采用FPGA和DSP直接控制硬盘实现存储控制的方法

4.3 DMA操作流程

DMA操作与I/O操作相似，流程见图4，首先应向硬盘发送命令参数，将要读写的扇区数目写入 Sector count register，将扇区的逻辑地址写入LBA High register、LBA Mid register和LBA Low register，将要接收命令的设备号写入Device register。将命令READ DMA或 WRITE DMA写入Command register后，在400ns内Status register的值并不可靠，所以需等待400ns才能读取Status register，这段等待时间可以通过读取Alternate Status register和Error register度过，读取的数值应被丢弃。当状态寄存器值为58h时主机应给出DMA初始化时序开始传输数据。

图4 　DMA操作流程图 5　设计中的重点 5.1 采样率问题 数据采集及存储系统一般都有采样率要求，采样率一般要求大于50K，才能满足快速实时采集数据的要求。本系统中速度较慢的环节是硬盘存储环节，硬盘接口设计存盘速度为7.8Mbyte/S，显然采集速率与存盘速率并不匹配，解决的措施为采用一片 FIFO作为数据缓冲区。由于对硬盘操作过程中，需不断查询其状态，而硬盘状态改变时间又不确定，所以要选用存储深度较大的FIFO作为缓存，IDT公司的72V2101满足设计要求[5]。工作时数据直接将数据写入FIFO，FPGA查询FIFO的状态，为非空时，协调DSP访问硬盘，进行存储操作，这样采用FIFO作为缓存的方案解决了速率匹配问题[4]，当采样率为80k时，数据流为5Mbyte/S，本系统设计存盘速度为7.8Mbyte/S，可以满足80K以内数据采样率系统的存盘要求。 5.2 硬盘存储地址问题 硬盘中数据如何存储是本设计中另一个重点问题，主要考虑文件存储的地址及文件目录情况。本设计中硬盘文件的存储采用FAT32文件系统，引导扇区记录了文件分配表的地址、个数、大小、簇的大小等信息。文件逻辑地址＝数据段起始地址＋（簇号- RootClus）×SecPerClus；数据段起始地址＝BPB地址＋RsvdSecCn＋FATSz32×NumFATs。）文件目录设计采用短文件名，每个文件名和相关信息占用32字节，每个磁盘第2簇为目录区，因使用短文件名无子目录，所以当每簇为16扇区时目录区共可储存256个文件名。 6　结束语 本系统数据存储量较大，较传统使用工控机进行数据存储功耗较低，适合于工作环境局限、系统要求具有自动内记功能的工况下。本系统已经应用于某信号采集设备中，实践证明可满足使用要求，系统工作稳定，没有数据溢出现象。当然本系统还有一定不足，如不能存储任意长度数据文件，只能存储40M长度文件，还需进一步完善。 发布者：博子