原创 基于SATA固态硬盘的高速大容量嵌入式存储模块（80M/s数据连续写入）

        前段时间做高速大容量存储，在网上看不少牛人使用V5的FPGA直接实现SATA协议，性能也可以做的很高（200MB/s左右）。但是V5的价格太贵，更正重要的书，使用verilog实现SATA协议对俺来说有点难，即使实现了功能，其可靠性也很难保证，没有半年时间估计搞不定。只好采用简单的实现途径。

        JM20330是一款PATA转SATA芯片，有工业级芯片，最大可支持2T硬盘，支持uDMA5，uDMA6，uDMA6，分别对应的传输速度为100MB/s,133MB/s,150MB/s。而我们的要求80MB/s的存储速度就够了。所以采用uDMA5控制方式，uDMA5是在写时钟的上升沿和下降沿分别传输一次数据，提高了数据带宽。实现起来并不困难，对着ATA协议一步一步来就行了。容易让人混淆的一点是，协议中时序图为1的地方不代表高电平，而是表示“有效”，这一点一定注意，我就吃了好几天的亏，硬盘怎么都没反应。

         主 控制芯片采用spartan6 LX45 FPGA，采用ddr3做数据缓冲，千兆以太网作为数据下载和数据采集控制接口，（也可采用422接口为采集控制接口）。为简化工作量，没有建立文件系统，数据按照页顺序写入在SATA固态硬盘中，系统在页地址0x00100中建立了存储管理表，记录存储次数、每次存储的起始页、每次存储的页长度等信息。使用配套的上位机处理软件，千兆以太网的最高下载速度为40MB/s（巨帧模式），可以方便快捷的管理数据。

        系统可支持422、LVDS、并口等数据输入方式（我们的设备采集和存储分离，AD采集的数据通过高速串口发送到存储器），由接收解码单元将收到的数据存入PATA控制器的缓冲FIFO中（32k），每满16k的数据，启动一次uDMA写操作（写16k数据）。经测试，系统可支持80M/s数据的连续写入。

        存储模块的体积为60mmX80mmX40mm，两块PCB板+一块SATA硬盘，体积很小，功耗大概3.5W（有点大硬盘占了1/3,）。由于采用了固态硬盘，系统抗震动、抗冲击，适合工业、军用等领域。

        我这种可能不是性能最好的方案，但是是最方便、最快实现的方案，共花了3个月时间吧，但存储性能已经快到极限了（uDMA6 100MB左右，我没试那么快的，并口速度太快还是让人不放心啊）。V5的高性能很诱人，但是开发难度？？？网上看TI的DSP DM8168集成SATA口，但不知性能如何，以及开发的难易度。Power PC也有 SATA接口的，也没见到太多资料。有什么更好的方案，希望网友讨论一下。