基于FPGA控制的IDE磁盘阵列设计

完成硬盘的复位和配置以后，FPGA循环检测有无读写命令。以写硬盘为例介绍，FPGA完成对硬盘的复位和配置后就进入到命令检测状态。一旦检测到写硬盘命令，程序进入到写状态。FPGA首先向硬盘命令寄存器和状态寄存器写入必要的信息，然后等待DMARQ信号有效，进而对DMA通道进行初始化。全部准备工作完成后，FPGA内部FIFO中的数据就可以存储到硬盘中。数据在传输过程中，硬盘随时可能暂停传输，一旦暂停，FPGA就只能等待硬盘再次就绪。前一帧的DMA数据传输完毕后，FPGA需要向硬盘发送CRC结果，如果CRC结果正确硬盘就会接收当前数据；如果错误，硬盘就会向FPGA报错，此时数据就需要重新传输。图5为写硬盘流程图。读硬盘的过程和写过程相似，本文不再详细介绍。


3 上位机软件设计

整个磁盘系统通过VC界面进行管理，操作界面如图6。软件提供了最多四个采集通道，用户可以根据自己的需要进行任意配置。采集数据前，可以设置采集时钟为外时钟或内时钟。触发方式分：自动触发、上升沿触发、下降沿触发、低电平采集、高电平采集。针对雷达的特殊工作方式，系统也可以工作在间断采集模式下。

数据采集过程中，磁盘系统配合PCI 9054卡可以得到当前回波的IQ数据以及脉冲压缩结果。采集结束后，可以根据需要导出任何一部分数据。

本文采用FPGA实现了符合ATA-6规范的IDE协议，将硬盘组成磁盘阵列实现了对数据的高速稳定存储, 平均数据流达到200MB/s，峰值传输速率达到800MB/s。在试验阶段先后使用了希捷、迈拓、西数等厂家的硬盘进行试验。经过测试整个系统的运行比较稳定，长时间采集不会出现数据丢失的情况。如果希望增强系统的抗震性，可以在板卡上挂IDE接口的固态盘，整个系统的性能不会受到影响。