大容量高速数据记录器的设计与实现

发布时间：2017-09-05 00:34

  本文关键词：大容量高速数据记录器的设计与实现

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【摘要】：任何飞行器的设计都是一个不断完善的过程，飞行器的每次改进都需要大量的试验数据支撑，因此需要专门的数据记录器对试验的环境模拟量、飞行状态以及大量的视频图像数字量进行采集和存储，记录数据的分析的结果可以为下次飞行器的改进做好准备工作。现如今飞行器需要记录的数据量越来越大，尤其是视频图像数据，这就需要设计存储速度高、容量大的数据记录器来满足要求。 本文首先分析了高速数据记录器的研究背景，并以国内外的发展现状为基线，结合任务的指标要求，设计的记录器装置主要完成3路高速图像数据的接收，每个通道的数据带宽为每秒50Mbyte/s，存储容量为128GByte。确定以美国Xilinx公司生产的高性能Virtex-5系列FPGA为主逻辑控制芯片。本设计创新点在于，针对高速数据接收要求，使用Virtex-5系列FPGA内部集成的高速串行收发器RocketIO GTP作为高速数据接收单元，内部MIG控制器操作两片DDR2SDRAM构成的乒乓缓存为缓存单元，32片NAND FLASH构成的存储阵列为存储单元来接收存储高速数据的总体方案设计。文中对大容量高速数据记录器的三个主要单元的工作原理做了详细的介绍，对接口复杂的RocketIO GTP收发器和MIG控制器进行封装，简化了操作的复杂性，并给出部分VerilogHDL代码和约束文件，对封装的模块进行仿真，验证其正确性。高速数据的存储因受到NAND FLASH工作频率的限制，因此本设计对存储阵列的操作采用并行处理的方法，通过增加数据总线位宽的方法来提高存储速度。高速电路对印制板布线要求较高，设计中PCB印制电路板严格按照高速数字电路布线规则和要求进行。 论文最后利用配套测试台对记录器的各项功能进行了整体测试，，测试结果证明，文中设计的大容量高速数据记录器完全满足要求，而且具有很高的实用意义。
【关键词】：大容量 高速 RocketIO GTP DDR2SDRAM 乒乓缓存
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V243;TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题研究的目的及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 本文的内容及结构安排11-13
• 2 系统设计和方案设计13-18
• 2.1 系统整体组成部分13
• 2.2 数据记录器的技术指标13-14
• 2.3 总体方案设计14-17
• 2.3.1 高速数据接收设计14-15
• 2.3.2 缓存单元设计15-16
• 2.3.3 存储单元设计16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 3 硬件电路的设计与实现18-28
• 3.1 电源部分设计18-21
• 3.2 接收单元设计21-22
• 3.2.1 时钟设计21
• 3.2.2 电源以及电源滤波电路21-22
• 3.3 缓存单元设计22-23
• 3.4 存储单元设计23-24
• 3.5 印制电路板的设计24-26
• 3.5.1 RocketIO GTP 布线设计24-25
• 3.5.2 DDR2 SDRAM 布线设计25-26
• 3.6 本章小结26-28
• 4 程序设计28-45
• 4.1 FPGA 选型28-29
• 4.2 接收单元程序设计29-34
• 4.3 缓存单元程序设计34-39
• 4.4 存储单元程序设计39-43
• 4.4.1 无效块管理39-41
• 4.4.2 交叉双平面技术41-43
• 4.5 本章小结43-45
• 5 系统功能测试与可靠性分析45-50
• 5.1 测试系统概述45
• 5.2 系统功能测试45-49
• 5.3 可靠性分析49
• 5.4 本章小结49-50
• 6 总结与展望50-52
• 6.1 工作总结50
• 6.2 展望50-52
• 参考文献52-55
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果55-56
• 致谢56-57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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4 杜金榜,王跃科,王湘祁,杨湘;军用自动测试设备的发展趋向[J];计算机自动测量与控制;2001年05期

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本文编号：794773