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华中科技大学
硕士学位论文
基于NIOSII的光纤通道接口设计及相关技术实现
姓名:李开君
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:刘景宁
20070130
华中科技大学硕士学位论文

摘要*
随着存储需求的增加及存储应用日益复杂,对象存储接口将逐步取代以块和文件
为访问单元的存储接口,成为将来存储系统发展的主要趋势。利用光纤通道协议传
输对象存储设备的命令是实现主机与对象存储设备之间通信的一种方式。光纤通道
接口的设计是其中的关键技术。
随着集成电路的不断发展,芯片的体积越来越小,而密度越来越大,处理频率越
来越快,这使得在现场可编程门阵列 FPGA (Field Programmable Gate Array)上组织片
上系统成为可能。采用 Altera 公司的片上可编程系统 SOPC(System on Programmable
Chip)技术,利用其灵活的、可重用的特性,自定义所需要的外设,构成光纤通道接
口控制器。
在 QuarutsII 环境下,采用 SOPC 技术,阐述了自定义外设流程并对光纤通道接
口硬件进行封装,形成自定义外设元件。组建了基于 NIOSII 的光纤通道接口系统;
并采用一种新的时序设计方式,解决 DDR 控制器的高频、稳定工作的关键问题。
根据实现的系统接口对其进行时序仿真,测试,分析。优化关键时钟路径,改
进原有设计方案,降低整体路径时间,提高整体工作频率。在 NIOS IDE 环境下采
用在线测试工具 SignalTapII,比较有无 DMA 方式下读写帧的情况。结果表明 DMA
方式下比没有采用 DMA 的速率快 4 倍,在高速传输系统中采用 DMA 方式更优越。
测试表明:采用 SOPC 技术的光纤通道接口满足系统设计要求,它能应用到对象存
储系统中。


关键词:片上可编程系统,软核,光纤通道接口,自定义外设,重同步


*该项研究受国家重点基础研究“973”计划(2004CB318201)资助
I
华中科技大学硕士学位论文

Abstract*
With the requirement for storage and plicate application of storage,
Object-Based Storage Interface will replace gradually storage interfaces of which access
unit is block-based and it will be main development trend in the future storage
system field. Transmission Object Storage Device orders which is carried by fiber channel
is implemention. Design Fiber Channel interface is one of the key technologies.
With the development of integrate circuit, the cubage is smaller and smaller, the
density is larger and larger and the frequency is higher and higher. This makes the field
programmable gate array (FPGA Field Programmable Gate anizational system
on a chip possible. Using Altera's SOPC System on Programmable Chip technology. uses
its flexible and reusable features, definite peripherals needed, constituting a Fiber Channel
interface controller.
In QuarutsII environment, using SOPC technology, introduce process of
self-definition Peripheral, and package Fiber Channel interface hardware. Peripheral