网络硬盘存储系统设计与fpga实现

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：名聋插立乏一日期：—去也L』』L——～’关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关-音Bf-]送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手

2、段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：—弩矗立变———一日期：—丞丝L上』L—～导师签名：<以诹刖1

3、V＼√wB期：拉』2：鱼：![太原理工大学硕士研究生学位论文网络硬盘存储系统设计与FPGA实玖摘要．随着信息技术的发展，数据存储技术变得越来越重要，而快速便捷的网络数据存储技术更是成为人们现在研究的热点问题。本文研究设计的正是基于FPGA的网络硬盘存储系

4、统，实现了用户数据的网络存储。系统以ATA接口类型硬盘作为存储介质，用FPGA及其内部的Microblaze软核处理器实现存储控制、网络传输、NFS服务及文件系统。对ATA协议进行深入研究，分析提取主机端工作原理与工作过程，用VHDL硬件描述语言实现可脱离CPU的A1队主机端控制器IP核。本控制器可以通过PIO模式、MDMA模式和UltraDMA模式分别对硬盘进行读／写访问，并实现硬盘软／硬复位及器件检测等功能。分析研究IEEE802．3规范和TCP／IP协议族，根据各自功能在FPGA上分别实现以太

5、网控制器和精简TCP／IP协议。其中，以太网控制器模块能独立完成符合IEEE802．3规范的数据帧传输，为数据网络传输提供链路层支持。TCP／IP协议模块实现了经裁剪的TCP／IP协议族，包括的协议有链路层的ARP协议，网络层的IP协议，和传输层的UDP、TCP协议；能实现基于UDP和TCP协议的数据网络传输，并具有地址解析的功能。最终通过数据缓存模块将以太网控制器模块和TCP／IP协议模块合理结合，组成一个无主机控制的网络控制器IP核，该IP核可以直接完成应用层数据网络传输。在Microblaze

6、上移植Petalinux操作系统和NFS服务器，组成系统的软件基础；再将A1队主机端控制器IP核和网络控制器IP核挂载到Mcroblaze的PLB总线上，构成系统的硬件平台；最终通过软硬件协调工作实现数据的网络存储。此网络硬盘存储系统基于FPGA完成，既具有SOC的特点又拥有现场可编程的优势，故其可移植性强，应用方便。太原理工大学硕士研究生学位论文关键词：网络存储，IP核，A1队控制器，以太网控制器，TCP／IP太原理工大学硕士研究生学位论文THEDESIGNANDFPGAIMPLEMENlATl0

7、NOFNETWORKHARD—DISKSTORAGESYSTEMABSTRACTWiththedevelopmetofinformationtechnology,thedatastoragetechnologyisbecomingmoreandmoreimportant，aswellasthequickandeasynetworkdatastoragetechnologyhasbecomeahotresearch．AnetworkdatastoragesystemwhichbasedonFPGAis

8、designedinthisarticle，thissystemrealizesthenetworkstorageofuserdata．ThesystemadoptsanATA—harddiskasthestoragemedia，andimplementthestoragecontrolling，thenetworktransmitting，theNFSserviceandthefilesystemonMicroblazeprocessorofFPGA．Thepaperstudies觚入protoc

9、ol，analyzesandextractstheworkprincipleandprocess，andimplementano—CPU随KhostcontrollerbyVHDLlanguage．TheATAcontrollercanusePIOmode，MDMAmodeandUltraDMAmodetowrite／readhard—diskrespectively,alsohasthefunctionofresettingandidentifyingthenhar