基于FPGA的SATA主机控制器

SATA主机控制器
SATA Host控制器
SATA Host Controller
基于FPGA的SATA主机控制器
基于FPGA的SATA Host控制器


本人在北京工作7年以上,非常熟悉Spartan-6, Virtex-5/Virtex-6/7 Series/UltraScale Series FPGA，从事FPGA外围接口设计,非常熟悉SATA协议,设计调试了多个基于SATA接口的固态大容量存储设备.


基于FPGA的SATA主机控制器特性如下：
1. 支持SATA 1(1.5Gbps)、SATA 2(3Gbps)以及SATA 3(6Gbps)
2. 符合SATA Rev 3.0规范
3. 实现Phy Layer（物理层）协议，包括OOB等
4. 实现Link Layer（链路层）协议，包括8B/10B编解码，扰码，CRC，流量控制，成帧/解帧，通信握手序列等
5. 实现Transport Layer（传输层）协议，包括FIS构造和解析，错误重传机制等
6. 实现Command Layer（命令层）协议，包括Software Reset协议，PIO Data-In协议，PIO Data-Out协议，DMA-In协议，DMA-Out协议等
7. 实现Application Layer（应用层）协议，包括设备自检，执行IDENTIFY DEVICE command（获取设备参数），DATA SET MANAGEMENT command(Trim)，DMA控制器
8. 实现SATA设备带电热插拔
9. 利用多个SATA Host Controller，可以组成RAID阵列控制器

基于FPGA的SATA主机控制器接口特性如下：
1. 支持1.5Gbps, 3Gbps, 6Gbps线速率
2. 提供FIFO数据流接口，支持扁平式地址访问（只需提供首扇区地址和总扇区长度，控制器内置DMA控制器实现连续的扇区地址管理访问），实现大流量数据的读写
3. 提供双端口RAM接口，支持单个扇区地址访问，实现512-byte字节数据的读写
4. 提供双端口RAM接口，支持1~16个扇区地址访问，实现最多8192-byte字节数据的读写
5. 提供双端口RAM接口，支持1~16个512-byte block(LBA Range Entry列表)，实现Trim功能
6. 提供SATA Host寄存器接口，包括状态和错误寄存器输出
7. 提供设备自检状态输出、设备参数输出（设备最大可用扇区数等）、Trim支持


本人已经在多个SSD（英特尔，三星，美光，OCZ，金士顿等）上测试验证，控制器性能如下：
1. SATA 2接口，连续写速度大于230MB/s，连续读速度大于250MB/s.
2. SATA 3接口，连续写速度大于520MB/s，连续读速度大于540MB/s.


通过集成多个SATA主机控制器以及Raid控制器，实现对多个SSD的并行读写，也就是RAID 0方式的读写。

基于FPGA的SATA主机控制器

基于FPGA的SATA主机控制器

基于FPGA的SATA主机控制器

基于FPGA的SATA主机控制器