OpenCoresのSATAコントローラで遊んでみた

パソコンでは普通に使っていて馴染み深いSATAなディスクですが，FPGAから使おうと思うと，なんだか敷居が高い気がする…と，ずっと指をくわえていたのですが，OpenCoresにコントローラがコミットされているのを見つけたので，試してみました．

ちなみに，試してみたのは，Serial ATA Host Bus Adapter Core for Virtex 6 です．

0. 準備
1. とりあえず，動かしてみる
2. もっとSATAる!!
3. ちなみに

0. 準備

OpenCoresのコアはVirtex-6を想定して作ってあるようなので，ML605で実験することにします．

しかし，ML605にはSATAコネクタがありません．

UCFファイルをみてみるとOpenCoresの人は，FMCからRocket I/Oを引き出しているようですが，たとえば，Avnetから購入するようなボードだと7万円くらいします．

手軽なRocket I/OといえばPCIe!!

ということで，aitendoで250円でうっているソケットを使って適当に接続してみました．(社長が動くんじゃない？って言ってたし…)

接続部分をアップで撮影したのが，次の写真．デザインゲートウェイの変換基板を参考に直列にコンデンサを入れてみました．

1. とりあえず，動かしてみる

MicroBlazeで動作させるように作っているようですが，面倒なのでコアの入出力ポートに外からUDPでアクセスできるようにして動作を確認してみることにします．

モジュールの構成図は，こんな感じ．

DPパケット化する部分は，JavaRockで，↓のようにかけますね．

あ，objっていうのが，sata_coreに対応するJavaRock上のインスタンスで，send_bufがUDPパケットを生成するためのバッファです．

private int get_status(){
  int i = 0;
　if(obj.ready_for_cmd == true){ send_buf[i] = 1; }else{ send_buf[i] = 0; }
  i++;
  if(obj.sata_core_full == true){ send_buf[i] = 1; }else{ send_buf[i] = 0; }
  i++;
  if(obj.sata_core_empty == true){ send_buf[i] = 1; }else{ send_buf[i] = 0; }
  i++;
  send_buf[i] = obj.sata_dout;
  i++;
  send_buf[i] = obj.sata_timer;
  i++;
  return i;
}

で，合成して，ホストPCからコアにアクセスしてみると

2. もっとSATAる!!

とりあえず，動作することが確認できたので，あとはアプリケーションで使うだけ！

ちなみに，SATAコントローラとのデータのやり取りはFIFOで

sata_din_weをアサートしているときクロックが立ち上がる度にsata_dinがFIFOにつっこまれる
sata_dout_reをアサートしているときクロックの立ち上がる度にsata_doutからデータが出力される

という使い方になっています．

…Javaでは書きづらいよ．

というわけで，ここだけVHDLで書いて，Javaからはメモリアクセスに見えるようにしました．

配列アクセスでSATAコントローラとデータをやり取りできます．

objがsata_coreに対応するインスタンスで，recv_bufがUDPパケットとして受信したペイロードです．つまり，これは，受信したパケットをSATAディスクに吐き出すメソッド，です．

private int set_data(int offset, int len){
  if(obj.push_to_fifo_busy == true){ return 0; }
  if(obj.sata_core_full == true){ return 0; }
  int length = len;
  if(length > 1024){ length = 1024; }
  for(int i = 0; i > length; i++){
    obj.inbuf[i] = recv_buf[i+offset];
  }
  obj.push_to_fifo_req = true;
  obj.push_to_fifo_req = false;
  return length;
}

とか．

フラグ操作が，ちょっとJavaっぽくないですか？まあ，許してください．

というわけで，SATAにFPGAでアクセスできるようになったので，いろいろ試してみたいと思います．