基于闪存的星载高速大容量存储技术的研究

发布时间：2023-05-19 02:54

　　数据存储设备是航天器的关键设备之一,为各种空间试验或探测数据的采集、存储以及在轨处理提供了重要的支撑平台。随着航天电子技术的发展,以FLASH(闪速存储器)为基本存储介质的大容量固态存储器已经成为当前航天器数据存储的主流方案之一。 本文结合中国科学院知识创新工程方向性项目《月球车系统关键技术预先研究》子课题之-月球车车载有效载荷集成关键技术研究,研究目标为实现基于FLASH存储介质的星载高速大容量固态存储器软硬件系统,该系统不仅具有大容量、高速率、非易失以及低功耗的特点,还可以实现存储区类文件化的管理。其系统结构采用标准化、模块化设计,具有可移植、可扩展的特性,可以满足不同的任务需求。 本文首先分析了国际上星载固态存储技术的发展趋势及我国未来航天工程的需求;接下来根据月球车车载有效载荷综合电子系统的特点,提出了固态存储单元的系统方案,以及软硬件设计、调试的具体过程;最后根据前期方案的研究成果,对今后工作的待改进之处进行了一定的论述。 本文所述的关键技术特点主要包括:采用了并行扩展以及流水线操作技术以提高基于FLASH芯片的存储区平均输入输出能力;引入了“簇”的概念,为了保证连续写入过程...

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外现状和技术发展趋势
        1.2.1 国外现状
        1.2.2 国外大容量存储器技术发展趋势
        1.2.3 国内现状
    1.3 需求分析
    1.4 本课题的研究及应用目标
    1.5 本文的组织
    1.6 符号及缩略语
第二章 原理样机的系统方案设计
    2.1 月球车演示系统综合电子系统概述
        2.1.1 综合电子系统主要任务
        2.1.2 综合电子系统结构
    2.2 基本存储芯片的选型及应用
        2.2.1 NAND 型FLASH 芯片的选型
        2.2.2 K9F2G08U0M 芯片介绍
        2.2.3 FLASH 芯片的高速操作
    2.3 大容量存储单元方案设计
        2.3.1 大容量存储单元结构组成
        2.3.2 软件-硬件接口
        2.3.3 系统工作原理
第三章 硬件设计
    3.1 输出FIFO 的设计
        3.1.1 IDT72V3680 型FIFO 芯片内部结构与管脚
        3.1.2 输出FIFO 的工作模式设置
        3.1.3 输出FIFO 的读、写时序
    3.2 主控FPGA 的设计
        3.2.1 FPGA 芯片的结构原理
        3.2.2 VHDL 硬件描述语言简述
        3.2.3 XILINX ISE 开发软件的应用
        3.2.4 主控FPGA 详细设计
        3.2.5 主控FPGA 的时序仿真
    3.3 原理图及PCB 设计
第四章 软件设计
    4.1 VXWORKS 嵌入式实时多任务操作系统
        4.1.1 Vxworks 操作系统的基本结构
        4.1.2 Vxworks 的集成开发环境Tornado 简介
    4.2 软件详细设计
        4.2.1 大容量存储软件系统流程
        4.2.2 软件任务模块
第五章 总结与展望
    5.1 研制总结
        5.1.1 测试结果
        5.1.2 方案的创新点
    5.2 下一步的工作展望
        5.2.1 提高存储容量
        5.2.2 数据输入方式的改进
        5.2.3 纠错编码译码技术的应用
        5.2.4 数据管理方式的改进
    5.3 结束语
参考文献
致谢



本文编号：3819515