基于Nand Flash的大容量存储装置的设计与研究

发布时间：2017-04-07 16:20

  本文关键词：基于Nand Flash的大容量存储装置的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Nand Flash——非易失存储介质中的一种,以更宽的温度范围、高抗震动性能、高可靠性等诸多优点被广泛地应用在了高速、低功耗的存储装置中。在现代的航天、军用设备等领域内中要对各种信息进行高速采集，这些场合都需要高速、大容量的存储装置予以配合存储。 本文先调研、分析了存储装置，尤其是大容量装置的研究背景，以国内外的研究发展为背景，针对在动态信号测试过程中多通道数据存储的实际需求，设计了一款大容量存储装置。该存储装置在单片Nand Flash的基础上搭建了存储阵列，该阵列是存储装置的功能主要体现之处。在装置输入端接收8路高速LVDS图像数据，单路图像的数据格式为：320（列）256（行）16（位）。在FPGA主控芯片的控制下将这些数据存储在存储阵列中，针对FPGA内部的数据传输设计了专用的DMA传输方式，避免时间耗损。针对Flash芯片在编程阶段不会响应别的操作，设计了分时加载存储技术以提高平均存储速度。在文章中分别从硬件、软件两方面来阐述了LVDS接收、数据的传输及控制等模块，为保证大容量存储装置的可靠性，重点阐述了在nand Flash中数据的BCH纠错码、坏块的编码管理、均衡损耗等。因坏块在编码管理过程中会出现同位置坏块问题，又设计了坏块表重构技术。 系统选用了Altera公司的cyclone III系列的FPGA来控制整个存储系统，，系统时钟是50MHz。通过分析实验中所获取的数据，说明构建的nand Flash存储阵列装置可以有效可靠地记录数据、有效快速地管理坏块，满足设计要求，具有很高的实用价值。
【关键词】：Nand Flash 大容量 存储阵列 坏块编码管理 FPGA
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究的目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 硬盘存储技术的发展现状10-11
• 1.2.2 固态存储技术的发展现状11-14
• 1.2.3 高速存储装置的国内外现状14-15
• 1.3 本文的内容及结构安排15-17
• 2 系统设计和方案设计17-22
• 2.1 系统组成部分17
• 2.2 技术指标17-18
• 2.3 总体方案设计18-21
• 2.3.1 设计原则18
• 2.3.2 器件选择18-20
• 2.3.3 系统原理框图20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 硬件电路的设计与系统工作原理22-32
• 3.1 高速 PCB 效应22-24
• 3.2 电源部分24-25
• 3.3 LVDS 接收部分25-27
• 3.4 隔离电路27
• 3.5 FPGA 外围电路27-29
• 3.6 存储阵列模块29-31
• 3.6.1 存储容量的扩展29
• 3.6.2 存储速度的提高29-30
• 3.6.3 存储阵列模型的构建30-31
• 3.7 本章小结31-32
• 4 Flash 高速传输与可靠性研究32-52
• 4.1 DMA 传输32-35
• 4.1.1 FIFO 数据缓存容量以及系统存储速度计算34-35
• 4.2 BCH 码纠错35-41
• 4.3 均衡损耗41-46
• 4.3.1 动态均衡损耗44-45
• 4.3.2 静态均衡损耗算法45-46
• 4.4 坏块管理46-51
• 4.4.1 坏块识别47-48
• 4.4.2 坏块替换48-49
• 4.4.3 并行存储坏块编码设计49-50
• 4.4.4 坏块策略优化设计50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 系统功能测试与可靠性分析52-58
• 5.1 测试系统概述52
• 5.2 系统功能测试52-57
• 5.2.1 坏块管理测试52-54
• 5.2.2 数据测试分析54-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 总结与展望58-60
• 6.1 论文工作总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：290849