SATA2.0接口是传输速率达到3Gbps的串行接口,协议采用了吉比特以太网结构和8b/10b编码技术,在数据线上采用LVDS NRZ串行数据流传输数据,同时还支持NCQ(本地命令队列)、端口复用器、交错启动、热插拔等一系列的技术特征。该总线使得数据传输更加快速和稳定可靠,在存储领域特别是在硬盘领域被广泛采用。 信息时代的到来,数据存储和保护的需求与日俱增。基于硬件的加密方式由于其速度快,具有安全可靠的密钥存储方式已成为数据加解密的发展趋势。将硬盘加密和SATA接口结合起来进行设计和研究,实现基于硬件的硬盘加密控制器,完成带SATA2.0接口的加解密控制电路设计具有重要的使用价值和研究价值。 本文介绍了SATA2.0协议和ATA/ATAPI-6指令集,包括物理层、链路层、传输层和命令层分析、四种传输协议和常用命令分析,还提出了在设计中需要注意的地方,包括上层协议和功能的选择等,并且提出了具体实现中需要对协议进行修改的地方和原因。描述了SATA2.0加解密控制芯片的系统设计,包括应用环境、规格设计和总体模块划分,剖析了芯片设计的难点及其解决方法,并提出了芯片设计框图。最后对各模块的实现均作了具体的论述。 该芯片采用Synopsys公司的SATA VIP辅助验证,并采用Xilinx公司的FPGA作为最终实现。文中给出了系统验证和测试的环境及结果。测试结果看出：芯片的核心功能单元，即接收判断模块、发送控制模块、数据处理模块和发送接口引擎都能正常的工作,并能进行数据传输。 文中所讨论的芯片设计方法等已在论文作者参与的SATA2.0加解密控制芯片项目中实现。在Xilinx V5 FPGA上工作正常,性能良好,达到性能指标要求。本文在SATA加解密控制芯片设计与实现方面的研究成果,具有通用性、可移植性,有一定的理论及经济价值。