随着大数据时代的来临,数据存储需求量剧增。NAND Flash因其高性能、高密度、非易失性和低功耗等优点成为目前主流存储介质。单个NAND Flash的容量和速度都远无法达到SSD的大容量和高速的主机接口需求,SSD中普遍使用将多个NAND Flash芯片集成在一起,控制多个芯片并行进行读写操作,来满足固态硬盘的设计需求。目前,PCIe接口的SSD已经进入了企业级市场和消费级市场。与传统SATA接口的SSD相比,具有低延迟、高性能和低功耗的优势。因此,设计负责调度多个NAND Flash芯片操作的多通道闪存控制器以适用于PCIe接口的SSD具有重要的研究意义。本文完成了多通道闪存控制器的设计与实现。多通道闪存控制器与PCIe控制器和DDR控制器共同组成SSD控制器。多通道闪存控制器接收PCIe控制器的命令和数据,经过命令的解析重组和数据的缓存搬移完成对NAND Flash和DDR控制器访问。多通道闪存控制器中有16个NAND Flash通道和一个DDR通道。NAND Flash通道将访问NAND Flash的命令转换为NAND Flash接口的读写时序,完成对NAND Flash的访问。接收到读写命令时,向PCIe控制器或DDR控制器发起读写地址请求和读写数据请求。DDR通道将访问DDR的命令转换为AXI接口时序发送到DDR控制器,完成PCIe控制器和NAND Flash通道对DDR的读写访问。本文设计的多通道闪存控制器17个通道可以并行处理主机命令,Flash通道内可以并行访问NAND Flash的不同Chip,DDR通道支持PCIe控制器和Flash通道并行访问DDR控制器。从而提高了主机访问SSD控制器的效率。本文设计的多通道闪存控制器分为通道仲裁模块、控制接口模块、数据管理模块、Flash命令处理模块、DDR通道模块和Flash控制器IP。其中,通道仲裁模块负责将命令下发到对应通道并接收通道的读写请求。控制接口模块、数据管理模块、Flash命令处理模块和Flash控制器IP组成Flash通道,接收命令和数据完成对NAND Flash的访问。DDR通道完成PCIe控制器和Flash通道对DDR控制器的读写访问。确定了以上子模块设计需求并完成相应的RTL设计。在完成多通道闪存控制器设计之后,提取多通道闪存控制器的验证功能点。完成了多通道闪存控制器的UVM验证平台设计,验证平台基于UVM的标准组件,通过Virtual Sequence来实现对各个组件激励的调度。并基于UVM验证平台完成多通道闪存控制器的功能验证。将验证后的多通道闪存控制器集成到SSD控制器,搭建SSD控制器的UVM验证环境对SSD控制器进行整体仿真。UVM验证环境集成了标准的NAND Flash模型和DDR SDRAM验证IP,正确模拟PCIe控制器中接口IP的行为,完成SSD控制器的功能验证。经验证,所设计的多通道闪存控制器在SSD控制器系统中工作正常,完成了多通道闪存控制器的设计与实现。