基于SOA架构的网络硬盘控制器的设计

4 Petalinux及NFS网络文件系统的移植

Petalinux的移植主要工作为硬件平台搭建，以及内核的裁剪与移植，其中硬件平台的搭建在windows操作系统上安装的Xilinx EDK环境中完成，选择Virtex5-lx110t开发板，由于网络文件服务器的需要选择以太网的IP核，DDR，串口，定时器等并添加相应的中断，成功建立工程的block diagram 如图4-1所示。

图4-1 搭建工程框图

然后进行基于Petalinux软件平台的配置，操作系统和库选项选择Petalinux，修改主要存储空间和输入输出的当前值，软件平台搭建完毕，最后生成库和板级支持包，然后生成比特流文件下载至目标板测试工程的正确性。

Petalinux是一套开发环境，linux内核的裁剪以及移植在安装centos 5.6 操作系统的主机完成首先利用Petalinux自带的工具创建嵌入式平台，将在windows下完成的工程拷贝到Linux系统，转换到Linux系统格式，根据开发板选择新的平台，然后用make menuconfig 命令进入内核裁剪的图形化界面，合理的裁剪之后进行编译将生成的image.bin文件通过下载线下载至开发板的DDR SDRAM中，在串口终端可以看到系统启动信息，如图4-2所示。

图4-2 系统启动信息

网络文件系统支持以应用程序在客户端通过网络存取位于服务器磁盘中数据的一种文件系统协议，大多数网络文件系统都分成客户端和文件服务器两部分。客户端以逻辑文件块的方式存取数据，文件服务器使用块映射存取真正的磁盘块，并完成磁盘格式和元数据（如目录）的管理，对客户端完全屏蔽，一般客户端和文件服务器以TCP/IP方式通信。NFS是网络文件系统（Network File System）的简称，是分布式计算机系统的一个组成部分，可实现在异种网络上共享和装配远程文件系统，可让不同操作系统的计算机共享数据。

NFS服务器的移植：nfs服务器的实现需要内核nfsd的支持外加两个应用程序套件 portmap 和nfs-utils ，Petalinux中移植此应用程序，下载此应用程序的源码，添加到petalinux的usr目录下，修改makefile 和config.in 文件，重新配置内核加入nfs服务器端的支持，同时交叉编译此应用程序，将生成的可执行文件复制到 romfs 的bin 目录下，再在etc 目录下添加exports 文件用来设置可挂载目录，使得Petalinux 系统具有nfs服务器端的功能。

5 IDE硬盘控制器的设计

IDE（Integrated Drive Electronics，集成驱动电子设备）是由Compaq开发并由Western Digital公司生产的硬盘驱动器。IDE是在早期的ST506硬盘基础上改进而成的，采用40线的单组电缆进行连接，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得容易，因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其他厂商生产的控制器兼容，对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。因此IDE接口实际上是系统级接口，故也称为ATA（Advanced Technology Attachment）接口，（ATA更接近于接口的协议层标准，而IDE多用于描述接口的物理结构）。其传输方式主要有PIO和DMA两种。ATA接口规范从最初的ATA-1版本已发展到ATA-7版本。

5.1 硬盘接口信号

ATA/ATAPI-6标准中定义的主机和设备端之间的通信连接信号如表5-1所示。其中，左边是对信号的描述，中间表示信号的传输方向（由主机到设备还是由设备到主机），右边表示信号的名称。 CS(1:0)-：主机发送给硬盘的片选信号，实现对寄存器的选择； DA(2:0)：主机发送给硬盘的地址信号，用来实现对硬盘寄存器的寻址； DD(15:0)：主机与硬盘之间的数据连接线，当主机对硬盘寄存器进行读写时，使用该数据总线的低八位进行数据传输，当对数据寄存器进行读写时，用该总线的16位进行数据传输； DIOR-:HDMARDY-:HSTROBE：复用信号，表示对寄存器读信号/Ultra DMA就绪/Ultra DMA数据输出同步信号，DIOR-表示主机对硬盘寄存器的读信号，HDMARDY-表示Ultra DMA数据输入时，主机发出的就绪信号，HSTROBE表示Ultra DMA数据输出时主机发出的时钟同步信号，双沿有效，即在该信号的上升沿和下降沿，主机将数据输出； DIOW-:STOP：复用信号，表示主机写寄存器命令/主机终止Ultra DMA突发传输信号，DIOW-表示主机发出的对硬盘寄存器