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固态数据存储转发装置关键技术研究

作　者: 于磊
导　师: 孟令军
学　校: 中北大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: FPGA LVDS 存储 CRC校验
分类号: V441
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 5次
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内容摘要

在航天技术不断革新的今天，数据存储转发装置是飞行器不可或缺的组成部分，从民用飞机的黑匣子，到宇宙飞船的图像记录器，数据存储转发装置总是起着至关重要的作用，它的性能直接关系到一次飞行是否成功或者一次事故的真相是否能够大白于天下。在一些恶劣的飞行环境中，为了能够准确的记录数据信息，系统的可靠性成为一个首要考虑的问题。固态数据存储转发装置是为了完成某型号飞行器在飞行过程中对六路模拟信号的采集存储和对一路图像数据的存储转发工作而设计的，在一定的体积限制下，以尽可能提高系统稳定性为原则，增强设备的环境适应能力。本文首先介绍了课题相关背景以及国内外的发展现状，其后，根据设计要求，以提高系统稳定性为原则，选择Altera公司的FPGA器件EP3C120F484C8N为主控器件，选择三星公司的NAND型FLASH（型号为K9K8G08U0A）为存储器件。为了方便读取FLASH内的数据，固态数据存储转发装置设有USB2.0接口，用户可以方便的通过上位机读取FLASH内的数据并进行分析。在硬件方面，文中详细介绍了各个部分的硬件结构和工作原理，以及PCB布局布线的总体原则；在软件方面，本文着重讲述了三个关键技术，即：FLASH剩余容量检测、FPGA间的LVDS传输、CRC校验的设计思路和编程方法。此外，本文还对NAND型FLASH的内部结构和交叉双平面页编程做了简要分析。论文最后给出了相应的测试结果，测试结果证明了系统设计的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究目的及意义  8-9
  1.2 课题相关领域研究现状和发展趋势  9-12
  1.3 本文的内容及结构安排  12-13
2 系统分析与方案设计  13-18
  2.1 系统结构  13
  2.2 设计要求  13-14
  2.3 总体方案设计  14-18
    2.3.1 设计原则  14
    2.3.2 器件选择  14-16
    2.3.3 系统总体框图  16-18
3 硬件电路设计与系统工作原理  18-29
  3.1 电源部分  18-20
  3.2 模拟量采集部分  20-22
  3.3 LVDS 图像数据接收部分  22-26
  3.4 数据转发部分  26
  3.5 数据存储模块  26-27
  3.6 硬件设计与布局布线规则  27-29
4 关键技术的分析与研究  29-49
  4.1 FLASH 剩余容量检测  29-37
    4.1.1 NAND 型 FLASH 器件的页编程分析  30-32
    4.1.2 本次设计的 FLASH 管理方法  32-35
    4.1.3 基于二分法的 FLASH 容量检测  35-37
  4.2 FPGA 间的 LVDS 高速数据传输  37-42
    4.2.1 LVDS 发送部分  38-39
    4.2.2 LVDS 接收部分  39-42
  4.3 CRC 校验的设计与实现  42-48
    4.3.1 CRC 编码模块  45-48
    4.3.2 CRC 校验模块  48
  4.4 本章小结  48-49
5 系统测试与结果分析  49-54
  5.1 测试系统组成  49
  5.2 系统功能测试  49-51
  5.3 测试结果  51-53
  5.4 本章小结  53-54
6 总结与展望  54-56
  6.1 论文工作总结  54
  6.2 展望  54-56
参考文献  56-58
攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果  58-59
致谢  59-60

固态数据存储转发装置关键技术研究

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