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有效载荷控制装置存储与控制逻辑设计

作　者: 李宪强
导　师: 周昌义
学　校: 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
专　业: 计算机应用技术
关键词: 固态存储器 FLASH存储器有效载荷控制装置(PCU) 三模冗余汉明码 ECC EDAC SEU
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 62次
引　用: 1次
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内容摘要

有效载荷控制装置是XX型号航天应用系统的重要设备,完成有效载荷的运行管理、数据采集、数据存储、数据回放等任务,支持我国在航天领域进行各种前沿的科学试验,而且可以推广应用于后续的空间实验室和其他各类空间飞行器上,对于我国航天事业的发展有着重要的意义。有效载荷控制装置存储与控制逻辑是有效载荷控制装置的重要组成部分,主要实现了:对大容量FLASH的块擦除、页写、数据块回放等各种操作,而这些操作可由CPU来控制;CPU的数据存储器在FPGA内实现,为了克服单粒子翻转的影响,提高系统的可靠性,逻辑程序中实现了对SRAM的EDAC管理,CPU进行读操作时,可以将纠正过的数据和校验码返写回两片SRAM。第三章是逻辑程序的详细设计过程和仿真结果。在第四章介绍了一些预研工作,首先仿真验证了改进的汉明码 ECC纠错功能的正确性,然后基于EDAC和ECC这两种编码技术,提出了针对于FLASH大容量存储器的坏块标记方案和2K数据块编码纠错方案。这些方案得到进一步论证后,有望应用在未来的航天型号中。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
1 绪论  13-21
  1.1 引言  13-14
  1.2 航天固态存储器的应用背景介绍  14-18
    1.2.1 国外应用现状  14-16
    1.2.2 国外大容量存储器技术的发展趋势  16-17
    1.2.3 国内应用现状  17-18
  1.3 本课题的研究内容和意义  18-19
    1.3.1 研究内容  18-19
    1.3.2 意义  19
  1.4 本文的组织  19-21
2 系统方案设计  21-39
  2.1 系统方案概述  21-24
    2.1.1 计算机及XX 接口单元原理图和安装示意图  21-23
    2.1.2 CPU 地址空间分配  23-24
  2.2 存储芯片的选型及特点介绍  24-32
    2.2.1 FLASH 芯片的选型  24
    2.2.2 MMFN08408808S-F 芯片特点介绍  24-32
  2.3 RAM 纠错方案  32-34
    2.3.1 三模冗余  32-33
    2.3.2 EDAC 原理  33-34
    2.3.3 RAM 纠错方案的选择  34
  2.4 存储与控制逻辑方案  34-36
  2.5 逻辑程序设计中复位方案的选择  36-39
    2.5.1 同步复位的特点  36
    2.5.2 异步复位的特点  36-37
    2.5.3 异步复位、同步释放  37-39
3 存储及控制逻辑设计  39-69
  3.1 LIBERO 开发环境介绍  39-42
  3.2 ACTEL 公司APA 系列FPGA 的特点  42-44
  3.3 Verilog HDL 语言介绍  44-45
  3.4 存储与控制逻辑设计  45-69
    3.4.1 CLK_MANAGE 模块  46-48
    3.4.2 SRAM 及EDAC 模块  48-51
    3.4.3 CPU 地址译码、寄存器管理和中断管理模块  51-54
    3.4.4 CPU 复位信号产生模块  54-55
    3.4.5 指令接收模块  55-57
    3.4.6 FLASH 管理模块  57-59
    3.4.7 FLASH 初始化模块  59-61
    3.4.8 FLASH 页查找模块  61-62
    3.4.9 FLASH 块擦除模块  62-63
    3.4.10 FLASH 页写模块  63-64
    3.4.11 FLASH 数据块回放模块  64-67
    3.4.12 FLASH 字节写模块  67
    3.4.13 FLASH 字节读模块  67-69
4 预研工作  69-75
  4.1 改进的汉明码（ECC）介绍  69-71
  4.2 ECC 仿真验证  71-72
  4.3 对FLASH 坏块进行标记和对整页数据进行编码纠错的一种方案  72-75
5 软件设计  75-81
  5.1 Keil uVision2 软件介绍  75-76
    5.1.1 Keil uVision2 项目管理  75
    5.1.2 编辑器和调试器  75-76
  5.2 软件设计  76-81
    5.2.1 PCU 主控软件  76-77
    5.2.2 FLASH 存储中断函数  77-80
    5.2.3 FLASH 存储程序  80-81
6 测试用例及测试结果  81-87
  6.1 测试用例  81-83
  6.2 测试结果  83-87
    6.2.1 SRAM 读写测试结果（对应测试用例1）  83
    6.2.2 CPU 复位测试结果（对应测试用例4）  83-84
    6.2.3 FLASH 块擦除测试结果（对应测试用例8）  84-86
    6.2.4 FLASH 页写测试结果（对应测试用例9）  86-87
7 总结与展望  87-89
  7.1 研制总结  87
  7.2 下一步的工作展望  87
  7.3 结束语  87-89
参考文献  89-91
附录1  91-93
致谢  93

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