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串行高级技术附加装置(SATA)作为新一代的硬盘接口总线,具有更高的数据传输速率:SATA1.0(1.5Gbit/s)、SATA2.0(3.0Gbit/s);采用原生命令队列(NCQ)机制提高了命令的执行效率;支持数据和命令的CRC校验,具有更高的数据传输可靠性。因此SATA接口总线在大容量数据存储领域具有广泛的应用,已经成为目前最主流的硬盘接口总线。另外,目前愈演愈烈的信息泄露事件使得人们对信息安全的需求也日益迫切。本文正是针对以上技术发展及需求,提出并实现了一种硬盘数据安全的解决方案。将SATA2.0接口总线技术与分组密码算法技术结合起来实现了硬盘的硬件加解密。主要内容包括:首先,在论文中详细研究了SATA2.0接口总线协议,分析了ATA命令集,特别是PIO和DMA命令的交互过程,同时对SATA2.0原生命令队列协议进行了透彻的解析。其次,实现了基于SATA2.0接口的可配置加解密系统设计。即在主机SATA接口和硬盘SATA接口之间实现一桥接系统,从用户的角度来看,完成主机与硬盘之间数据加解密后的透明传输。该系统支持SATA2.0接口传输协议的原语及高速数据传输,允许用户对密钥以及密码算法进行重配置。重点介绍了基于ROCKET GTP以及带外信号(OOB)技术进行SATA2.0物理层设计的过程。最后,提出了一种适用于大容量高速数据传输系统测试的方法。利用Xilinx ChipScope Pro工具灵活的设置触发条件、定位并捕获错误情况下的测试数据,将该数据作为测试激励导入仿真软件复现错误情况,进而解决问题。这一方法在本系统测试过程中得到了运用,取得了良好测试效果。本课题的研究成果已经在Xilinx ML505开发板上进行充分验证测试,具有较好的应用参考价值。