在xilinx公司FPGA上实现SATA HOST控制器持续写速度达到215MB/s,读达到273MB/s

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本人在XILINX公司的FPGA上开发了一个SATA host控制器， SATA协议的应用层由嵌入式处理器PPC440来实现，主要完成硬盘的参数配置和读写操作命令。SATA协议的传输层和链路层是通过硬件描述语言设计在FPGA中生产相应的电路来实现，这两层主要是完成帧的封装，帧的发送、暂停、结束控制，帧的解析和校验。SATA协议的物理层由千兆位级收发器GTX、OOB控制模块和接口传输率选择模块共同实现。千兆位级收发器GTX的主要功能包括8B/10B编码/解码，串并/并串转换，逗点检测，时钟修正，预侧重和线性均衡等。OOB控制模块和接口传输率选择模块能够自动识别硬盘的接口传输率，完成硬盘的上电过程或硬件复位过程，并同SATA控制器建立通信链接。

该控制器采用PLB接口实现嵌入式处理器power pc（或者是microblaze）和SATA控制器之间控制信息和状态信息的交换；NPI(Native Port Interface)接口用于实现储存器控制器和SATA控制器之间数据的交换。

该控制器支持第二代SATA II(接口传输率是3.0Gbps)。使用intel 公司SSD 320系列的硬盘进行测试持续写速度达到215M Byte/s, 持续读速度达到273M Byte/s（1M=1024*1024）。由于SATA host控制器占用的逻辑资源比较少大约600个slice，因此，可以在一片FPGA中实现N个SATA HOST控制器，每个控制器单独控制一个SSD硬盘，存储带宽成N倍的增加。

以下是SATA HOST控制器在xilinx公司V5 FX系列芯片xc5vfx70t上实现的资源占用情况

Slice Logic Utilization:

  Number of Slice Registers:                 2,902 out of  44,800    6%

    Number used as Flip Flops:               2,902

  Number of Slice LUTs:                    3,097 out of  44,800    6%

    Number used as logic:                   2,815 out of  44,800    6%

      Number using O6 output only:           2,475

      Number using O5 output only:           184

      Number using O5 and O6:               156

    Number used as Memory:                 251 out of  13,120    1%

      Number used as Shift Register:            251

        Number using O6 output only:           250

        Number using O5 and O6:               1

    Number used as exclusive route-thru:          31

  Number of route-thrus:                       219 out of  89,600    1%

    Number using O6 output only:               215

Number using O5 output only:               4

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