信息时代的到来,信息数据存储的需求与日俱增。人们对保护硬盘数据免受侵害的关注程度也越来越高。硬盘数据加密是当前保护硬盘数据的主要趋势和手段。软件加密方法虽然安装方便,但是破译简单,占用较多系统资源。硬件加密方法不依赖系统资源,且具有可靠的密钥管理方式。目前,国外只有一款硬盘加密芯片,国内没有相关芯片产品,因此硬盘加密卡设计具有重要的应用和研究价值。本文围绕基于FPGA芯片的ATA硬盘加密卡的设计和实现,首先从FPGA芯片的选择、ATA接口和JTAG接口的电路设计、I/O口管脚的选择等方面阐述了ATA硬盘加密卡板卡的设计原理,并介绍了加密卡系统的连接情况。其次,详细分析了ATA协议,包括各个寄存器及其编址、常用命令以及四种数据传输方式,并描述了操作系统中常用命令的执行流程。再次,在分析系统中各种传输方式使用情况的基础上,详细阐述了加密卡电路设计中的难点,提出了加解密电路的设计框架和实现方法。接着,进一步详细描述了数据处理电路中的DES算法和CRC算法的电路设计方法和针对DMA、PIO数据传输模式的协议控制电路的设计和实现。最后,对加密卡性能和数据传输时间进行了测试和分析。此外,本文介绍了EDA设计流程,并对加密卡电路中关键技术给出了Verilog语言的示意程序。