基于USB总线的硬盘测试设备设计-仪器仪表工程专业论文.docx

THE DESIGN OF A TEST EQUIPMENT OF HARD DISK DRIVE BASED ON USB BUS A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Instrument and Meter Engineering Author: Fei Zheng Advisor: Asst.Prof.Yuan Yuan School : School of Automation Engineering 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 要 摘 要 基于 USB 总线的硬盘测试设备实现了 SCSI/SATA/IDE 协议到 USB 协议的 转化，完成了通过 USB 接口进行硬盘的读写测试。文章重点从系统的总体方案设 计、硬件系统电路的搭建、系统逻辑电路的设计三个方面，对硬盘测试模块的整 个设计做了详细的介绍。完成的工作主要有以下几个方面： 1、总体方案设计。先对各自硬盘接口进行协议分析，对其市场应用进行调 查与研究，进行芯片选型，完成系统架构搭建，完成电路原理图的设计。 2、硬件电路设计。重点介绍了 USB-SCSI 协议转换电路的设计，其中主要有 USB 接口电路、FPGA 配置电路、SCSI 协议控制器电路、硬盘接口电路的设计， 并对电路板绘制过程中遇到的问题进行了分析总结。USB 接口电路选择了技术成 熟的 USB 接口专用芯片，SCSI 协议处理器采用了使用微处理器和 DMA 接口结 构的 FAS366U 芯片，FPGA 担任微处理器和 DMA 控制器功能，从而实现整个系 统的测试功能。 3、数字逻辑电路设计。基于 USB 总线的硬盘测试模块的关键在于对硬盘的 快速读、写操作。使用 Verilog HDL 语言对 FPGA 芯片编程实现外部微处理器及 DMA 控制器功能，并设计异步 FIFO 完成数据传输。由于 FPGA 芯片的内部速度 很高，比起单独的微处理器、DMA 控制器、存储芯片，不但使系统设计更灵 活，而且传输性能更好，反应速度更快。在逻辑设计中，重点对时钟电路模块、 数据传输控制模块、计数器模块的设计进行了详细的阐述，实现了对硬盘的读写 测试。 4、软、硬件联机调试。测试结果表明，硬盘测试模块工作正常，上位机可 以良好的控制测试模块，来完成硬盘的读写测试，工作可靠、性能良好。 关键字：USB 总线，FPGA，SCSI 控制器-FAS366U，DMA 控制器，FIFO。 I ABSTRACT ABSTRACT A hard disk drive (HDD) test equipment based on USB bus achieve the SCSI / SATA / IDE to USB protocol conversion and accomplish the reading and writing test of hard disk drive through the USB interface. The articles focuses on the general scheme of the system design, construction hardware circuit, system logic circuit design of three aspects to elaborate the entire design of HDD test module. The main work accomplished in the following aspects: The overall design. At first, doing an analysis of the protocol of different hard