基于SRIO的数据记录装置的设计和实现

发布时间：2020-05-31 01:39

【摘要】：随着各种高像素、高频帧成像设备被广泛应用在航天航空领域中,成像设备在短时间内需将图像数据以较高速率传输和存储,因此实现数据高速传输以及可靠存储是数据记录装置的主要研究内容。针对这一问题,本文致力于设计一种能够实现数据高速传输以及可靠存储的数据记录装置。首先,为了实现2.5Gbps的高速传输,本文采用SRIO传输协议,设计了SRIO接口电路,利用SRIO IP核实现数据的高速传输,并通过DDR逻辑控制单元实现了高速传输以及低速存储之间数据交互。之后采用闭环自检的方式,通过仿真软件对SRIO IP核进行时序仿真验证SRIO IP核设置的正确性。其次,为了实现100米的LVDS传输,设计了LVDS接口电路,同时针对随机同步方式下LVDS传输链路不稳定的缺点设计了无效数和有效数相结合的发送方式,大大提高了链路的稳定性。最后,在数据存储方面,针对传统一检一操作和基于RAM表的Flash固有无效块管理方法存在耗时长占用资源大的不足,设计了一种基于整合块的管理方法,使无效块检测时间缩短为原来的25%;同时为了解决传统突发无效块管理方法不适合高速传输以及占用FPGA内部资源大的问题,在整合块管理方法的基础上进一步设计了一种空闲回读的突发无效块管理方法。另外,为了提高存储器写入速度采用了交替双平面页编程流水线的写入方式;考虑到存储器读写时ECC校验码的引入导致存储器读取速率降低的问题,设计了一种双缓存交替读数的读取方式,提高了存储器读取速率。通过搭建相应的软硬件测试平台,对数据记录装置功能及性能指标进行全面测试。经过大量试验测试,该装置能实现2.5Gbps高速传输,100米的LVDS传输以及对数据的可靠存储。
【图文】：

系列数据,记录器

展逐渐变得成熟，，数据记录器在存储容量以及存储速度等方面都有了 SDRAM 为存储结构研制出来的第二代大容量数据记录装置，存储读p，存储容量达到 2Gbits；现如今，随着 NAND FLASH 闪存技术的发据记录装置几乎全部采用 NAND FLASH 作为存储介质。外对数据记录装置的研究起步较早，所以在数据记录器研究领域国外，如美国的 SE 公司、 ADS、 IES、 VCI 公司，加拿大 Controlex 公司[18]。目前美国 Seakr Engineering（SE）公司研制出的 EMDS 、M9 四种系列数据记录器性能较为优异，其中 P9 系列数据记录器（如块存储卡能实现最大 800Gbit 存储容量以及 300Mbps 存储速度；DS（如图 1.2）能实现存储容量超过 4Tbit，读写速率高达 11Gbps，支持，同时支持高速 LVDS 接口输入或输出[19]。美国 CALCULEX 公司记录器如图 1.3 所示，写入速率高达 800MB/s，容量提升到了 4TB，存领先水平[20]。

系列数据,记录器

展逐渐变得成熟，数据记录器在存储容量以及存储速度等方面都有了 SDRAM 为存储结构研制出来的第二代大容量数据记录装置，存储读p，存储容量达到 2Gbits；现如今，随着 NAND FLASH 闪存技术的发据记录装置几乎全部采用 NAND FLASH 作为存储介质。外对数据记录装置的研究起步较早，所以在数据记录器研究领域国外，如美国的 SE 公司、 ADS、 IES、 VCI 公司，加拿大 Controlex 公司[18]。目前美国 Seakr Engineering（SE）公司研制出的 EMDS 、M9 四种系列数据记录器性能较为优异，其中 P9 系列数据记录器（如块存储卡能实现最大 800Gbit 存储容量以及 300Mbps 存储速度；DS（如图 1.2）能实现存储容量超过 4Tbit，读写速率高达 11Gbps，支持，同时支持高速 LVDS 接口输入或输出[19]。美国 CALCULEX 公司记录器如图 1.3 所示，写入速率高达 800MB/s，容量提升到了 4TB，存领先水平[20]。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN791

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