小型化高速数据记录器.pdf

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1、2011年仪表技术与传感器20l1第4期InstrumentTechniqueandSensorNO．4小型化高速数据记录器张耀，徐智勇，张启衡，张文沛(1．中国科学院光电技术研究所，四川成都610209；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：针对高速数据记录日益多元化的需求，设计了一种小型化高速数据记录器，采用吉比特串行收发器提供了高速数据流输入接口；SOPC(片上可编程系统)技术实现了数据流的实时压缩、附加信息叠加及记录器与千兆网络的互连；大容量非易失存储体(Nandflash)作为数据载体具有抗震动、体积小、温度范围宽、易插拔的特点

2、。已成功应用到光电测量设备中，数据压缩速度为300MB／s，存储速度为160MB／s，千兆网络的传输速度可达到420Mbit／s．关键词：小型化；实时压缩；片上可编程系统；非易失存储；千兆网中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)04—0063—03Small-sizedHigh-speedDataRecorderZHANGYao一，XUZhi—yong，ZHANGQi—heng，ZHANGWen—pei。(1．InstituteofOpticsandElectronics，ChineseAcademyofSci

3、ences，Chengdu610209，China；2．GraduatedSchool，ChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China)Abstract：Tovariousrequirementsaboutdatastoringindifferentfields，thispaperpresentedakindofsmall—sizedhigh—speeddatarecorder．Gigabitserialreceiversuppliedhigh—speedinterfaceforinputdata，real

4、—timedatacompressed，additionalinformationjoinedandGigabitnetimplementedwithSOPC(systemofprogrammableonchip)，largecapacityandnonvolatileNandflashstorageusedfordatacarrierwithexcellentseismicbehavior，widetemperaturerangeandeasyswap．Allthetechnologiesguaranteeratioofcompressis300

5、MB／s，performanceofstoringis160MB／sanddatatransmissionwithGigabitnetachieves420Mbps．Keywords：small—sized；real—timecompress；SOPC；Nandflashstoring；gigabitnet0引言数据采集与存储系统是信号与信息处理系统的重要组成部分。伴随数据采集速度的提高和信号处理算法的要求，对数据存储的速度和效率的要求也越来越高，而且对应用环境的要求也越来越苛刻。目前典型的数据存储方案有：基于计算机总线的硬盘存储技术⋯，但计算机总

6、线带宽限制了存储速度且体积庞大；硬盘直写的数据存储技术_2J，但硬盘的环境适应性较差；基于DDR(双数据率)模组存储技术，存储容量小，适合短时超高速存储。文中基于SOPC(片上可编程系统)技术，以图1记录器总体结构设计框图大容量非易失存储体(Nandflash)作为数据载体，设计了一种2主要模块设计小型化的高速数据记录器，该记录器体积小，可靠性高，已成功2．1高速串行接口模块应用于光测设备中。从并行I／O电路到串行I／O连接功能解决方案的转变，成1记录器硬件结构为一种能够降低系统成本、简化系统设计并提供所需的扩展图1为记录器结构框图，主要由高速数据

7、吉比特串行收发性，从而满足新的带宽需求的手段，这种转变受到了各行业的器，Nandflash大容量数据存储卡，可编程逻辑器件(FPGA)等组推动。与传统的并行实现方法相比，基于串行I／O的设计具有成。串行收发器可为输入数据流提供单路最高6．25Gbit／s的很多优势，包括：器件引脚数少、降低了电路板空间要求、连接数据带宽；Nandflash存储卡容量达到64GByte，可接收器较小、电磁干扰降低并具有较好的抗噪能力，但设计中也面临一定难度的挑战，包括：信号完整性、阻抗和功率要求、屏蔽160MBit／s的持续数据存储，且集成了USB2．0接口，易插拔；

8、性要求、印刷电路板(PCB)设计要求以及连接器和电缆的选择FPGA及外围DDR缓存，RAM阵列实现了基于linux操作系统