一种硬盘控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种硬盘控制器，包括：ＡＴＡ协议层有限状态机（ＦＳＭ）模块，设置有实现ＡＴＡ协议层状态转换的ＦＳＭ，利用所述ＦＳＭ控制物理层模块和寄存器组的数据读写操作；寄存器组，包括ＡＴＡ协议设定的全局性寄存器，用于根据所述ＡＴＡ协议层ＦＳＭ模块的控制信号寄存数据；物理层模块，与硬盘连接，用于根据所述ＡＴＡ协议层ＦＳＭ模块的控制信号和寄存器组的寄存数据对硬盘数据进行读写。本发明专利技术所述的硬盘控制器可以不需要计算机系统的参与完成对硬盘高速数据流的读写操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子数据存储控制技术，尤其涉及一种对硬盘进行数据读写 控制的硬盘控制器。
技术介绍
硬盘是计算机系统外围的主要储存设备，目前对硬盘数据进行读写控制 必须依赖计算机系统标准的外围接口与计算机操作系统。计算机是通过与其 总线连接的标准外围电路接口与硬盘进行通信的，设计者编写计算机可以执 行的软件驱动程序对硬盘进行配置，然后计算机通过运行驱动程序组织硬盘 数据的存储和读取。如上所述，目前对硬盘数据进行控制必须有计算机系统的参与，不但需 要在计算机上安装与硬盘控制协议对应的驱动程序，还必须在计算机的主板 上安装一片标准的外围电路接口芯片，该外围电路接口芯片的功能很复杂， 价格昂贵，并且读取速度低，无法实现高速数据流例如超清晰图像数据的读 写。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物，其处理工作主要由嵌入式CPU完成。嵌入式系统与通常的计算机系统的最大不同就是嵌入式系统大多工作在为特定用 户群设计的特定应用系统中，它通常具有低功耗、体积小、集成度高等特点。目前，嵌入式系统的应用范围越来越广，在许多应用领域，例如视频录 制播放领域，嵌入式系统势必需要与高速大容量的外围存储设备结合，通过 对存储设备的数据进行读写控制完成大数据量的控制处理。但是，目前还没有专门用于嵌入式系统的相对简单但高速性能很好的硬盘控制器，正如上述所说，目前对硬盘进行读写操作必须有计算机系统的参 与，不但设计复杂，成本高，而且读写效率很低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种硬盘控制器，可以不需要计 算机系统的参与完成对硬盘高速数据流的读写搡作。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的主要技术方案为一种硬盘控制器，该ATA硬盘控制器包括ATA协议层有限状态机(FSM)模块，设置有实现ATA协议层状态转 换的FSM,利用所述FSM控制物理层模块和寄存器组的数据读写操作；寄存器组，包括ATA协议设定的全局性寄存器，用于根据所述ATA协 议层FSM模块的控制信号寄存数据；物理层模块，与硬盘连接，用于根据所述ATA协议层FSM模块的控制 信号和寄存器组的寄存数据对硬盘数据进行读写。优选的，所述物理层模块具体包括数据收发先入先出队列(FIFO)模块，用于与外界数据应用设备进行通 信，对数据进行缓存和自动调节数据速度；寄存器读写模块，用于接收所述ATA协议层FSM模块的控制信号，根 据该控制信号实现物理层的寄存器读写时序；物理层传输模块，用于接收所述ATA协议层FSM模块的控制信号，根 据控制信号选择传输子模块进行数据的读写转换传输；多路选择器模块，通过物理端口与硬盘连接，用于接收所述ATA协议 层FSM模块的控制信号，按照所述控制信号选通所述传输子模块和所述物 理端口间的信号连接，用选通的信号连接传输符合ATA协议的读写数据。优选的，所述物理层传输模块具体包括处理机输入输出(PIO)物理层传输模块，用于实现物理层的PIO传输 时序，当为读数据操作时，所述PIO物理层传输模块解析所述物理端口上PIO读时序所表示的传输数据，将解析出的数据写入所述数据收发FIFO模块，由数据收发FIFO模块输出数据给外部的数据应用设备；当进行写数据 搡作时，所述PIO物理层传输模块从所述数据收发FIFO模块中读取数据， 转变为所述物理端口上的PIO写时序及写数据，由物理端口输出给硬盘。 所述物理层传输模块具体还包括高级存储器直接访问UDMA物理层传输模块，用于实现物理层的 UDMA传输时序，当进行读数据的操作时，所述UDMA物理层传输模块解 析所述物理端口上UDMA读时序所表示的传输数据，将解析出的传输数据 写入所述数据收发FIFO模块中，由数据收发FIFO模块输出数据给外部的 数据应用设备；当进行写数据的操作时，所述UDMA物理层传输模块从所 述数据收发FIFO模块中读取数据，转变为所述物理端口上的UDMA写时序 及写数据，由物理端口输出给ATA硬盘。优选的，所述ATA协议层FSM模块中进一步包括数据转换单元，设置 于所述FSM中，在读写数据搡作时，利用特定的转换格式对读写数据进行 转换。所述数据转换单元所采用的转换格式为加密格式或者为视频图象转换 格式或者其它的数据转换格式。优选的，所述A T A协议层F S M模块的控制信号来自于嵌入式系统的信号控制端。由于本专利技术只通过一个硬盘控制器就可以完成对ATA硬盘的读写控 制，因此本专利技术不需要复杂的计算机操作系统及其外围电路接口芯片、也不 需要编写专门的软件驱动程序，就可以将数据流以规定的格式储存到硬盘 中，并可以将硬盘中储存的数据读取出以输送到显示装置或其他输出设备， 在不用或者选用计算机系统的情况下都可以实现数据的存储和回放。由于本专利技术省去了计算机操作系统、软件驱动程序及计算机外围电路接 口芯片，使得读写数据的操作更加简单，本专利技术的硬盘控制器完全利用基本 逻辑元件实现，其读写速度之高是复杂的计算机系统无法达到的，所以本专利技术可以极高的比特率存储和读取数据，可以将高速数据流以规定的格式储存 到硬盘中，并可以将硬盘中储存的数据以高速数据流的方式输送到显示装置 或其他输出设备，不用或者选用计算机系统都可以实现其高速数据的存储和 回放，例如大屏幕超高清晰电视活动画面的存入和读取。由于本专利技术直接根据硬盘的技术资料和ATA/SATA协议进行设计，针 对性强，对高速数据储存和回放领域的嵌入式应用有特别好的前景。附图说明图1为本专利技术所述硬盘控制器的结构图；图2为本专利技术的硬盘控制器的 一种应用实施例的系统结构图。具体实施方式下面通过具体实施例和附图对本专利技术做进一步详细说明。 由于目前应用较广的高速大容量外围存储设备为高技术连接(ATA， Advanced Technology Attachment )硬盘以及串口高技术连接(SATA )硬盘。 因此，本专利技术的硬盘控制器是针对ATA硬盘以及SATA硬盘设计的，由于 SATA硬盘为ATA硬盘的一种具体应用，因此本文中将ATA硬盘和SATA 硬盘统称为ATA硬盘，将ATA协议和SATA协议统称为ATA协议。图1为本专利技术所述硬盘控制器的结构图。参见图I，所述硬盘控制器IOO 主要包括ATA协议层有限状态机(FSM)模块101、寄存器组102、和物 理层模块103。所述ATA协议层FSM模块101由ATA协议层的FSM组成，所述FSM 实现了 ATA协议层状态的转换，所述AT A协议层FSM负责AT A协议层的 功能，接收外界的控制信号(主要是读数据信号和写数据信号)，根据该控 制信号以ATA协议控制所述物理层模块103中的各个子模块和所述寄存器 组102,并接收所述各个被控制模块和寄存器组102的反馈信号以推动ATA 协议的进行。所述ATA协议层FSM模块101是硬盘控制器100的中央控制单元，与硬盘控制器100中的寄存器组102、数据收发先入先出(FIFO)模 块113、寄存器读写模块123、处理机输入输出(PIO)物理层传输模块133、 高级存储器直接访问(UDMA)物理层传输模块143、以及多路选择器模块 153都有连接，但是为了表述简洁清晰，图1中只给出了 ATA协议层FSM 模块101与所述其它各个模块的主要信号走向，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬盘控制器，其特征在于，该硬盘控制器包括：　ＡＴＡ协议层有限状态机ＦＳＭ模块，设置有实现ＡＴＡ协议层状态转换的ＦＳＭ，利用所述ＦＳＭ控制物理层模块和寄存器组的数据读写操作；　寄存器组，包括ＡＴＡ协议设定的全局性寄存器，用于根据所述ＡＴＡ协议层ＦＳＭ模块的控制信号寄存数据；　物理层模块，与硬盘连接，用于根据所述ＡＴＡ协议层ＦＳＭ模块的控制信号和寄存器组的寄存数据对硬盘数据进行读写。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雷，徐伟俊，杨鑫，陈先勇，夏宇闻，
申请(专利权)人：北京神州龙芯集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]