SATA协议简介

SATA是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口，以连续串行的方式传输数据，支持热插拔，主要用于SATA主机与大容量存储设备之间的数据传输。

目前，SATA一共发展了三代，分别为SATA1、SATA2和SATA3，向后兼容，每一代SATA具有相应的传输功能定义，并且它们的传输速率也不尽相同。SATA1的传输速率只有150MB/s，SATA2扩展为300MB/s，SATA3将端口的传输速率提升至6Gbit/s。

SATA3协议一共分为五层：应用层、命令层、传输层、链路层和物理层。由于命令层包含于应用层，因此在某些文献中，将应用层和命令层进行了合并，统称为应用层，这样SATA3协议一共分为四层。根据SATA接口协议，SATA主机端和设备端实现通信时，各层之间进行对等交互。

本文对SATA协议做简单介绍。

应用层：负责所有ATA命令的解析和执行，向处理器报告硬盘的运行状态，发起数据读写请求，完成硬盘工作模式的设置和读取等。

命令层：负责解析ATA指令，做出相应的回应，并指导传输层构建FIS。

传输层：负责构建和解析FIS，完成组帧和解帧，调整命令层和链路层之间的数据格式，完成主机和设备的命令交互和数据传递。

链路层：SATA链路层执行过程为：主机端发送数据，计算其32bit的CRC校验和，并将该校验和与发送的有效数据进行加扰，放在有效数据帧的最后一帧，经过8B/10B编码后传输至物理层；设备端接收数据，对接收的有效数据进行8B/10B解码以及解扰操作，计算本组数据的CRC校验和，并与设备端接收的校验和比较。

物理层：物理层位于协议的最底层，其功能是通过OOB(Out-of-Band)信号的检测以及原语交互，实现主机端控制器与设备端控制器的链路初始化和速度协商，并将主机和设备的链路状态向链路层反馈，建立数据通道，实现串并转换、并串转换等操作。目前，Xilinx的高速收发器可支持物理层设计与实现，并且包含了8B/10B编解码等功能。