当前,在雷达、电子通信、医学影像等领域,存储模块作为系统的重要组成部分很大程度上影响其整体性能,同时系统还需要对存储的数据进行回放处理。随着信息技术的发展,很多应用场景对存储设备提出了高速实时存储及大存储容量等新要求。而SATA接口的固态盘正逐渐发展为主流存储设备。因此,研究基于固态盘的数据存储与回放技术具有重要意义。论文主要完成以下工作。研究了SATA协议各层的功能与结构。重点研究了物理层的带外信号、初始化过程,链路层的原语、编码/解码、加扰/解扰、检验过程,传输层的帧结构、寄存器以及应用层DMA传输模式的工作机理。论文采用Xilinx公司搭载V5芯片的ML507评估套件作为硬件开发平台,利用ISE软件对SATA固态盘控制器进行分层设计。物理层利用GTX串行收发器完成串并转换功能,设计带外信号控制模块完成初始化功能。链路层和传输层基于传输状态变化设计状态机和相应功能模块。应用层利用FPGA存储操作信息完成回放模块设计。最后通过仿真验证各层设计的正确性。在此基础上,依据设计的整体架构,完成控制器设计。利用ML507评估套件与三星SSD850固态盘组成存储系统,对系统性能进行整体测试。通过在线逻辑分析仪(ChipScope)对传输过程中的信号进行分析。结果表明:经过多次测试,数据存储回放准确,控制器读写速度达到240MB/s,达到设计目的,设计的控制器具有一定的应用价值。