基于FPGA的Flash存储器测试系统

发布时间：2017-10-18 13:46

  本文关键词：基于FPGA的Flash存储器测试系统

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【摘要】：Flash存储器具有高速度、大容量、非易失性和高可靠性等特点,近年来已经逐步应用于航天电子系统中。航天工作环境中的高能质子或重离子入射到电子元件上会引发辐射效应,使组成航天电子系统的电子元器件损伤或失效,如Flash存储单元中存储的数据可能发生1到0或0到l的翻转,从而可能出现数据错误、逻辑混乱、指令异常、程序走死或走飞等现象,甚至危及航天器在轨工作寿命。航天电子系统中的Flash存储器首先要能适应空间辐照等复杂环境。本文根据该领域的实际需求,设计一种Flash存储器自动测试系统。本测试系统通过运用典型的存储器测试方法在辐照条件下对Flash存储器进行测试,对实验结果进行统计分析得出Flash存储器的抗辐照参数。本文在讨论了Flash存储器的结构、工作原理以及Flash存储器的电离辐照效应的基础上,阐述了Flash存储器的功能模型、故障模型,采用典型的存储器测试算法,如全0全1算法、棋盘法,最后完成整个测试系统设计。测试系统由上位机和下位机构成,以千兆以太网作为上位机和下位机之间的数据传输通路。上位机采用PC机,上位机在Windows平台应用程序开发环境(VS2010)下运用C++语言进行开发,用于控制测试操作、显示测试工作状态和统计分析测试试验结果数据;下位机通过FPGA来实现,采用Xilinx公司的Kintex-7系列FPAG结合Marvell公司的88E1111芯片完成千兆以太网的通信协议,并且FPGA还负责完成对待测Flash存储器的驱动。下位机在Xilinx ISE Design Suite 14.4环境下完成对各个功能模块的Verilog硬件语言设计,包括千兆以太网的逻辑链路子层、网络层、传输层、以及应用层的逻辑设计和Flash存储器的测试算法。在Mentor公司的仿真软件Modelsim SE 10.1b环境下对下位机功能进行功能仿真验证。给出了辐照环境下测试Flash存储器的工作流程。整体测试结果表明本测试系统能够完成设计预期功能,由于FPGA的高速并行优势和可重复在线编程的特点,本测试系统在实现预期功能的同时后续可以根据需求对系统进行升级,具有高的工程实用价值。
【关键词】：Flash存储器 测试系统 辐照效应 FPGA 千兆以太网
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 缩略词对照表11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景和意义15-16
• 1.2 国内外发展现状16-18
• 1.3 论文的研究内容和章节安排18-20
• 第二章 Flash电离辐照效应分析及其测试原理20-30
• 2.1 Flash存储器结构及其工作原理20-22
• 2.1.1 Flash存储器的单元结构20-21
• 2.1.2 Flash存储器的阵列结构21
• 2.1.3 Flash存储器的工作原理21-22
• 2.2 Flash的电离辐照效应22-25
• 2.2.1 空间辐射效应概况22
• 2.2.2 总剂量效应22-23
• 2.2.3 单粒子效应[]23-25
• 2.3 Flash存储器测试原理25-29
• 2.3.1 Flash存储器功能模型25-26
• 2.3.2 Flash存储器故障模型26-28
• 2.3.3 Flash存储器常用测试算法28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 Flash测试系统方案的硬件电路设计30-42
• 3.1 系统的整体架构30-31
• 3.2 FPGA控制模块简介31-39
• 3.2.1 FPGA简介开发流程分析31-32
• 3.2.2 FPGA芯片32-33
• 3.2.3 千兆以太网接口33-39
• 3.3 待测试芯片Am29lv160db39-40
• 3.3.1 芯片Am29lv160db介绍39-40
• 3.3.2 芯片工作模式40
• 3.4 本章总结40-42
• 第四章 系统软件设计与仿真验证42-62
• 4.1 系统软件设计概述42-44
• 4.2 ISE和Modelsim的联合仿真环境搭建44-45
• 4.3 以太网通信模块的实现逻辑45-56
• 4.3.1 链路层逻辑设计46-50
• 4.3.3 网络层逻辑设计50-54
• 4.3.4 传输层逻辑设计54
• 4.3.5 应用层逻辑设计54-56
• 4.4 测试控制的逻辑设计56-60
• 4.4.1 测试控制的逻辑设计56-58
• 4.4.2 Flash工作状态机设计58-60
• 4.5 设计综合结果60
• 4.6 本章总结60-62
• 第五章 测试系统的工作验证62-72
• 5.1 验证前期准备62-63
• 5.1.1 系统整体搭建62
• 5.1.2 系统验证方法概述62-63
• 5.1.3 系统验证辅助工具63
• 5.2 系统测试验证演示63-68
• 5.2.1 上位机测试验证演示63-65
• 5.2.2 下位机测试验证演示65-68
• 5.3 测试系统工作流程68-70
• 5.4 本章总结70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 本文总结72
• 6.2 本文展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 作者简介80-81
• 基本情况80
• 教育背景80
• 申请(授权)专利80-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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中国硕士学位论文全文数据库 前7条

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7 陈锐;基于闪存技术的存储模块设计[D];浙江大学;2006年

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本文编号：1055270