基于SATA接口固态硬盘的高速存储系统设计-论文.pdf

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1、第35卷第2期遥测遥控Vo1．35，No．22014年3月Journ~ofTelemetry，TrackingandCommandMarch2014基于SATA接口固态硬盘的高速存储系统设计孙海波，王晓斌，李雅梅(北京强度环境研究所北京100076)摘要：介绍一种基于SATA接口固态硬盘的高速存储系统。采用LVDS接口实现高速数据输入，通过IDE．sATA转接芯片JMH330S实现SATA接口固态硬盘的高速读写控制。采用千兆以太网作为控制和数据下载接口，利用Microblaze软核运行LwlP协议栈，实现TCP／IP协议。测试

2、结果证明，系统可支持600Mb／s的连续LVDS数据流输入，存储的数据完整可靠。关键词：SATA；LVDS；固态硬盘；存储；千兆以太网中图分类号：TN919文献标识码：A文章编号：CN11-1780(2014)02-0048-05DesignofHigh-speedStorageSystemBasedonSATAInterfaceSolidStateHardDiskSunHaibo，WangXiaobin，LiYameiAbstract：Adesignofhigh—speedstoragedsystembaseonSATAin

3、terfacesolidstateharddisk(SSD)isintroduced．TheLVDSinterfaceisadoptedtoreceivethehigh-speedincomingdata．DependingonIDE—SATAbridgechipJMH330S，thehighspeedreadandwritecommandsforSSDareperformed．The1000-MEthernetisusedasthecontrolanddownloadinterface，andMicroblazerunsth

4、eLwIPstacktoachieveTCWIPprotoco1．TestresultprovesthatthestoragesystemcansustainconsecutiveLVDSdatastreamasfastas600Mb／sandthestoragedataisintegratedandreliable．Keywords：SATA；LVDS；Solidstateharddisk；Storage；1000一MEthernet前言近年来，航天任务中对嵌入式数据采集存储系统的要求越来越高，主要表现在采集通道数量的增加、

5、信号采样率的提高、信号采样精度的提升。而目前存储系统较低的存储带宽成为数据采集系统的瓶颈。采用FPGA控制FLASH阵列可以达到较高的存储带宽⋯，但是对于高可靠性应用，需要设计非常可靠的坏块管理算法和纠错码校验ECC(ErrorCorrectingCode)算法，实现起来比较复杂。近年来出现的SATA接口固态硬盘具有存储速度高、存储容量大、可靠性高等优点，可以满足航天领域对数据存储的要求。由于SATA协议复杂，直接使用FPGA控制SATA接口固态硬盘成本高，难度大，开发周期长，由此也带来可靠性的降低。本文使用FPGA控制IDE

6、—SATA转接芯片JMH330S，实现了基于SATA接口固态硬盘的高速存储系统，数据输入接口为低压差分信号LVDS(Low—VoltageDiferentialSignaling)，数据下载接口为千兆以太网，系统支持掉电保护功能，可靠性高，通用性强，适用于多种应用场合。1系统组成基于SATA接口固态硬盘的高速存储系统的系统组成如图1所示。前端数据采集系统(或其它数据源)产生的数据通过高速LVDS接口发送至存储系统。存储系统的主控芯片采用Spaaan6XC6SLX45FPGA，FPGA内部的LVDS接收模块接收LVDS数据流并将

7、其转换为并行数据。并行数据通过深度为32k的SAVE—FIFO进入IDE接口模块。在数据管理模块控制下，IDE接口模块读取SAVE—FIFO的数据，并通收稿日期：2013-09—18收修改稿日期：2013-09-26第35卷第2期孙海波等，基于SATA接口固态硬盘的高速存储系统设计·49·过JMH33Os芯片控制固态硬盘进行高速存储；读取数据时，IDE接口模块将读出的硬盘数据存入CPU—FIFO中，Microblaze通过DMA方式将数据读人其DDR3内存，并通过千兆以太网发送至上位机。Microblaze是FPGA内部的嵌入

8、式CPU，它以DDR3为内存，运行TCP／IP协议栈，主要用来处理接收的以太网、RS422命令，将上层控制指令解析并传递至数据管理模块，完成数据存储、读取、删除等功能。图1基于SATA接口固态硬盘的高速存储系统组成2模块设计2．1LVDS接收模块LVDS使用很低的电压幅度(1