高速摄影系统中海量数据存储器研究
发布时间：2022-12-11 15:19
高速摄影系统在航空航天科技、弹道轨迹研究以及超高质量电影拍摄设备领域获得了广泛的应用。高速海量数据存储器,作为高速摄影系统的数据存储部分,一般拥有速度高,容量大、体积小、重量轻、耗电省、掉电数据不丢失等特点。高速海量数据存储器的性能的优劣直接影响到图像采集前端的采集到目标数据能否正确及时的到达后面数据分析人员的手里,也决定了科研的成败。因此,高速海量数据存储器的研发也越来越被各大相机生产厂商以及科研机构重视。 本文首先研究了国内外现状和国内外主流技术,分析了国内外研发的差异和侧重点,在综合了现有的几种存储介质的各项性能指标后,采用了一种基于NAND Flash Memory存储芯片阵列和FPGA控制芯片的存储器设计方法。在单片存储芯片速度较低的情况下提出了基于并行总线流水操作的方法,该方法极大的提高了存储器整体存储速度和容量,并设计了实验板对相关理论予以验证。 本文主要工作是设计实验板对实现高速海量存储提出的相关技术予以验证。整个设计硬件部分主要是完成了以下几个模块的设计:Camera Link完整配置下的接口电路设计、USB接口控制芯片电路设计,NAND Flash阵...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 背景和介绍
1.2 国内外海量数据存储器的研究现状
1.3 高速海量数据存储系统的发展趋势
1.4 本次设计在高速摄影系统中的意义
1.5 本文的研究内容、设计目标以及工作安排
第二章 系统总体设计方案
2.1 系统原理框图
2.2 系统工作流程
2.3 系统功能块的描述
2.3.1 CAMERA LINK数据输入模块
2.3.2 FPGA 数据传输和控制模块
2.3.3 USB 数据输出模块
2.3.4 NAND FLASH的数据存储模块
2.3.5 电源模块
2.4 方案设计
2.5 本章小结
第三章 系统的硬件设计与实现
3.1 CAMERA LINK 接口电路设计
3.1.1 CAMERA LINK的优势
3.1.2 芯片的选型
3.1.3 电路设计方案
3.2 USB 接口电路设计
3.2.1 主控芯片的选型
3.2.2 电路设计方案
3.3 NAND FLASH 电路设计
3.3.1 芯片的选型
3.3.2 原理图设计
3.4 串口电路设计
3.5 主控芯片 FPGA 原理图设计
3.5.1 FPGA 简介
3.5.2 FPGA 优点
3.5.3 FPGA 设计注意事项
3.5.4 主控FPGA 芯片选型
3.5.5 FPGA 配置
3.6 供电
3.7 本章小结
第四章 系统的逻辑设计与实现
4.1 数据输入模块实现
4.2 NAND FLASH 的输入输出模块实现
4.3 USB 的数据读出模块实现
4.4 数据安全和提高数据存储速率采取的方法
4.4.1 NAND FLASH坏块处理
4.4.2 ECC 数据校验
4.4.3 并行总线流水操作
4.5 本章小结
第五章 PCB 设计与调试分析
5.1 PCB 设计
5.1.1 PCB 布局
5.1.2 PCB 布线
5.1.3 电源和地线的设计
5.2 PCB 的调试
5.3 系统功能的测试
5.4 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
附录
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]NAND Flash管理算法的设计及实现[J]. 魏韬,林平分,孙丽华,魏宁. 电子元器件应用. 2010 (08)
[2]基于FPGA与CY7C68013A的USB接口系统设计[J]. 罗向东. 科技广场. 2010(06)
[3]基于FPGA的嵌入式系统USB接口设计[J]. 杨志坤,曾博,汤国文. 电子设计工程. 2010(01)
[4]基于PCI9054的CameraLink图像采集卡设计[J]. 王雪松. 仪器仪表用户. 2009(06)
[5]基于FPGA实现由多路复合信号传输到Camera Link传输的研究[J]. 赖冬寅,吴云峰,叶玉堂,王海林,陈镇龙,李毓光. 电子器件. 2009(03)
[6]NAND Flash在大容量存储技术中的应用[J]. 陈国,高杨. 航空计算技术. 2009(02)
[7]Camera Link硬件接口电路设计[J]. 朱齐丹,刘进业,康岭. 应用科技. 2008(10)
[8]超大容量NAND FLASH坏区管理方法的设计与实现[J]. 文燚,谢凯年. 现代电子技术. 2007(16)
[9]基于FPGA的NAND FLASH控制器[J]. 刘思平,陈利学. 现代电子技术. 2007(09)
[10]FPGA同步设计及实现[J]. 黄晓革. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2006(S1)
博士论文
[1]基于闪存的星载高速大容量存储技术的研究[D]. 朱岩.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2006
硕士论文
[1]基于DSP的光电图象采集与处理系统的设计[D]. 冯晓昱.电子科技大学 2010
[2]基于SATA硬盘的视频采集存储系统设计[D]. 陈寿岩.华中科技大学 2009
[3]基于FLASH的高速图像采集存储系统[D]. 刘瑞.中国科学技术大学 2009
[4]一种高速、大容量图像存储系统设计[D]. 吴萌.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2009
[5]NAND型FLASH海量存储系统的设计与实现[D]. 雷磊.北京理工大学 2008
[6]基于FLASH的高速大容量存储器的研究[D]. 盛大鹏.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2008
[7]高速Camera Link接口技术研究[D]. 刘进业.哈尔滨工程大学 2008
[8]DRAM原理及工艺流程的研究[D]. 吴雨健.天津大学 2007
[9]基于FPGA红外图像预处理及采集卡控制逻辑设计[D]. 叶林.电子科技大学 2007
[10]基于Camera Link接口的CMOS数字相机技术研究[D]. 魏明.长春理工大学 2005
本文编号：3719019
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 背景和介绍
1.2 国内外海量数据存储器的研究现状
1.3 高速海量数据存储系统的发展趋势
1.4 本次设计在高速摄影系统中的意义
1.5 本文的研究内容、设计目标以及工作安排
第二章 系统总体设计方案
2.1 系统原理框图
2.2 系统工作流程
2.3 系统功能块的描述
2.3.1 CAMERA LINK数据输入模块
2.3.2 FPGA 数据传输和控制模块
2.3.3 USB 数据输出模块
2.3.4 NAND FLASH的数据存储模块
2.3.5 电源模块
2.4 方案设计
2.5 本章小结
第三章 系统的硬件设计与实现
3.1 CAMERA LINK 接口电路设计
3.1.1 CAMERA LINK的优势
3.1.2 芯片的选型
3.1.3 电路设计方案
3.2 USB 接口电路设计
3.2.1 主控芯片的选型
3.2.2 电路设计方案
3.3 NAND FLASH 电路设计
3.3.1 芯片的选型
3.3.2 原理图设计
3.4 串口电路设计
3.5 主控芯片 FPGA 原理图设计
3.5.1 FPGA 简介
3.5.2 FPGA 优点
3.5.3 FPGA 设计注意事项
3.5.4 主控FPGA 芯片选型
3.5.5 FPGA 配置
3.6 供电
3.7 本章小结
第四章 系统的逻辑设计与实现
4.1 数据输入模块实现
4.2 NAND FLASH 的输入输出模块实现
4.3 USB 的数据读出模块实现
4.4 数据安全和提高数据存储速率采取的方法
4.4.1 NAND FLASH坏块处理
4.4.2 ECC 数据校验
4.4.3 并行总线流水操作
4.5 本章小结
第五章 PCB 设计与调试分析
5.1 PCB 设计
5.1.1 PCB 布局
5.1.2 PCB 布线
5.1.3 电源和地线的设计
5.2 PCB 的调试
5.3 系统功能的测试
5.4 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
附录
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]NAND Flash管理算法的设计及实现[J]. 魏韬,林平分,孙丽华,魏宁. 电子元器件应用. 2010 (08)
[2]基于FPGA与CY7C68013A的USB接口系统设计[J]. 罗向东. 科技广场. 2010(06)
[3]基于FPGA的嵌入式系统USB接口设计[J]. 杨志坤,曾博,汤国文. 电子设计工程. 2010(01)
[4]基于PCI9054的CameraLink图像采集卡设计[J]. 王雪松. 仪器仪表用户. 2009(06)
[5]基于FPGA实现由多路复合信号传输到Camera Link传输的研究[J]. 赖冬寅,吴云峰,叶玉堂,王海林,陈镇龙,李毓光. 电子器件. 2009(03)
[6]NAND Flash在大容量存储技术中的应用[J]. 陈国,高杨. 航空计算技术. 2009(02)
[7]Camera Link硬件接口电路设计[J]. 朱齐丹,刘进业,康岭. 应用科技. 2008(10)
[8]超大容量NAND FLASH坏区管理方法的设计与实现[J]. 文燚,谢凯年. 现代电子技术. 2007(16)
[9]基于FPGA的NAND FLASH控制器[J]. 刘思平,陈利学. 现代电子技术. 2007(09)
[10]FPGA同步设计及实现[J]. 黄晓革. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2006(S1)
博士论文
[1]基于闪存的星载高速大容量存储技术的研究[D]. 朱岩.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2006
硕士论文
[1]基于DSP的光电图象采集与处理系统的设计[D]. 冯晓昱.电子科技大学 2010
[2]基于SATA硬盘的视频采集存储系统设计[D]. 陈寿岩.华中科技大学 2009
[3]基于FLASH的高速图像采集存储系统[D]. 刘瑞.中国科学技术大学 2009
[4]一种高速、大容量图像存储系统设计[D]. 吴萌.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2009
[5]NAND型FLASH海量存储系统的设计与实现[D]. 雷磊.北京理工大学 2008
[6]基于FLASH的高速大容量存储器的研究[D]. 盛大鹏.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2008
[7]高速Camera Link接口技术研究[D]. 刘进业.哈尔滨工程大学 2008
[8]DRAM原理及工艺流程的研究[D]. 吴雨健.天津大学 2007
[9]基于FPGA红外图像预处理及采集卡控制逻辑设计[D]. 叶林.电子科技大学 2007
[10]基于Camera Link接口的CMOS数字相机技术研究[D]. 魏明.长春理工大学 2005
本文编号：3719019
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