基于SATA3.0的存儲系統優化設計
2021年電子技術應用第1期
李晉濤1，任勇峰1，2，楊志文1，李輝景1
1.中北大學 電子測試技術國家重點實驗室，山西 太原030051； 2.中北大學 儀器科學與動態測試教育部重點實驗室，山西 太原030051
摘要： 針對遙測試驗中，獲取的高分辨率、高幀頻的大容量圖像數據的實時存儲以及傳輸穩定性問題，對存儲系統進行了優化設計。該系統以Kintex 7系列FPGA為控制核心，將接收到的大容量圖像通過SATA3.0傳輸總線，存儲到固態硬盤中,并且優化了鏈路狀態機，通過實時標志監測解決了傳輸中斷的問題。存儲完成后，通過千兆以太網將固態硬盤中的數據讀取到上位機進行回放和分析。在常溫以及-40 ℃和+60 ℃條件下完成大量的讀寫測試，結果表明，優化后的存儲系統可以完成高速率、長時間的穩定存儲，在大容量存儲方面具有很好的參考價值。
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的存儲系統優化設計[J].電子技術應用，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的存儲系統優化設計[J].電子技術應用，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，該系統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。在數據傳輸這一方面，SATA3.0的傳輸速度在SATA2.0的基礎上翻倍，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，基于測試系統產生的數據愈加地趨向于大體積、高速率，多數存儲系統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境的復雜，SATA總線會出現個別通道傳輸中斷的現象，雖然只是偶爾現象，但卻能造成不可挽回的損失。
針對以上問題，該設計基于FPGA控制的SATA3.0總線，從硬件和代碼方面優化了存儲系統并進行驗證。實測存儲速率不低于800 MB/s，并且數據傳輸穩定，在大容量存儲應用領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 電子測試技術國家重點實驗室，山西 太原030051；
2.中北大學 儀器科學與動態測試教育部重點實驗室，山西 太原030051)
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