硬盘接口是计算机系统的一个重要组成部分。随着用户对计算机数据处理速度和读写速度要求的提高,传统的PATA硬盘接口开始暴露出数据传输速度以及数据完整性方面的不足。SATA是一种典型的高速串行通信总线,作为PATA的替代方案,SATA具有优异的电气特性和数据传输速度。SATA接口方案提供了诸多的扩展功能,已经成为市场上主流的硬盘接口总线标准。目前多家国内外知名公司及科研机构对SATA总线投入了巨大精力并相继开发出多款SATA2.0接口控制器IP,获得了极大的社会效益和经济效益。课题以Serial ATA2.5 Golden Specifiction为指导标准,提出了一种全新的SATA II设备接口控制器的核心设计方案。本设计分为物理层、链路层、传输层、应用层,并辅以应用测试接口,完全使用数字逻辑实现SATA II接口的主要功能。本文首先介绍了课题的研究背景、设计目标以及设计难点,继而在SATA2.0协议及硬盘启动技术的基础上对项目设计思路以及系统各模块的功能进行了总体阐述,之后对本人所负责的物理层控制模块、命令层模块以及应用测试接口模块的具体设计和实现进行了详细说明,最后给出了系统的验证与测试方案,并对仿真验证结果以及系统测试结果进行了分析。本设计支持3 Gbps的数据传输速度,提供CRC校验和错误处理功能,支持格式化,数据传输等操作。通过在Xilinx Virtex5 XC5VLX50T FPGA平台上的实际测试,本设计的传输速度已基本达到了商用机械硬盘的速度标准,满足SATA2.0协议的速度和功能要求。