采用VSC7173實現SATA 1：2端口擴展和2：1端口復用

引言
硬盤具有超大容量、可反復擦寫、超高速等諸多優點，它是目前大容量數據存儲、備份應用的理想選擇。硬盤端口從并行連接ATA(PATA)到串行連接ATA(SATA)，其訪問速度和性能得到長足進步。如今，硬盤應用已擴展到多種設備，如硬盤錄像機，各種需要存儲大量數據的便攜設備以及NAS、SAN等數據存儲、備份系統。便攜式應用中，有時需要擴展SATA端口以訪問多個硬盤。而在一些冗余端口應用中需要多個SATA Host端口訪問單個SATA硬盤，因此需要SATA端口復用。采用Maxim公司的VSC7173很容易實現SATA端口的1：2擴展和2：1復用功能。

2 VSC7173簡介
2．1 功能綜述
VSC7173是Maxim推出的一款串行ATA分配器、緩沖器，可為1．5 Gb／s和3．0 Gb／s鏈路實現2：1容錯切換。對于冗余、負載分配非常關鍵的高可靠性存儲子系統，該功能非常適合雙主機(例如I/O控制器)必須連接單端口磁盤驅動器的應用。I／O控制器的輸出復用到串行ATA驅動器；串行ATA驅動器的輸出經緩存，復制到I／O控制器。從一個I／O控制器切換至另一個時，串行ATA鏈路必須使用OOB信號重新初始化。這將通過VSC7173透明傳輸。VSC7173提供驅動遠距離背板和外部電纜所需的預加重、高輸出擺幅，并具有可編程接收靈敏度。
除上述功能，VSC7173還提供單主機連接2個驅動器的1：2端口分配模式(鏈路備份)。典型應用中，串行ATA主機總線適配器(HBA)需要內部和外部連接器，而VSC7173管理HBA與2個連接器間的串行數據。圖1為VSC7173的功能框圖。該器件具有3個SATA端口，分別為Port0、Port1、Port2，通過一些控制引腳可配置端口間的互聯，從而實現端口擴展或復用功能。
2．2 工作模式選擇
VSC7173通過引腳配置選擇工作模式。MODE0、MODE1、PORTSEL0、PORTSEL1 4個引腳的狀態決定VSC7173的工作模式。MODE1決定port1和port0的選擇(PORTSEL0、PORTSEL1)為電平觸發還是邊沿觸發。MODE0決定為選擇的端口功能，低電平時未選端口的輸出關閉，而高電平時，其未選端口的輸出與被選端口一樣。PORTSELD在電平觸發模式下(MODE1為低、PORTSEL為低)控制選擇P0或P1。在邊沿觸發模式(MODE1為高)下控制P0端口的選擇。PORT-SEL1在電平觸發模式(MODE1為低)下必須拉低。在邊沿觸發模式(MODE1為高)中控制P1端口的選擇。

2．3 OOB信號的傳輸與監測
SATA協議中，OOB信號用于Host和硬盤握手并初始化。VSC7173可透明傳輸OOB信號。在輸入端，VSC7173具有可調節OOB信號檢測門限，允許用戶在一定范圍內調節輸入靈敏度。當輸入端檢測到OOB信號后，內部與其連接的輸出端緩沖器關閉，從而實現OOB信號的透明傳輸。通過引腳OOBSEL0和OOBSEL1可設置OOB信號的檢測門限，以調節輸入靈敏度。
2．4 輸出預加重選擇
VSC7173向用戶提供可選擇的輸出預加重。該器件的HIVO、HIV1和HIV2引腳分別控制Port0、Port1和Port2的輸出預加重。當這些引腳拉為低電平時，預加重禁止，工作在正常模式，而拉為高電平時，該器件則工作在預加重模式，此時輸出幅度增加20％～30％。該功能在SATA信號的傳輸線較長時非常有用，能夠改善信號傳輸，使到達終端的信號幅度較好滿足系統的需求。圖2給出了輸出預加重開啟／關閉時的信號幅度對比結果。

3 VSC7173實現SATA端口的擴展
在硬盤錄像機等應用中，除內部配備的硬盤，如提供一個硬盤接口供用戶外接的話，可極大增強設備的靈活性。而用于便攜式設備的主控制器通常僅有一個SATA端口，此時可用VSC7173進行端口擴展，電路如圖3所示。