基于SATA3.0的存储系统优化设计
2021年电子技术应用第1期
李晋涛1，任勇峰1，2，杨志文1，李辉景1
1.中北大学 电子测试技术国家重点实验室，山西 太原030051； 2.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原030051
摘要： 针对遥测试验中，获取的高分辨率、高帧频的大容量图像数据的实时存储以及传输稳定性问题，对存储系统进行了优化设计。该系统以Kintex 7系列FPGA为控制核心，将接收到的大容量图像通过SATA3.0传输总线，存储到固态硬盘中,并且优化了链路状态机，通过实时标志监测解决了传输中断的问题。存储完成后，通过千兆以太网将固态硬盘中的数据读取到上位机进行回放和分析。在常温以及-40 ℃和+60 ℃条件下完成大量的读写测试，结果表明，优化后的存储系统可以完成高速率、长时间的稳定存储，在大容量存储方面具有很好的参考价值。
中圖分類號： TN919
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200612
中文引用格式： 李晉濤，任勇峰，楊志文，等. 基于SATA3.0的存儲系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].電子技術(shù)應用，2021，47(1)：86-90.
英文引用格式： Li Jintao，Ren Yongfeng，Yang Zhiwen，et al. An optimized design of a storage system based on SATA3.0[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(1)：86-90.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200612
中文引用格式： 李晉濤，任勇峰，楊志文，等. 基于SATA3.0的存儲系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].電子技術(shù)應用，2021，47(1)：86-90.
英文引用格式： Li Jintao，Ren Yongfeng，Yang Zhiwen，et al. An optimized design of a storage system based on SATA3.0[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(1)：86-90.
An optimized design of a storage system based on SATA3.0
Li Jintao1，Ren Yongfeng1，2，Yang Zhiwen1，Li Huijing1
1.State Key Laboratory of Electronic Tecchnology，North University of China，Taiyuan 030051，China； 2.Key Laboratory of Instrument Science and Dynamic Testing(Ministry of Education) North University of China，Taiyuan 030051，China
Abstract： Aiming at the problem of real-time storage of high resolution, high frame frequency and large capacity image data obtained in telemetry test, as well as the problem of transmission stability, we optimized a storage system. This system takes 7 series FPGA as the control core, and stores the received large-capacity image into the solid state hard disk through SATA3.0 transmission bus. The state machine is optimized in the stored procedure to solve the problem of transmission interruption through the real-time marker monitoring.After the storage was completed, the data in the SSD will be read through the gigabit Ethernet to the computer for playback and analysis.Lots of reading and writing data were completed at room temperature and -40 ℃ and +60 ℃. The results show that the optimized storage system can achieve high speed and long time stable storage and has a good reference value in large capacity storage.
Key words : SATA3.0；solid state disk；OOB；bulk storage
0 引言
SATA3.0(SerialATA Revision3.0)采用差分信號傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)對共模噪聲有很強的抵抗力，因此SATA可以采用更低的電壓去抑制噪聲。在數(shù)據(jù)傳輸這一方面，SATA3.0的傳輸速度在SATA2.0的基礎(chǔ)上翻倍，理論上可以達到6 Gb/s。另一方面，SATA總線使用了嵌入式時鐘頻率信號，具備了比以往更強的糾錯能力。在傳輸過程中能對相應的指令進行檢查，即使出現(xiàn)錯誤的指令，也可以進行及時的修正，因此廣泛地應用于實際工程中。但是，基于測試系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)愈加地趨向于大體積、高速率，多數(shù)存儲系統(tǒng)采用存儲陣列的方式進行存儲。然而，隨著存儲量的增加以及傳輸環(huán)境的復雜，SATA總線會出現(xiàn)個別通道傳輸中斷的現(xiàn)象，雖然只是偶爾現(xiàn)象，但卻能造成不可挽回的損失。
針對以上問題，該設(shè)計基于FPGA控制的SATA3.0總線，從硬件和代碼方面優(yōu)化了存儲系統(tǒng)并進行驗證。實測存儲速率不低于800 MB/s，并且數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，在大容量存儲應用領(lǐng)域具有很好的參考和使用價值。
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作者信息:
李晉濤1，任勇峰1，2，楊志文1，李輝景1
(1.中北大學 電子測試技術(shù)國家重點實驗室，山西 太原030051；
2.中北大學 儀器科學與動態(tài)測試教育部重點實驗室，山西 太原030051)
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