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该文阐述了一个可靠的、完全兼容ATA/ATAPI-5协议的ATA主机控制器IP的研究与设计.利用这个IP与一个基于USB2.0协议的IP电路,在嵌入式微处理器的控制下,可以实现USB接口到ATA接口的适配器方案.该文所设计的ATA主机控制器IP提供了标准的ATA接口、微处理器接口及FIFO控制器接口,适合集成于大规模的SoC(System on Chip)系统.该ATA接口支持PIO(Programmable Input-Output)、MDMA(MultiwordDMA)、UDMA(Ultra DMA)三种传输方式,目前最高数据传输速率可达到33MB/s.按照数据传输速度来分,PIO传输方式可分为五种传输模式,MDMA和UDMA传输方式也分别支持三种传输模式.在微处理器的控制下,该IP电路可根据所连接ATA设备的最大数据传输速率实现传输方式和模式的自动选择.该IP主要包括了数据流控制模块电路、PIO传输状态机、MDMA传输状态机、UDMA传输状态机、微处理器(MCU)接口控制器电路及FIFO控制器接口电路等6个部分.数据流控制模块电路主要负责对数据的处理,实现ATA接口与FIFO控制器接口及微处理器接口之间的数据传输.PIO、MDMA及UDMA三个传输状态机电路分别用来控制不同传输方式的数据传输.MCU接口控制器电路主要是控制该IP中所有寄存器的读写以实现某种操作.FIFO控制器电路则是用来建立ATA主机控制器IP和外部FIFO控制器之间的数据传输通道.该IP电路所有源代码采用VerilogHDL进行设计,并通过了逻辑验证和后仿真,进行了FPGA验证,完全符合ATA/ATA-5协议.使用UMC 0.25μm的标准单元进行了综合和自动布局布线,综合出来的电路门级网表为1.49万门(包含其中的SRAM模块),动态功耗为128mW.物理版图的面积为755.70μm×750.20μm.