SATA是一种高速的串行总线,采用点对点方式进行数据传输,内置数据/命令校验单元,支持热插拔,具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)传输速度。目前SATA2.0应用广泛,相较于SATA1.0还支持NCQ(原生命令队列)、端口多路器(Port Multiplier)、交错启动(Staggered Spin_up)、热插拔等一系列的功能。随着我国信息化发展进程加快,信息化覆盖面扩大,信息安全问题也随之增多,数据存储和保护的需求与日俱增。基于硬件的加密方式因其速度快、密钥保存方式安全可靠等优点,逐渐成为存储数据加密的发展趋势。本文将硬盘数据加密和SATA2.0接口相结合进行研究,并基于FPGA实现了带有SATA2.0接口的硬盘加密桥IP,对于研究硬盘高速串行接口的加密桥具有重要的价值。本文分析了PATA和SATA两种协议之间的差异,深入研究了SATA2.0协议和ATA/ATAPI-6指令集,包括物理层、链路层、传输层和应用层分析。阐述了Xilinx公司的Virtex-5 ? GTP的结构框图以及其工作原理。重点研究了SATA2.0加密桥接口IP的系统设计,分析了加密桥的原语传输方式和帧传输方式等。详细介绍了SATA2.0加密桥接口的系统中各个单元的工作原理,阐述了在实现过程中应注意的要点。设计SATA加密桥控制器IP,依照设计流程,规划硬件功能,制定接口信号和相关时序,再利用硬件描述语言编写代码描述电路,通过验证保证描述电路功能符合协议要求。设计电路时不仅要考虑面积与功耗影响,更重要的是保证设计完全正确。很多指导性原理和经验可作为设计参考,从源头增强设计鲁棒性。其次对设计进行充分验证也是保障的必要手段之一。因此,本文还介绍了系统验证。加密桥控制器IP在Xilinx公司的Virtex-5? FPGA上工作正常,性能良好,已达到设计的性能指标。本文对于SATA2.0加密桥控制器的研究具有一定的工程设计参考价值。