[发明专利]基于FPGA的SATA接口链路层功能实现方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的SATA接口链路层功能实现方法，SATA3.0协议链路层负责数据编码、数据验证、添加帧边界以及为来自传输层的帧数据提供流量控制，链路层是在上层控制下执行要传输的原始数据或帧数据，链路层在SATA通讯中参与的过程如下：传输层模块传送FIS数据包给链路层，链路层计算FIS数据包的CRC值、加扰码并加上原语封装成frame传递给物理层，在物理层进行8b/10b编码。与现有设计相比，本发明实现了更高层次的逻辑封装，为用户提供了更简便的操作接口，用户只需要通过操作本发明提供的FIFO、RAM、寄存器等形式的简单接口，即可实现SATA链路层的功能。

技术领域

本发明属于接口实现技术，具体涉及一种基于FPGA的SATA接口链路层功能实现方法。

背景技术

作为数据存储载体的存储设备，如何保证数据能够访问受控，使得存储设备即使在丢失、不受控等状态下，依然保证其存储数据不为非法用户获取，成为数据安全研究的重要内容之一。SATA是Serial Advanced Technology Attachment缩写，它是一种实现计算机主板与大量存储设备(如硬盘及光盘驱动器)之间高速数据传输总线，有传输速率高、可靠性高、连线简单等优势。SATA分为SATA1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s和SATA 6Gbit/s等三种规格。然而由于SATA协议实现复杂度高和安全技术硬件实现比较困难等原因，国内只有少数科研机构展开了基于SATA接口的安全存储控制研究，且相关研究多是基于控制原语和数据的完全转发开展，其实现较为简单，不能自主完成对主机或硬盘的交互，难以快速对传输状态的变化及异常做出响应，可靠性较低。

随着航天探测领域的不断深入，人们对未知领域数据的获取越来越迫切，对成像系统的高性能要求也越来越高。目前已经有大量高速、大容量的记录设备，如:多光谱相机、高光谱相机、大面阵CCD相机等，这些图像记录设备产生的数据具有段宽、细节丰富、传输速率高、分辨率高等特点。大容量、低功耗，便于携带所需的存储系统，SATA接口硬盘存储系统时使用的无人机动态射击和实时数据存储，它是相对于现有的存储介质容量，传输速率高，便宜，省电数据不丢失和许多其他优势。因此，它非常适合机载便携式图像存储。

电荷耦合器件(CCD)是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。经过30多年的发展，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。由于，CCD相机图像具有分辨率高、信息量大等特点，如何将原始图像数据高速实时地记录下来，成为实现工程应用中日益棘手的问题。传统的解决方案是用多处理机并行，以实现高帧频、大阵列CCD相机的数据采集与记录，然而，这种方案系统结构复杂、重量大、占用体积大、不够灵活、对工作环境要求高，很难适用于环境和空间受限制的场合。

本文采用Xilinx公司V5芯片为平台，设计实现SATA链路层功能，将基于CameraLink接口的大面阵CCD相机图像数据进行存储到SATA3.0固态存储盘。

发明内容

本发明的目的在于设计实现了一种基于FPGA的SATA接口链路层功能实现方法，能够解决现有的SATA接口硬盘数据存储的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的SATA接口链路层功能实现方法，SATA3.0协议链路层负责数据编码、数据验证、添加帧边界以及为来自传输层的帧数据提供流量控制，链路层是在上层控制下执行要传输的原始数据或帧数据，链路层在SATA通讯中参与的过程如下：传输层模块传送FIS数据包给链路层，链路层计算FIS数据包的CRC值、加扰码并加上原语封装成frame传递给物理层，在物理层进行8b/10b编码；

链路层插入各种原语进行流量控制，在成功传递完有效数据后，链路层等待对方的应答，并把结果传给传输层；