基于fpga 的高速大容量flash 存储

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1、基于FPGA的高速大容量FLASH存储作者：麻海霞马铁华DesignofaFLASHStorageSystemwithHighSpeedandLargeCapacitybymeansofFPGAAbstract：TheresearchusestheRS-422leveltransmissionserialdatainthistext,SystemimplementationofastorageboardwouldmakeserialdatatransfersparalleldatastoredintoFLAS

2、HofhighspeedandlargecapacitywithFPGAisintroduced,andfieldprogrammablegatearray(FPGA)isthecontrolcoreofthestoragearray.NotonlycarefullyhasanalyzedtheRS-422levelwhentheconcreteuseneedstodayattentionquestion,butalsonewmethodsareappliedtodealwithexternalhighspe

3、edinputdata,Byusingofthestorageboard,highspeedrealtimedatacanbesuccessfullystoredwithhighdensitylowerspeedFLASHchips.Keyword：RS-422,FPGA,highspeed,largecapacity,FLASH摘要：本文研究RS-422电平传输串行数据，通过FPGA把串行数据转化为并行数据存储到高速大容量的FLASH的存储系统的具体设计，FPGA（现场可编程门阵列）为存储阵列的核心。不仅分

4、析了RS-422电平在具体使用时需要注意的问题，而且针对外部高速数据的输入，在数据存储部分引入新的方法，能够更加快速的实现FLASH存储器对高速实时数据的可靠存储。关键字：RS-422、FPGA、高速、大容量、FLASH1、引言数字电路应用越来越广泛，传统通用的数字集成芯片已经难以满足系统的功能要求，随着系统复杂程度的提高，所需通用集成电路的数量呈爆炸性增值，使得电路的体积膨大，可靠性难以保证[1]。因而出现了现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。在我国20世纪90年代以前，测试系统采

5、用磁带记录，效率和安全保障性不高；随之出现的是遥测技术，但在传输数据的过程中会出现误差；接着是静态存储器，它读、写方便，但是存储的数据会因为断电而丢失，所以，不利于数据长时间保存；目前，闪存的问世，NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术，它有存储容量大、体积小、可靠性高等优点，测试系统会逐步向这个方向发展。1、设计思想2.1核心芯片选择（1）接受芯片选择MAX491此芯片为RS-422/485扩展芯片，为DIP14封装。MAX491有两个控制端，如果两个控制端由微处理器的一个I/O口控制，则总线

6、，两线制，半双工工作。如果两个控制端单独控制，则总线为RS-422总线，四线制，全双工工作。MAX491采用+5V电源供电，当供电电流仅有500uA时，传输速率却能达到2.5Mbits/s。它的内部有一个传输线驱动器和一个传输线接收器，因此可以采用全双工工作。（2）FPGA采用Spartan-II系列Xc2s100Spartan-II系列Xc2s100有着丰富的触发器和LUT(Look-Up-Table)，非常适合复杂时序逻辑的设计。FLASH采用SAMSUNG公司的NANDFLASH芯片K9F8G08，接口

7、宽度8位。每个芯片含8192个数据块，一个块分为64页，每页大小为(2K+64)Bytes，其中64Bytes为空闲区，存储容量为8Gbit。它以页为单位进行读写，以块为单位擦除、命令、数据、地址共用同一总线，具有硬件数据保护功能。2.2MAX491设计时需要注意的问题（1）RS-422传输线上匹配的一些说明：理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆

8、长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。一般终端匹配采用终接电阻方法，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，终接电阻一般在RS-422网络中取100Ω，这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合；另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配；还有一种采用二极管的匹配方法。（2）RS-