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随着信息时代的到来,硬盘已经是信息存储的主要媒介之一,其接口标准也从传统的PATA发展到现在的SATA(Serial ATA)。SATA硬盘与传统的PATA硬盘比较,它具有热插拔、传输速率快、执行效率高等明显优势。SATA2.0是SATA的第二代标准,它使硬盘的外部传输速率理论值从第一代的1.5Gbps提高到了3Gbps。此外,SATA硬盘还具有线缆少而细、功耗低、后向兼容ATA等一系列优点。所以,现在市场上的主流硬盘都是基于SATA2.0接口标准的。如果载有重要资料的硬盘丢失、失窃或者是被有预谋的盗窃,对国家或者企业造成的损失是不可估量的。而国内现在还没有SATA的自主知识产权芯片,所以SATA2.0接口的加解密控制芯片不论是对于国家信息安全还是商业利益都有很高的研究价值和使用价值。本文首先简单分析了SATA2.0协议,包括物理层、链路层、传输层和命令层,并针对本设计所特别关注的部分做了详细的介绍。接着基于数字电路设计的思想,提出了本次设计的系统架构和设计思路,将整个系统划分为物理层接口单元模块(PIU)、发送控制模块(SCM)、接收判断模块(RE)、数据处理模块(DPM)、发送接口引擎模块(SIE)和加解密芯片接口模块(ENCP)。然后,对系统的控制逻辑SCM模块以及数据通路中的ENCP模块的设计和实现做了详细的阐述并给出了各个模块的仿真结果。最后,本文简单介绍了整个系统的验证方案和验证结果以及测试方案和测试结果。本设计在Xinlinx公司的Virtex 5 XC5VLX50T FPGA上实现,经测试已达到项目方的要求:成功在硬盘和主机之间插入了一个加解密控制芯片,能够实时对传输的数据进行加解密并对磁盘读写效率基本无影响,支持和加解密引擎的通信以及可配置密钥。本论文对SATA2.0接口加解密控制芯片的设计与实现方面有一定的理论价值和参考价值。