相比传统硬盘,固态硬盘有着更为简单的加工工艺和技术要求,其出众的读写性能越来越受人们的青睐。目前,主流SATA接口的固态硬盘读写速度理论速度只有600MB/S,不能满足用户高速数据传输的需求,因此,PCI Express 2.0规范以其每通道5.0Gbps的峰值带宽为高速传输的固态硬盘开发提供了一个很好的选择。NAND Flash作为固态硬盘的首选存储载体,有着良好的读写性能,但NAND Flash页读写,块擦除的特性使得数据翻新时只能异地更新,所以FTL管理算法对于固态硬盘来说非常重要。本文对PCI Express接口特性和NAND Flash介质特性以及FTL管理算法相关技术进行了阐述,对固态硬盘系统架构进行了说明。提出了本课题的固态硬盘控制器的设计思路,将固态硬盘控制器分为协议处理模块、FTL管理模块、NAND管理模块3个部分,各部分通过AXI总线进行互联。另外,为了充分利用PCIe 2.0接口的高带宽,提出设计智能缓存作为固态硬盘控制器缓冲区的方案。通过对智能缓存的管理,既减少了读写数据的响应时间又提高了数据传输的并行性,提高固态硬盘与主机系统的数据传输速度。为了进一步降低控制器的延时,智能缓存模块还设计了硬件同步模块,在PCIe接口、智能缓存以及NAND Flash控制器之间进行数据的同步。本文最后在通用Windows平台上对固态硬盘控制器原型进行了验证,在原型平台MCU时钟为50MHz,传输块大小大于4MB的条件下速率达到150MB/S,从理论上推算满足高速传输数据的要求。