器的模塊測(cè)試和整體測(cè)試,介紹了測(cè)試方法、測(cè)試工具和測(cè)試流程,給出測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析,得出了驗(yàn)證結(jié)論。 本文設(shè)計(jì)的固態(tài)硬盤(pán)控制器,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和穩(wěn)定性高的特點(diǎn),易于升級(jí)和二次開(kāi)發(fā),是實(shí)現(xiàn)固態(tài)硬盤(pán)和固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類(lèi)】：TP333.35
【部分圖文】：

圖2.5 OOB啟動(dòng)復(fù)位序列1. 設(shè)備斷電——主機(jī)和設(shè)備斷電。2. 供電——主機(jī)端信號(hào)調(diào)節(jié)將TX和RX對(duì)拉到共模電壓。3. 主機(jī)發(fā)出COMRESET。4. 主機(jī)釋放COMRESET——上電復(fù)位釋放之后，主機(jī)立即釋放COMRESET信號(hào)并置總線(xiàn)于休眠狀態(tài)。5. 設(shè)備發(fā)出COMINIT——當(dāng)設(shè)備（硬盤(pán)）檢測(cè)到COMRESET釋放時(shí)，使用COMINIT作為響應(yīng)。設(shè)備可隨時(shí)發(fā)出一個(gè)COMINIT來(lái)開(kāi)始通信。6. 主機(jī)校準(zhǔn)并發(fā)出COMWAKE。7. 設(shè)備響應(yīng)——設(shè)備在其RX對(duì)上檢測(cè)到COMWAKE信號(hào)并校準(zhǔn)發(fā)送器（可選）。校準(zhǔn)之后，設(shè)備發(fā)出6個(gè)突發(fā)COMWAKE信號(hào)，然后發(fā)出Align原語(yǔ)的連續(xù)流。發(fā)出Align原語(yǔ)后54.6μs，如果還沒(méi)有收到來(lái)自主機(jī)的有效響應(yīng)（通過(guò)檢測(cè)接收到的Align原語(yǔ)而定），設(shè)備便進(jìn)入錯(cuò)誤狀態(tài)。8. 主機(jī)鎖定——檢測(cè)到 COMWAKE之后，主機(jī)以所支持的最低速率開(kāi)始發(fā)送 d10.2 字符。同時(shí)，主機(jī)接收器鎖定Align原語(yǔ)，并在準(zhǔn)備就緒之后，

一定的算法檢測(cè)和糾正潛在的錯(cuò)誤。對(duì)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)常用的有奇偶校驗(yàn)、CRC校驗(yàn)等，而在NAND FLASH處理中，一般使用專(zhuān)用的校驗(yàn)——ECC（Error CorrectionCode）。ECC能糾正單比特錯(cuò)誤和檢測(cè)雙比特錯(cuò)誤，而且計(jì)算速度很快，但對(duì)單比特以上的錯(cuò)誤無(wú)法糾正，對(duì)兩比特以上的錯(cuò)誤不保證能檢測(cè)到。本文介紹利用漢明碼實(shí)現(xiàn)每512字節(jié)數(shù)據(jù)生成3字節(jié)ECC校驗(yàn)碼的算法，由每512字節(jié)數(shù)據(jù)生成的ECC校驗(yàn)碼有3字節(jié)共24比特，包括6比特的列校驗(yàn)碼和18比特的行校驗(yàn)碼。ECC校驗(yàn)碼的生成規(guī)則如圖2.8所示：

系統(tǒng)組件連接視圖

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張誠(chéng);基于千兆以太網(wǎng)接口的高速固態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 李文博;Flash陣列存儲(chǔ)技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 柳睿;基于Nand Flash的圖像聲納數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2828012