随着航天领域技术的不断发展,星上系统对存储器的容量和速率都提出了更高的要求,数据存储设备已经成为星上的关键设备。以多片Nand Flash构建的数据存储系统是目前星上存储问题的主流解决方案。但Nand Flash的接口复杂,开发周期长。相比之下,eMMC具有高集成度大容量、高速率、低功耗等优势。目前,eMMC控制器还没有IP核可供使用。同时,面对星上的辐射空间环境,存储器必须采取有效的方法来进行抗辐射防护。针对以上问题,本文使用具有并行、高速特点的FPGA作为其控制器来构建星上高速、大容量存储的方案。首先,在设计eMMC控制器之前,本文对eMMC的工作特性以及eMMC5.1协议规范进行了深入研究,归纳提炼出了eMMC控制技术的重点,尤其是对数据的读写和命令的发送与接收等核心内容进行了详细的介绍。为控制器的系统设计奠定了坚实的理论基础。其次,在eMMC5.1协议关键内容的掌握基础之上,构建出eMMC控制器的整体方案,并采用“自顶向下”的思想对各个模块进行了RTL建模。设计出了初始化模块、主控制模块、可靠的数据读写驱动模块;设计了时钟切换模块、时钟隔离模块保证系统的稳定性。设计了地址均衡控制模块降低坏块的几率;设计了具有防读写冲突、类FIFO封装的用户接口模块,方便用户使用。再次,面对星上的辐射空间环境,本文采用三模冗余和刷新相结合的方式对控制器系统进行防护;另外采用EDAC技术汉明编码对数据进行保护。三种方法相结合起来共同防护eMMC存储系统,大大降低了SEU对存储系统的损害。最后,在仿真和板上调试两方面对控制器系统进行了验证。验证结果表明本文以Xilinx XC7A100T为控制核心的星上eMMC存储设备,具有单板64G大容量、单沿模式下45.7MB/s的读速率、8MB/s的写速率、抗SEU干扰、用户接口简单的特点,满足星上存储设备的各项技术指标。