采用VSC7173實(shí)現(xiàn)SATA 1：2端口擴(kuò)展和2：1端口復(fù)用

 引言
    硬盤具有超大容量、可反復(fù)擦寫(xiě)、超高速等諸多優(yōu)點(diǎn)，它是目前大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份應(yīng)用的理想選擇。硬盤端口從并行連接ATA(PATA)到串行連接ATA(SATA)，其訪問(wèn)速度和性能得到長(zhǎng)足進(jìn)步。如今，硬盤應(yīng)用已擴(kuò)展到多種設(shè)備，如硬盤錄像機(jī)，各種需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的便攜設(shè)備以及NAS、SAN等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份系統(tǒng)。便攜式應(yīng)用中，有時(shí)需要擴(kuò)展SATA端口以訪問(wèn)多個(gè)硬盤。而在一些冗余端口應(yīng)用中需要多個(gè)SATA Host端口訪問(wèn)單個(gè)SATA硬盤，因此需要SATA端口復(fù)用。采用Maxim公司的VSC7173很容易實(shí)現(xiàn)SATA端口的1：2擴(kuò)展和2：1復(fù)用功能。

2 VSC7173簡(jiǎn)介
2．1 功能綜述
    VSC7173是Maxim推出的一款串行ATA分配器、緩沖器，可為1．5 Gb／s和3．0 Gb／s鏈路實(shí)現(xiàn)2：1容錯(cuò)切換。對(duì)于冗余、負(fù)載分配非常關(guān)鍵的高可靠性存儲(chǔ)子系統(tǒng)，該功能非常適合雙主機(jī)(例如I/O控制器)必須連接單端口磁盤驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用。I／O控制器的輸出復(fù)用到串行ATA驅(qū)動(dòng)器；串行ATA驅(qū)動(dòng)器的輸出經(jīng)緩存，復(fù)制到I／O控制器。從一個(gè)I／O控制器切換至另一個(gè)時(shí)，串行ATA鏈路必須使用OOB信號(hào)重新初始化。這將通過(guò)VSC7173透明傳輸。VSC7173提供驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)距離背板和外部電纜所需的預(yù)加重、高輸出擺幅，并具有可編程接收靈敏度。
    除上述功能，VSC7173還提供單主機(jī)連接2個(gè)驅(qū)動(dòng)器的1：2端口分配模式(鏈路備份)。典型應(yīng)用中，串行ATA主機(jī)總線適配器(HBA)需要內(nèi)部和外部連接器，而VSC7173管理HBA與2個(gè)連接器間的串行數(shù)據(jù)。圖1為VSC7173的功能框圖。該器件具有3個(gè)SATA端口，分別為Port0、Port1、Port2，通過(guò)一些控制引腳可配置端口間的互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)端口擴(kuò)展或復(fù)用功能。
2．2 工作模式選擇
    VSC7173通過(guò)引腳配置選擇工作模式。MODE0、MODE1、PORTSEL0、PORTSEL1 4個(gè)引腳的狀態(tài)決定VSC7173的工作模式。MODE1決定port1和port0的選擇(PORTSEL0、PORTSEL1)為電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)。MODE0決定為選擇的端口功能，低電平時(shí)未選端口的輸出關(guān)閉，而高電平時(shí)，其未選端口的輸出與被選端口一樣。PORTSELD在電平觸發(fā)模式下(MODE1為低、PORTSEL為低)控制選擇P0或P1。在邊沿觸發(fā)模式(MODE1為高)下控制P0端口的選擇。PORT-SEL1在電平觸發(fā)模式(MODE1為低)下必須拉低。在邊沿觸發(fā)模式(MODE1為高)中控制P1端口的選擇。

2．3 OOB信號(hào)的傳輸與監(jiān)測(cè)
    SATA協(xié)議中，OOB信號(hào)用于Host和硬盤握手并初始化。VSC7173可透明傳輸OOB信號(hào)。在輸入端，VSC7173具有可調(diào)節(jié)OOB信號(hào)檢測(cè)門限，允許用戶在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸入靈敏度。當(dāng)輸入端檢測(cè)到OOB信號(hào)后，內(nèi)部與其連接的輸出端緩沖器關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)OOB信號(hào)的透明傳輸。通過(guò)引腳OOBSEL0和OOBSEL1可設(shè)置OOB信號(hào)的檢測(cè)門限，以調(diào)節(jié)輸入靈敏度。
2．4 輸出預(yù)加重選擇
    VSC7173向用戶提供可選擇的輸出預(yù)加重。該器件的HIVO、HIV1和HIV2引腳分別控制Port0、Port1和Port2的輸出預(yù)加重。當(dāng)這些引腳拉為低電平時(shí)，預(yù)加重禁止，工作在正常模式，而拉為高電平時(shí)，該器件則工作在預(yù)加重模式，此時(shí)輸出幅度增加20％～30％。該功能在SATA信號(hào)的傳輸線較長(zhǎng)時(shí)非常有用，能夠改善信號(hào)傳輸，使到達(dá)終端的信號(hào)幅度較好滿足系統(tǒng)的需求。圖2給出了輸出預(yù)加重開(kāi)啟／關(guān)閉時(shí)的信號(hào)幅度對(duì)比結(jié)果。

3 VSC7173實(shí)現(xiàn)SATA端口的擴(kuò)展
    在硬盤錄像機(jī)等應(yīng)用中，除內(nèi)部配備的硬盤，如提供一個(gè)硬盤接口供用戶外接的話，可極大增強(qiáng)設(shè)備的靈活性。而用于便攜式設(shè)備的主控制器通常僅有一個(gè)SATA端口，此時(shí)可用VSC7173進(jìn)行端口擴(kuò)展，電路如圖3所示。

    該電路中，考慮到外接硬盤時(shí)線纜可能較長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的Port1端口設(shè)置為輸出預(yù)加重(HIV1拉高)，其他輸出端口和OOB信號(hào)選用標(biāo)準(zhǔn)模式工作。主控制器可通過(guò)拉高或拉低PORTSELO端口選擇連接內(nèi)置或外接SATA硬盤。

4 VSC7173實(shí)現(xiàn)SATA端口復(fù)用
    在SATA背板、SATA磁盤陣列等應(yīng)用中，需要多個(gè)SA-TA Host訪問(wèn)同一SATA硬盤，或者為主機(jī)系統(tǒng)提供冗余的訪問(wèn)通道，以提高系統(tǒng)可靠性。使用VSC7173可方便實(shí)現(xiàn)SATA端口的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)上述功能。其電路如圖4所示。

    電路中，考慮到Host的連接線可能較長(zhǎng)，Port1和Port1均設(shè)為輸出預(yù)加重(拉高HIV0和HIV1)。用戶可控制PORT-SELD引腳電平。實(shí)現(xiàn)不同的SATA Host與硬盤的連接。

5 結(jié)論
    使用Maxim公司的VSC7173，可非常容易實(shí)現(xiàn)SATA端口的1：2擴(kuò)展和2：1復(fù)用。該方案可廣泛用于硬盤錄像機(jī)、帶有錄像功能的機(jī)頂盒、便攜式大容量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、SATA背板和SATA硬盤陣列等多種應(yīng)用。