發(fā)布時(shí)間：2017-04-19 22:39

  本文關(guān)鍵詞：基于SATAⅡ固態(tài)硬盤的高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的研究與設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年無論是軍事的航天遙測(cè)領(lǐng)域,還是民用的大數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域,都經(jīng)歷著高速和大容量數(shù)據(jù)的改革,千兆萬兆光纖通信技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶。在此背景下,人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度、存儲(chǔ)容量的要求越來越高,對(duì)信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性要求也越來越苛刻。本課題在符合大環(huán)境要求下,針對(duì)遙測(cè)領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的大容量、高速以及高可靠性的要求,設(shè)計(jì)了一款便攜式高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。課題選擇的主控核心選擇Xilinx公司提供的高性價(jià)比的Spartan-6系列FPGA,前端數(shù)據(jù)采用高帶寬x1通道的PCI-Express作為傳輸總線。為了匹配數(shù)據(jù)的跨時(shí)鐘域傳輸,選用DDR3-SDRAM作為遙測(cè)數(shù)據(jù)的高速數(shù)據(jù)緩存器。課題方案把存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至以高速串行收發(fā)器為物理底層的SATA II固態(tài)硬盤,克服了傳統(tǒng)大容量存儲(chǔ)器的體積大、并行傳輸速度慢的劣勢(shì)。由于目前SATA II主控制器的實(shí)現(xiàn)多采用SOPC(可編程片上系統(tǒng))操作,為了節(jié)約開發(fā)成本以及方便操作,提出了一種不依賴于操作系統(tǒng)的SATA II主控操作方式,并實(shí)現(xiàn)了SATA II固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。同時(shí)完成了DDR3控制數(shù)據(jù)的緩存和PCI-E總線DMA控制數(shù)據(jù)傳輸。課題對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì),并在此平臺(tái)上完成了各模塊主控器的邏輯設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成后,在搭建的測(cè)試平臺(tái)上,利用IBERT、Chipscope等調(diào)試工具對(duì)SATA II、PCI-E鏈路進(jìn)行了數(shù)據(jù)傳輸正確性和速度的測(cè)試,并對(duì)DDR3模塊進(jìn)行了存儲(chǔ)測(cè)試,最后通過上位機(jī)控制完成系統(tǒng)的固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)讀寫。結(jié)果顯示,系統(tǒng)可以達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的存儲(chǔ)量達(dá)到120GB,速率達(dá)到1Gb/s。論文依據(jù)完成的工作情況詳細(xì)闡述了各部分的工作原理以及設(shè)計(jì)流程。
【關(guān)鍵詞】：高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ) SATA II 固態(tài)硬盤 PCI-E 高速緩存
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1.緒論9-14
• 1.1 課題背景和意義9-10
• 1.2 高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 SATA接口關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.4 論文主要工作及體系結(jié)構(gòu)12-13
• 1.5 本章小結(jié)13-14
• 2. 高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的總體方案設(shè)計(jì)及關(guān)鍵接口解析14-27
• 2.1 高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)14
• 2.2 高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的總體設(shè)計(jì)14-19
• 2.2.1 高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器方案設(shè)計(jì)14-16
• 2.2.2 方案的可行性分析16-19
• 2.3 SATA協(xié)議結(jié)構(gòu)分析19-24
• 2.3.1 SATA2.0 物理層協(xié)議結(jié)構(gòu)解析20-21
• 2.3.2 SATA 2.0 鏈路傳輸協(xié)議結(jié)構(gòu)解析21-22
• 2.3.3 SATA2.0 命令層與應(yīng)用層協(xié)議結(jié)構(gòu)解析22-24
• 2.4 SATA II總線接口的實(shí)現(xiàn)方式24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3. 高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的硬件設(shè)計(jì)27-38
• 3.1 電源模塊及時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)27-31
• 3.2 主控單元設(shè)計(jì)31-33
• 3.3 PCI-E接口模塊電路設(shè)計(jì)33-35
• 3.4 DDR3緩存模塊電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.5 SATA II接口模塊電路設(shè)計(jì)36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 4. 高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的FPGA邏輯控制設(shè)計(jì)38-61
• 4.1 SATA II主機(jī)控制器設(shè)計(jì)38-55
• 4.1.1 物理層控制模塊設(shè)計(jì)40-46
• 4.1.2 鏈路層控制模塊設(shè)計(jì)46-51
• 4.1.3 命令層控制模塊設(shè)計(jì)51-55
• 4.2 PCI-E總線接口設(shè)計(jì)55-59
• 4.2.1 PCI-E IP核的參數(shù)例化56-58
• 4.2.2 基于DMA的PCI-E傳輸總線設(shè)計(jì)58-59
• 4.3 DDR3數(shù)據(jù)緩存模塊控制器設(shè)計(jì)59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 5. 系統(tǒng)功能調(diào)試與整體測(cè)試61-69
• 5.1 測(cè)試平臺(tái)的搭建61-62
• 5.2 SATA鏈路測(cè)試62-64
• 5.3 PCI-E鏈路測(cè)試64-65
• 5.4 DDR3高速數(shù)據(jù)緩存器的測(cè)試驗(yàn)證65
• 5.5 系統(tǒng)準(zhǔn)確性測(cè)試結(jié)果分析65-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 6. 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果74-75
• 致謝75-76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：317301