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高速海量固态硬盘的实现

作　者: 许长庚
导　师: 王向红
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: ARM+FPGA Verilog HDL NAND FLASH阵列 ATA命令数据缓冲 Ultra-DMA传输模式
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 90次
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内容摘要

在现代的海洋和航天领域的研究中,设备经常工作在恶劣的环境中,并且还要对现场的高速大规模数据进行实时存储。在日常的生活中,人们也需要便携式的存储设备,来随时地对数据进行备份与转移。目前,在市场上比较主流的存储设备是采用传统的盘片结构而成的机械硬盘。而传统硬盘的机械结构限制其只能在比较安全稳定的环境中工作,并且传统的机械硬盘体积大,功耗高不适合小规模系统的应用。于是有人提出了固态硬盘的概念。它是一种以半导体芯片作为存储介质的存储器,由于不包含机械部件,它的存取速度较传统机械硬盘有了很大的提高,并且功耗得到很大的降低,而且体积也缩小了,更主要的是可以工作在复杂的环境中。本固态硬盘的硬件平台采用4×4的NAND FLASH芯片阵列为存储介质,利用ARM和FPGA相互配合的方式进行流水线存储操作,并且存储容量可扩展,真正做到了海量存储。另外具有IDE和USB两种接口,可以实现数据采集以及移动硬盘的功能。本论文主要的工作为:在固态硬盘的硬件平台上,利用Verilog HDL语言对FPGA编程实现IDE接口逻辑、数据缓冲模块和NAND FLASH阵列控制器。利用汇编语言和C语言在ARM平台上编程,参照ATA-6协议针对接口转换芯片68013发送过来的主机命令进行翻译,指挥固态硬盘进行相应的工作。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 论文的研究背景及立题意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-11
  1.3 论文的研究内容  11-13
第2章固态硬盘技术分析  13-26
  2.1 概述  13-14
  2.2 IDE 接口协议  14-19
  2.3 硬盘分区及FAT32 文件系统  19-24
    2.3.1 根引导区  19-21
    2.3.2 根记录区  21-23
    2.3.3 FAT 表  23-24
    2.3.4 数据区  24
  2.4 S3C2440A 的启动文件分析  24
  2.5 本章小结  24-26
第3章系统结构  26-43
  3.1 系统总体结构  26-27
  3.2 系统各部分功能  27-42
    3.2.1 接口部分  27-30
    3.2.2 逻辑转换部分  30-40
    3.2.3 系统控制部分  40-41
    3.2.4 存储介质部分  41-42
  3.3 本章小结  42-43
第4章 NAND FLASH 的调试  43-50
  4.1 总体概述  43-45
  4.2 调试过程  45-49
    4.2.1 写命令和地址参数调试  45
    4.2.2 读操作  45-46
    4.2.3 擦除操作  46-48
    4.2.4 写操作  48-49
  4.3 本章小结  49-50
第5章系统调试  50-69
  5.1 68013 固件程序  50-51
  5.2 系统命令集  51-67
    5.2.1 0xEC 命令  52-56
    5.2.2 0xEF 命令  56-57
    5.2.3 0xC8 命令  57-63
    5.2.4 0xCA 命令  63-66
    5.2.5 0x20、0x30 命令  66
    5.2.6 0x81 命令  66-67
  5.3 本章小结  67-69
结论  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
附录  74-75

高速海量固态硬盘的实现

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