随着高速图像传感器在航空、航天等测试领域的广泛应用,图像传感器的帧频和分辨率也得到了显著地提升,随之而来的是数据量的激增,这对图像存储器带来了极大的挑战。为了对高分辨率、高频帧的图像传感器输出的海量数据进行可靠的存储,设计了一种基于SATA(Serial ATA)接口的高速图像存储器。本文首先根据存储器的各项设计指标以及相关技术进行了系统总体方案设计。存储器以Xilinx公司的Spartan-6系列FPGA(Field-Programmable Gate Array)作为核心处理器,使用Camera Link接口采集工业相机输出的高速图像数据,利用DDR3存储器作为高速缓存解决了海量图像数据的跨时钟域传输问题,结合FPGA内部的GTP高速串行收发器实现了SATA控制器,并将图像数据存入SATA接口的固态硬盘之中,克服了传统高速存储器体积大、速度慢以及抗干扰能力差的缺点,并可以通过千兆以太网接口将存储的图像数据上传至PC机进行进一步的分析与处理。然后,根据存储器系统的总体设计方案进行了硬件设计以及FPGA逻辑设计,并且重点介绍了SATA协议中物理层、链路层、传输层以及命令层的FPGA实现方法。最后,在存储器系统硬件平台的基础上,使用Chipscope、IBERT等FPGA在线调试工具,对SATA链路信号质量以及读写正确性进行了测试,并利用工业相机的测试图像进行图像回读显示测试。最终测试结果表明,本文设计的高速图像存储器实现了对Camera Link接口输出图像数据的高速传输与存储,存储速度可以达到160MB/s,具有一定的实用价值和应用前景。