近年来,随着航空航天领域研究的发展,尤其在小型无人机航拍等领域,对图像存储系统提出了越来越高的要求,为了解决高性能探测器产生的图像数据高速实时存储,并且将图像存储系统从以前的多机系统发展为便于携带、集成化程度更高的片上系统。本论文采用适合用作便携式图像存储系统的媒介SATA接口硬盘,它相对于现有的存储介质有容量大、传输速率高、价钱便宜、掉电数据不遗失等诸多优点。本论文重点分析了SATA2.0协议的物理层和链路层,分析协议的实现过程,并构建状态机。然后分析了Kintex-7系列FPGA的资源特点,并利用芯片上的硬核GTX完成物理层的设计,根据协议构建的状态机,编写Verilog来实现链路层的各个模块,并进行了仿真测试。最后在Kintex-7开发板平台上进行验证性测试,基本上达到了SATA2.0协议要求,速率可达250MB/s。目前SATA2.0协议已在计算机存储领域应用广泛,但是国内在将成像系统与图像存储系统集成化、小型化方面还处于起步阶段,因此,使用FPGA实现SATA2.0协议便携式图像存储系统具有重要的意义,而且今后也方便此系统向更高代协议发展,具有很重要的工程使用价值。