CN105161132A - 一种基于FPGA的NVMe SSD只读保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FPGA的NVMe？SSD只读保护方法，属于硬盘数据读写领域，本发明要解决的技术问题为硬盘操作过程中对数据的损坏。该方法为将CPU控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路集成在FPGA上，FPGA上还设置有USB和SATA/eSATA接口；CPU控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路依次串联连接，NVNESSD通过接口电路与FPGA连接；CPU在FPGA中进行写保护以及读取操作。本发明CPU通过FPGA上的接口与NVME？SSD直接互联，在FPGA上进行完整的数据保护。
Description
技术领域
本发明涉及硬盘数据读写领域，具体地说是一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护方法。
背景技术
近年来，随着信息网络的快速发展，对硬盘的速率追求日益增加，基于PCIE（英文全称为PeripheralComponentInterconnectExpress，中文翻译为高速外围组件互联）接口的NVMeSSD应运而生，在数据存储，备份以及分析中都需要对源数据进行很好的保护，但是由于计算机并不是具备所有存储设备的接口，所以往往会用的一些转接装置。现有的各种转接装置往往都是即插即用，在数据通道没有建立或者数据读写不稳定时对存储设备供电会造成存储设备的损坏。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种基于FPGA（英文全称为Field－ProgrammableGateArray，中文翻译为现场可编程门阵列）的NVMe（英文全称为Non-VolatileMemoryExpress，中文翻译为快速非易失性存储）SSD（英文全称为：SolidStateDisk，中文翻译为固态硬盘）只读保护方法，来解决对硬盘操作过程中对数据的损坏问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护方法，将CPU（英文全称为CentralProcessingUnit，中文翻译为中央处理器）控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路集成在FPGA上，FPGA上还设置有USB（英文全称为UniversalSerialBus，中文翻译为通用串行总线）和SATA(英文全称SerialAdvancedTechnologyAttachment，中文翻译为串行高级技术附件)/eSATA(英文全称ExternalSerialAdvancedTechnologyAttachment，中文翻译为外部串行高级技术附件)接口；CPU控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路依次串联连接，NVMeSSD通过接口电路与FPGA连接；CPU在FPGA中进行写保护以及读取操作。
进一步的，CPU控制单元中，CPU对DMA（英文全称为DirectionalMemoryAccess，中文翻译为直接内存访问）传输状态机进行配置，DMA包括读操作、写保护操作以及仲裁；DMA运行步骤为，初始条件下，DMA处于复位状态，通过读取DMA信息标示符来判断当前是否处于空闲状态，并从内部读取DMA控制信息，并相应的进行读操作或写保护操作。
进一步的，PCIE设备只读单元包括IP（英文全称为InternetProtocol，中文翻译为网络之间互连的协议）模块，IP模块连接CPU控制单元。
进一步的，接口电路的一端设置有SFF-8639接口，SFF-8639接口连接NVMeSSD；接口电路的另一端设置有USB3.0接口和SATA/eSATA接口。
进一步的，CPU通过USB3.0接口和SATA/eSATA接口对NVMeSSD进行读操作。
进一步的，CPU通过SFF-8639接口对NVMeSSD进行写保护操作。
本发明的一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护方法和现有技术相比，具有以下有益效果：本发明中CPU通过FPGA中SFF-8639接口直接连接NVMeSSD，在FPGA中通过程序进行写保护操作，并通过USB和SATA/eSATA接口进行读操作，读取速率快，通过FPGA实现CPU与NVMeSSD数据的直接互联，对数据实现完整保护；同时数据通道稳定，提高了数据在传输过程的稳定性。
附图说明
图1为本发明中FPGA架构及CPU控制单元；
图中，DMARead表示DMA读操作，DMAWrite表示DMA写操作，DMAControl表示DMA仲裁,Common表示公用信号，DATA表示数据信号。
具体实施方式
下面结合图1对本发明作进一步说明。
一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护设计方法，将CPU控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路集成在FPGA上，FPGA上还设置有USB和SATA/eSATA接口；CPU控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路依次串联连接，NVMeSSD通过接口电路与FPGA连接；CPU在FPGA中进行写保护以及读取操作。
其结构包括CPU控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路。
CPU控制单元是设计方法的核心，具有PCIE协议分析转换，实现数据传输功能。控制数据传输流向，数据传输过程中格式转换及封装，对传输的数据进行校验。对DMA传输状态机进行配置，DMA主要分为读操作、写保护操作以及仲裁3部分。初始条件下，DMA处于复位状态，通过读取DMA信息标示符来判断当前是否处于空闲状态，并从内部读取DMA控制信息，并相应的进入读操作或写保护操作。以CPU读外部存储器为例，CPU读FPGA外部存储器时，FPGA将发出对CPU的DMA写请求，并当DMA完成读操作后，等待PCIE接口发送DMA数据包，并由中断标志位判断是否开启PCIE中断。而对于写操作时，CPU控制与PCIE设备完成命令交换，但对于写入的数据进行丢弃，起到保护原数据的作用。
PCIE设备只读单元，FPGA的PCIE硬核IP包含处理层，链路层和物理层所要求的全部功能，以及大多数的可选功能。只需在IP常数设置中经过简单的参数设置即可生成全功能的IP模块；与CPU控制单元进行交互，将读取设备的命令传递，控制传输NVMeSSD读数据的传递；对写入命令进行控制，保持CPU正常状态，控制写入数据，不对NVMeSSD进行写入操作。
接口电路，在PCIE端为SFF-8639接口，支持NVMeSSD；在终端接入具有USB3.0和SATA/eSATA高速接口，具有较高的通用性和数据传输速率。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (6)
1.一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护方法，其特征在于将CPU控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路集成在FPGA上，FPGA上还设置有USB和SATA/eSATA接口；CPU控制单元、PCIE设备只读单元、接口电路依次串联连接，NVMeSSD通过接口电路与FPGA连接；CPU在FPGA中进行写保护以及读取操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护方法，其特征在于CPU控制单元中，CPU对DMA传输状态机进行配置，DMA包括读操作、写保护操作以及仲裁；DMA运行步骤为，初始条件下，DMA处于复位状态，通过读取DMA信息标示符来判断当前是否处于空闲状态，并从内部读取DMA控制信息，并相应的进行读操作或写保护操作。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护方法，其特征在于PCIE设备只读单元包括IP模块，IP模块连接CPU控制单元。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护方法，其特征在于接口电路的一端设置有SFF-8639接口，SFF-8639接口连接NVMESSD；接口电路的另一端设置有USB3.0接口和SATA/eSATA接口。
5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的NVMeSSDSSD只读保护方法，其特征在于CPU通过USB3.0接口和SATA/eSATA接口对NVMeSSD进行读操作。
6.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的NVMeSSD只读保护方法，其特征在于CPU通过SFF-8639接口对NVMeSSD进行写保护操作。
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