基于NiosⅡ的硬盤存儲系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、信息技術的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品廣泛地進入生產(chǎn)和生活領域，使得數(shù)據(jù)存儲需求日益增強。本文研究設計了一種基于NiosⅡ處理器的硬盤存儲系統(tǒng)。首先，本文介紹了論文選題的背景及國內(nèi)外相關研究的進展情況；在此基礎上，本文提出了系統(tǒng)設計的整體架構。其次，為了實現(xiàn)該系統(tǒng)，本文詳細研究分析了ATA/ATAPI協(xié)議，包括接口信號、各個寄存器及其編址、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，命令及參數(shù)。再次，介紹了運行系統(tǒng)需要的物理電路的設計、FPGA實現(xiàn)的邏輯功能模塊的設計，以及整

2、個系統(tǒng)的設計和生成。最后，本文介紹了系統(tǒng)的部分軟件設計和系統(tǒng)調(diào)試的結(jié)果。 基于NiosⅡ的硬盤存儲系統(tǒng)以NiosⅡ軟核為系統(tǒng)控制中樞。系統(tǒng)以IDE接口類型的大容量硬盤為存儲介質(zhì)。系統(tǒng)用本文設計的邏輯控制模塊為硬盤控制器。數(shù)據(jù)存儲時，處理器首先向硬盤控制器的相關寄存器發(fā)布命令，選擇相應硬盤存儲空間、傳輸數(shù)據(jù)量的大小和傳輸模式。相關的命令通過硬盤控制器及IDE接口傳送到硬盤相關寄存器，驅(qū)動伺服機構將采集到的樣本數(shù)據(jù)存儲到硬盤。存儲在

3、硬盤上的樣本數(shù)據(jù)可以通過PC機進行處理，便于進行算法改進研究。 Altera公司開發(fā)的基于SOPC技術的NiosⅡ嵌入式軟核處理器是基于RISC、流水線技術的、可配置的通用嵌入式處理器內(nèi)核。系統(tǒng)設計者能夠容易地利用SOPC Builder開發(fā)工具設計以處理器為基礎的系統(tǒng)。通過SOPC Builder工具可以很方便地將NiosⅡ處理器和購買的IP核、自己開發(fā)的邏輯IP模塊結(jié)合起來，并經(jīng)QuartusⅡ軟件編譯下載到FPGA中。Ni