小规模星载固态存储器的研究与设计

发布时间：2020-07-06 13:41

【摘要】：航天实验数据从早期的卫星遥测遥控信息到现如今的各类载荷相机高清度图片,逐渐成为航天任务的主要产出。星载固态存储器可以对卫星数据传输分系统所收集的关键信息进行储存、在轨处理及下传,是航天数传分系统重要的组成设备,从某种角度讲,星载固态存储器的性能决定了整个航天任务完成的质量。NAND型FLASH作为当今市场上广泛应用的存储介质,具有读写速度快,可靠性高以及掉电不丢失的特点,在航天领域利用NAND型FLASH在固态存储器中存储外部输入的有效载荷已经成为主流的设计思路,本文通过采用NAND型FLASH总线并行扩展技术对数据进行存储,该方法能够有效的提高固态存储器对数据的读出写入速度。针对固态存储器内部对数据流的处理方法,本文利用控制技术高速有效的实现外部数据的写入以及读出,该方法很大程度上节省了CPU的资源,使得CPU可以完成对固态存储器各个功能的调度、切换以及对FLASH的坏块管理与维护,在控制器以及CPU的共同协作下,固态存储器在记录、回放的同时中能够反馈更多的实时信息,用户在使用过程中对固态存储器的操作也更加灵活。传统的固态存储器具有数据吞吐量高,存储容量大的特点,多用于大型科研卫星,现如今,越来越多的微小实验卫星升空发射,对于固态存储器的需求也从存储能力高、记录回放速率快转变为多接口,操作灵活等特点。本文设计的固态存储器与外部多个载荷设备相连接,对于多路载荷在同一时刻写入固态存储器有效数据的需求,提出了一种利用FPGA内部的嵌入式RAM对不同类型载荷进行分类缓存的方法,同时在内部对不同类型的载荷进行标识组帧,解决了传统固存接口单一,对内部数据零处理的缺点。本文的研究成果为基于闪存存储介质的星载嵌入式固态存储器的研究和设计的发展奠定了基础,具有很好的参考意义。
【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】：2018
【分类号】：TP333;V443
【图文】：

西安电子科技大学硕士学位论文6 #RB2 状态输出 2 23 #WE3 写使能 3 40 #RE1读使能信号 17 #RB1 状态输出 1 24 #CE6 片选 6 41 #RE2读使能信号 28 #RB0 状态输出 0 25 #CE7 片选 7 42 IO4数据线 49 #RE0 读使能信号 0 26 IO11 数据线 11 43 IO5数据线 510 #CE0 片选 0 27 IO10 数据线 10 44 IO6数据线 611 #CE1 片选 1 28 IO9 数据线 9 45 IO7数据线 712 #CE2 片选 2 29 IO8 数据线 8 46 IO15数据线 1513 VCC 电源 30 IO0 数据线 0 47 IO14数据线 1414 VSS 地 31 IO1 数据线 1 48 IO13数据线 1315 #CE3 片选 3 32 IO2 数据线 2 49 IO12数据线 1216 #CE4 片选 4 33 IO3 数据线 3 50 #RE3读使能信号 317 CLE 指令锁存 34 #CE5 片选 5

图 2.3 FLASH 内部原理框图[10]FLASH 内部以页为单元进行数据的读写，以块地址为单位进行擦除，每一块由页构成，每一页由列构成，阵列地址最小单元由列地址组成，单片 FLASH 存储容量8192M+128Mbit,除了存储阵列外，FLASH 内部还包括指令寄存器、控制逻辑单元、I/O 缓存单元、I/O 驱动单元等，其中外部指令保存在指令寄存器中，外部输入片选信号、读写信号、地址使能、命令使能与控制逻辑单元相连接，I/O 驱动单元则对FLASH8 位 I/O 端口上数据进行驱动。

FLASH指令集合[10]

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本文编号：2743710