一种基于PCIe固态硬盘存储系统的设计和实现

图1  存储系统成图图2  固态硬盘存储模块示意图
鲍威尔法理器,P2020处理器具有双E500v2内核,最高主频可达到
1.2GHz,集成了PCIe、SGMI、SD/MMC等接口。包含P2020处理器的主控CPU主要由复位电路、时钟电路、时序逻辑控制电路、DDR内存电路和接口模块电路组成。为了节省硬件资源和降低功耗,P2020处理器外围接口电路采用了复用SerDes (串行器解串器)设计,通过处理器上电复位时初始化设备状态寄存器,将P2020的四个SerDes通道灵活配置成PCIE、SGMII等接口。两个E500内核可根据具体的软件设计非常方便地通过SerDes访问存储设备。PCIe接口的数据收发差分线和时钟线经过CPU插件上的高速连接器扩展到机箱背板。
2.2  固态硬盘存储模块设计
固态硬盘(SSD)是一种基于闪存的存储技术,具有能耗低、无机械活动部件、读写速度快、抗震动等优点
块使用工业级固态硬盘(>=120G)作为存储介质
嵌入式操作系统
Nucleus Plus。Nucleus Plus
核。95%的内核代码由
代码和应用代码能很容易地添加到操作系统中系统下运行驱动软件可以分为三部分
初始化、88SE9170 SATA
存储系统的驱动软件框架结构如图
3.1  PCIe设备初始化
PCIe总线采用点对点的串行连接方式
有独立的数据传输通道
避免其他设备的干扰。
图3  存储系统驱动软件框架结构图图4  P2020  PCIe初始化
PCIe和串行SATA设备内部逻辑间扮演标准接口的角,通过
PCI BAR5,实现原生的SATA功能,为设备制造商省去了单独开发接口的工作。C语言编写的开源AHCI接口驱动能非常容易添加进嵌入式Nucleus操作系统中。刘湖
3.2.3  SATA控制器AHCI接口初始化
在PCIE总线初始化完成后,可将AHCI的配置空间映射到BAR5寄存器指定的一段非缓存的内存空间,通过内存操作直接对AHCI的配置寄存器进行初始化操作。AHCI标准指定了寄存器的偏移地址,偏移地址小于100h的为通用控制寄存器空间,大于100h的为SATA端口寄存器空间。88se9170 的HBA Capability 支持64位寻址、NCQ、端口复用等常见SATA控制器特性。SATA控制器初始化完成后,扫描SATA端口,建立物理连接,通过AHCI驱动的读写函数完成对SATA接口固态硬盘的操作。AHCI初始化流程见图5。
3.3  文件系统实现写数据的可靠性。
(1) IDENTIFY测试
利用NUCLEUS
AHCI I/O接口函数ahci_device_data_io
fis_len, u8 *buf,int buf_len, u8 is_write
命令,函数返回256
该数据根据硬盘生产厂商不同
有制造厂商的名称、
缝隙腐蚀
数。与选用的固态硬盘厂商提供的数据手册相关内容逐项核对后,内容一致,测试正常
(2) 利用WRITE DMA EXT
丁香小慧读写固态硬盘数据,最后一分钟教学设计
较,判断数据读写的正确性
唐弢
u8 user_buffer_read [2048];
图5  AHCI初始化流程图6  FAT文件系统创建
采用新一代智能变电站保护软硬件平台设计的继电保护和
500kV玉屏智能
现场运行状况良好。
[6]Freescale Semiconductor Corp. Qor IQ TM P2020 Integrated Pr-ocessor Reference Manual
Reference Manual[[M].

本文发布于:2024-09-21 20:24:44,感谢您对本站的认可!

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