FPGA实现SATAⅡ协议的研究与设计

"基于FPGA的SATAⅡ协议研究与实现.pdf" 本文是一篇湖南大学信息与通信工程专业的硕士研究生学位论文，作者是高志，指导教师为黄生叶，发表于2009年。该论文主要探讨了如何在FPGA（Field-Programmable Gate Array）上实现SATAⅡ（Serial Advanced Technology Attachment第二代）协议，针对FPGA开发中的SATA技术进行了深入研究。 SATAⅡ协议因其高速传输速率、热插拔支持和数据传输的可靠性，在众多行业中得到了广泛应用。然而，市场上大多数SATA IP CORE（知识产权核）主要是针对集成电路（IC）设计，不便于直接集成到FPGA中。鉴于此，论文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上实现了SATAⅡ协议，旨在推动SATA技术的普及和国内逻辑IP核的创新。 论文将SATAⅡ协议的实现分为四个主要模块：物理层、链路层、传输层和应用层。在物理层，设计了串行收发器和物理链路初始化方案，以确保数据的高效传输。在链路层，作者分析了模块结构，并设计了关键的状态机。为了达到SATAⅡ协议3.0Gbps的速率要求，采用了16b/20b编码技术，并且为增强数据传输的可靠性和信号稳定性，实现了CRC校验和并行扰码模块。 传输层的实现中，作者描述了其模块结构，并设计了传输层的核心状态机。通过DMA DATA OUT命令的操作实例，阐述了FIS（帧信息结构）在传输层中的处理流程。此外，论文还涉及到了SATAⅡ新增的NCQ（Native Command Queuing，原生命令队列）技术，它能提升数据传输效率。最后，为增加设计的适用性，设计了一个基于AHB（Advanced High-performance Bus，高级高性能总线）的用户接口。 整个设计过程中，作者使用Verilog HDL语言描述电路，并通过Modelsim软件进行了仿真验证，结果显示设计的逻辑电路稳定可靠，符合SATAⅡ协议的定义要求。关键词包括SATAⅡ协议、NCQ、FPGA、8b/10b编码和CRC，表明了研究的主要焦点。