【硕士论文】基于CPCI的高速大容量存储器研制.pdf

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1、摘要摘要高速数据采集和存储系统在雷达、航空、航天、兵器等国防部门有着广泛的应用。为了适应高速数据采集的需要，需要开发出更高速、更大容量的存储系统。这对数据存储速度、数据连续存储的时问、实时存储通道数和可靠性提出了更高的要求。本文采用大容量的固态存储芯片FLASH(闪存)为存储介质，通过FPGA(现场可编程门阵列)作为存储阵列的处理器，解决了FLASH访问速度慢的问题，成功实现了数据采集过程中用低成本、高密度的FLASH存储器对高速实时数据的存储，并通过工控机的CPCI总线实现对存储器的数据读取、保存。FPGA既作为高速输入数据传输到FLASH中间的缓存，又实现对存储器的

2、读写及擦除等操作时序的控制，充分体现了FPGA节省外部硬件资源和可编程的优点。针对高速数据的输入，采用了多级流水的技术。文中首先介绍了高速大容量存储器在国内外的发展现状，分析了整个存储系统的组成、讨论了芯片的选型，详细讲解了FPGA的内部设计，然后介绍了CPCI总线及其设计，接着讨论了系统的电源设计、热插拔技术以及CPCI的驱动和应用软件设计．最后对本设计进行了总结和展望。关键词：CPCI高速大容量存储FLASHFPGAAbstractkbstractTheDataandStorageSystemareusedabroadintheRadar,Avigation，Sam

3、plepacefli曲t，Weaponandsoon．Forthehighspeeddatasample，itisnecessarytodesignahigherspeedandlargercapacitystoragesystem．Itisachallengeonthestoragespeed，thestoragecontinuoustime，thestoragechannelnumberandreliability．Thisarticleusinglargecapacitystoragechip—FLASH，withFPGAastheprocessorofstora

4、gearray，successfullyresolvedtheproblemofthelowspeedoftheFLASHandachievedthelowcastandthelargedensityoftheFLASHduringthedatacollection，andreadthedataofFLASHarrayviaCPCIbus．FPGAisusedasthebuffermemoryaswellasthegenerationofthetimingcircuitcontrolmoduletheoperationofread，duringprogramandera

5、seandSOOn，fromwhichonecaneasilyfindtheadvantageofFPGAthatsavingexternalhardwareresourceandbeprogrammable．Asfortheinputoftheexternalhigh-speeddata，thepipelinetechniqueisused．Firstly,introducethestatusofthehighspeedlargecapacitystorageinourcountryandabroadandanalyzethecomposingofwholestora

6、gesystemanddiscusstheselectofthemainIC，nextintroducetheintemaldesignofFPGAprogrammedinVHDLandtheCPCIbus．thendiscussthepowermanagement，thedesignofboard’ShotswapfunctionandthedriveroftheCPCIbus，FinalKsummarizethedesignandanalyzetheapplicationforeground．Keyword：CPCIHighSpeedLargeCapacitySto

7、rageFlashFPGA第一章绪论第一章绪论§1．1引言高速数据采集系统目前已在雷达、声纳、图像处理、语音识别、通信、瞬态信号测试等领域得到广泛应用。它的关键技术是高速ADC技术、数据存储与传输技术和抗干扰技术。尤其是雷达成像技术日渐成熟，当雷达搔收机接收到大量的高速实时数据经过模数转换后，如何将这些大量的数据存储起来以便计算机处理，就显得非常重要了。本文着重分析了高速大容量数据存储技术。其性能要求：一是高速性，现在高速数据采集中所用的ADC已达几十甚至几百MSPS的水平，这就要求采集数据的存储器的速度也要与之匹配：二是大容量，其原因是