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多波束测深系统磁盘存储技术研究

发布时间:2018-12-26 10:52
【摘要】:多波束测深技术的不断发展使得测深系统的性能日益增强,如高分辨、超宽覆盖、实时显示等等。同时,,高性能使得系统在工作时需要处理更大的数据量和更快的数据率,这对多波束测深存储系统的数据存储速率、容量、可靠性都有了更高的需求。本文针对这些需求研究设计了一种基于Altera-FPGA及其内嵌NIOS II软核处理器的SOPC嵌入式磁盘存储系统,该系统的存储介质为IDE接口硬盘。本文利用FPGA的逻辑电路设计IDE接口控制器,实现ATA/ATAPI-6接口协议,实现设备物理底层接口的数据传输;利用NIOS II处理器内部集成的uc/OS-II实时操作系统内核开发FAT32文件系统,实现数据以文件形式进行磁盘存储以及磁盘文件的脱机管理和操作。 论文的研究工作总体上分为硬件设计和嵌入式软件开发两部分。 一、硬件设计包括硬件电路板设计和FPGA硬件逻辑开发。论文根据采用的磁盘存储方案和设计要求,进行了电路原理图设计和印刷电路板绘制以及电路板焊接和测试,搭建出以FPGA芯片为核心的磁盘存储系统硬件实体平台。硬件逻辑设计完成了基于NIOS II处理器的嵌入式系统构建和生成;完成了IDE接口控制器的逻辑设计;完成了Hotlink高速串行数据收发器(CY7B923和CY7B933)的逻辑设计。 二、嵌入式软件开发完成了基于uc/OS-II的FAT32文件系统设计;完成了IDE接口磁盘底层驱动程序开发;实现了磁盘数据文件的存储和操作功能。 论文在完成系统硬件设计和软件开发后,进行了功能仿真和系统调试,验证了基于FPGANIOS II的多波束测深系统IDE磁盘存储方案的正确性和可靠性,验证了基于Hotlink的板间数据传输方案的可行性。
[Abstract]:With the continuous development of multi-beam sounding technology, the performance of bathymetric systems is increasingly enhanced, such as high resolution, ultra-wide coverage, real-time display and so on. At the same time, the high performance makes the system need to deal with more data volume and faster data rate, which has a higher demand for the data storage rate, capacity and reliability of the multi-beam bathymetric storage system. In this paper, a SOPC embedded disk storage system based on Altera-FPGA and its embedded NIOS II soft core processor is designed. The storage medium of the system is IDE interface hard disk. In this paper, the logic circuit of FPGA is used to design the IDE interface controller, to realize the ATA/ATAPI-6 interface protocol, and to realize the data transmission of the underlying interface of the device. The FAT32 file system is developed by using the uc/OS-II real-time operating system kernel integrated within the NIOS II processor. The data can be stored in the form of files and the offline management and operation of the disk files can be realized. The research work is divided into two parts: hardware design and embedded software development. First, hardware design includes hardware circuit board design and FPGA hardware logic development. According to the disk storage scheme and design requirements, the paper designs the circuit schematic diagram, the PCB drawing, the circuit board welding and testing, and builds the hardware entity platform of the disk storage system with FPGA chip as the core. The hardware logic design completes the embedded system construction and generation based on NIOS II processor, the logic design of IDE interface controller, and the logic design of Hotlink high-speed serial data transceiver (CY7B923 and CY7B933). Secondly, the embedded software development completes the FAT32 file system design based on uc/OS-II, completes the IDE interface disk bottom driver development, and realizes the disk data file storage and operation function. After completing the hardware design and software development of the system, the function simulation and system debugging are carried out to verify the correctness and reliability of the IDE disk storage scheme of the multi-beam bathymetric system based on FPGANIOS II. The feasibility of interboard data transmission scheme based on Hotlink is verified.
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP333.35

【参考文献】

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本文编号:2391989

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