采用FPGA和DSP直接控制硬盤實現存儲控制的方法
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4.3 DMA操作流程
DMA操作與I/O操作相似，流程見圖4，首先應向硬盤發送命令參數，將要讀寫的扇區數目寫入 Sector count register，將扇區的邏輯地址寫入LBA High register、LBA Mid register和LBA Low register，將要接收命令的設備號寫入Device register。將命令READ DMA或 WRITE DMA寫入Command register后，在400ns內Status register的值并不可靠，所以需等待400ns才能讀取Status register，這段等待時間可以通過讀取Alternate Status register和Error register度過，讀取的數值應被丟棄。當狀態寄存器值為58h時主機應給出DMA初始化時序開始傳輸數據。本文引用地址：http://www.104case.com/article/191820.htm
圖4 DMA操作流程圖
5 設計中的重點
5.1 采樣率問題
數據采集及存儲系統一般都有采樣率要求，采樣率一般要求大于50K，才能滿足快速實時采集數據的要求。本系統中速度較慢的環節是硬盤存儲環節，硬盤接口設計存盤速度為7.8Mbyte/S，顯然采集速率與存盤速率并不匹配，解決的措施為采用一片 FIFO作為數據緩沖區。由于對硬盤操作過程中，需不斷查詢其狀態，而硬盤狀態改變時間又不確定，所以要選用存儲深度較大的FIFO作為緩存，IDT公司的72V2101滿足設計要求[5]。工作時數據直接將數據寫入FIFO，FPGA查詢FIFO的狀態，為非空時，協調DSP訪問硬盤，進行存儲操作，這樣采用FIFO作為緩存的方案解決了速率匹配問題[4]，當采樣率為80k時，數據流為5Mbyte/S，本系統設計存盤速度為7.8Mbyte/S，可以滿足80K以內數據采樣率系統的存盤要求。
5.2 硬盤存儲地址問題
硬盤中數據如何存儲是本設計中另一個重點問題，主要考慮文件存儲的地址及文件目錄情況。本設計中硬盤文件的存儲采用FAT32文件系統，引導扇區記錄了文件分配表的地址、個數、大小、簇的大小等信息。文件邏輯地址＝數據段起始地址＋（簇號― RootClus）×SecPerClus；數據段起始地址＝BPB地址＋RsvdSecCn＋FATSz32×NumFATs。）文件目錄設計采用短文件名，每個文件名和相關信息占用32字節，每個磁盤第2簇為目錄區，因使用短文件名無子目錄，所以當每簇為16扇區時目錄區共可儲存256個文件名。
6 結束語
本系統數據存儲量較大，較傳統使用工控機進行數據存儲功耗較低，適合于工作環境局限、系統要求具有自動內記功能的工況下。本系統已經應用于某信號采集設備中，實踐證明可滿足使用要求，系統工作穩定，沒有數據溢出現象。當然本系統還有一定不足，如不能存儲任意長度數據文件，只能存儲40M長度文件，還需進一步完善。
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