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基于FPGA的IDE固态硬盘控制器的设计与实现的中期报告

一、项目概述

本项目旨在设计一种基于FPGA的IDE固态硬盘控制器，使其能够对ATA-6和ATAPI-4设备进行控制和管理。该硬盘控制器的设计将采用FPGA作为控制器的核心，同时配备足够的存储器来存储硬盘的数据。

二、设计思路

该硬盘控制器需要实现以下功能：

1、对ATA-6和ATAPI-4设备进行控制和管理；

2、支持并行ATA模式和ATAPI模式，允许多个ATA设备连接到硬盘控制器；

3、支持DMA传输模式和PIO传输模式，并能根据ATA设备的不同情况选择最佳的传输模式；

4、支持48位LBA（逻辑块寻址）模式，支持大容量硬盘的管理和控制；

5、具有错误检测和校正功能，能够检测硬盘传输过程中的错误，并进行纠正；

6、具有读写缓存的功能，可提高硬盘的读写性能。

在以上功能的实现过程中，我们将采用以下设计思路：

1、使用FPGA作为硬盘控制器的核心，通过FPGA实现对硬盘设备的控制和管理。

2、使用BRAM存储器来存储硬盘的数据，保证读写效率和数据安全性。

3、使用硬件DMA传输模式和硬件PIO传输模式来实现数据传输，通过对传输模式的选择，实现对硬盘传输性能的最大化。

4、通过在FPGA中实现逻辑块寻址（LBA）模式，支持大容量硬盘的管理和控制。

5、使用FPGA中的CRC硬件核来实现错误检测和校正功能，保证数据传输的可靠性。

6、使用双端口BRAM存储器来实现读写缓存，提高硬盘的读写性能。

三、进度安排

在本次中期报告中，我们已经完成了基本的设计思路和初步的硬件设计。当前的进度安排如下：

1、完成FPGA硬件的搭建和功能模块的实现；

2、完成硬盘控制器的精细设计和底层逻辑的实现；

3、完成硬盘控制器的测试和集成，保证控制器的性能和稳定性。

四、预期成果

本项目预期成果如下：

1、实现基于FPGA的IDE固态硬盘控制器，支持ATA-6和ATAPI-4设备的管理和控制；

2、实现硬件DMA传输模式和硬件PIO传输模式，支持48位LBA模式，具有错误检测和校正功能，实现读写缓存等多种功能；

3、实现软件驱动程序，能够对硬盘进行操作和管理。

五、参考文献

[1]陈年鹏,史瑞昌,徐凤鸣.ATA协议控制器的设计与实现[J].微型计算机应用,2009,25(22):123-125.

[2]孙红玉,贺建彬,吕红欣.基于FPGA的ATA接口控制器设计与实现[J].计算机工程与科学,2006,28(5):34-37.

[3]陶晓东,黎明,肖芬.基于FPGA的固态硬盘架构设计[J].微电子学与计算机,2017,34(3):49-52.