SATA(Serial ATA)是一种高速的串行总线,采用点对点的传输方式,具有支持热插拔、纠错能力强、传输速度快等特点。SATA1.0总线的传输速度是150 MB/s,SATA2.0总线的传输速度是300 MB/s,最新一代SATA3.0总线的传输速度可达600 MB/s,在研的SATA4.0总线有望达到1.2 GB/s。与PATA(Parallel ATA)接口不同,SATA接口使用2根差分信号线收发数据,克服了并行数据在高速传输过程中的串扰现象。鉴于SATA总线技术的种种优点和发展前景,本文提出了一种基于FPGA的SATA3.0主机端控制器的设计方法。本文详细分析了SATA3.0协议,将协议分为物理层、链路层、传输层和应用层,并对每层的结构和功能进行了论述。首先,使用Xilinx公司FPGA芯片集成的千兆级串行数据收发器,基于Verilog HDL语言完成了协议的物理层设计,通过Modelsim仿真表明,该物理层模块可以收发6 Gbps的比特流数据,同时完成了数据的并串、串并转换。其次,使用Verilog HDL语言完成了协议的链路层设计,并分别对CRC校验、加扰、解扰等模块进行了仿真,仿真结果表明,该链路层模块可以以600 MB/s的速度处理数据并成功实现了数据的CRC校验、加解扰以及流量控制。最后使用Verilog HDL语言完成了协议的传输层设计,并对其进行了仿真,仿真结果表明,该传输层模块成功实现了数据的封装和解析。本文通过实现SATA3.0协议的物理层、链路层和传输层,完成了基于FPGA的SATA3.0主机端控制器的设计,设计的主机端控制器可以以6 Gbps的速度与SATA3.0硬盘进行基本的数据传输并能保证数据在传输过程中的准确性。