基于FPGA的新型弹载存储器设计

发布时间：2017-06-11 01:11

  本文关键词：基于FPGA的新型弹载存储器设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在导弹的测试系统中,数据存储设备主要用于记录导弹飞行时由传感器接收的信号以及飞行过程中的各种参数。随着弹载存储性能要求的提升,设计出一款可以适应测试信号多样性、实时性以及稳定性的数据存储设备已经势在必行。本文提出了一种基于FPGA+eMMC FLASH存储阵列的数据存储方案,详细论述了存储阵列硬件电路设计以及基于FPGA的eMMC控制器逻辑设计。同时分析了固态存储的发展趋势,提出了基于串行UFS2.0协议的控制器设计框架,以满足未来存储发展的需求。本文主要完成以下三方面的工作内容:1.分析了各类主流的固态存储芯片特性,设计了基于eMMC FLASH阵列的存储架构,详细描述了存储板卡的硬件设计,具体说明了电源方案、高速接口互连、时钟分配以及上位机通信等设计原理和方法。2.对eMMC FLASH并行存储架构的逻辑控制进行了详细设计,介绍了存储板卡的工作流程以及数据流与缓存方案,说明了存储的读写、擦除以及CRC校验等功能的设计方法和实现过程,同时实现了存储板卡与上位机之间的以太网通信,并且在板卡上完成了验证与性能测试。3.考虑到eMMC FLASH阵列并行总线的局限性,提出了基于UFS 2.0协议的高速串行存储架构,设计了基于FPGA高速串行收发器GTX的UFS 2.0控制器的基本框架,并实现了部分模块的逻辑功能。本文完成了基于FPGA+eMMC FLASH架构的数据存储系统的硬件设计和逻辑设计。并分析了高速串行总线的优点,设计了UFS2.0控制器的基本框架,在实际的工程中有一定的应用价值。
【关键词】：FPGA eMMC UFS2.0 数据存储
【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】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-17
• 1.1 论文产生的背景15-16
• 1.2 论文主要内容以及章节安排16-17
• 第二章 新型弹载存储芯片的发展17-25
• 2.1 主流存储芯片的结构特点17-21
• 2.1.1 FLASH存储芯片17-18
• 2.1.2 eMMC存储芯片18-20
• 2.1.3 UFS2.0 存储芯片20-21
• 2.2 存储器之间的优劣分析21-25
• 2.2.1 FLASH与eMMC比较22-23
• 2.2.2 eMMC与UFS2.0 比较23-25
• 第三章 基于FPGA的eMMC存储阵列设计及实现25-51
• 3.1 系统功能分析25-29
• 3.1.1 需求分析及性能指标25-26
• 3.1.2 主要器件芯片选型26-29
• 3.2 数据存储板卡硬件设计29-36
• 3.2.1 数据存储板卡电源设计30-31
• 3.2.2 eMMC的并行存储架构设计31-34
• 3.2.3 以太网W5300接口设计34-36
• 3.3 数据存储板卡逻辑实现36-46
• 3.3.1 软件总体流程36-38
• 3.3.2 eMMC操作流程38-40
• 3.3.3 eMMC并行存储实现40-44
• 3.3.4 CRC校验码实现44-45
• 3.3.5 以太网传输逻辑实现45-46
• 3.4 系统性能测试46-51
• 第四章 基于UFS2.0 存储阵列的设计及实现51-73
• 4.1 基于UFS2.0 存储阵列的硬件设计51-54
• 4.1.1 系统指标51
• 4.1.2 系统指标分析51
• 4.1.3 系统硬件框图51-52
• 4.1.4 时钟模块设计52-53
• 4.1.5 电源模块设计53-54
• 4.2 UFS2.0 协议解析54-64
• 4.2.1 互联层解析55-58
• 4.2.2 传输协议层解析58-62
• 4.2.3 应用命令层解析62-64
• 4.3 基于FPGA的UFS2.0 控制器逻辑实现64-73
• 4.3.1 UFS2.0 控制器总体框架64
• 4.3.2 物理层功能实现64-67
• 4.3.3 数据链路层功能实现67-69
• 4.3.4 传输层功能实现69-70
• 4.3.5 命令控制层功能实现70-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 参考文献75-77
• 致谢77-79
• 作者简介79-80

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