通用高速存储系统的设计与实现

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随着信息时代的发展,信息数据量增长迅速,如何将海量的数据安全存储是当今科技发展需要解决的重要问题,存储技术的发展已成为关键的研究热点。存储设备广泛应用于通信、军事、航空航天等领域,针对雷达系统对高速实时数据的存储需求,本文设计的通用高速存储系统,满足存储速度高、存储容量大的性能要求。本文首先对高速存储系统技术的发展现状和趋势进行了研究,分析雷达系统中对存储设备的需求和指标,提出了采用多片Micron公司的MLC型NAND FLASH作为存储介质,应用基于Xilinx公司的Virtex6系列FPGA实现核心控制的高速高密度存储板卡设计,存储容量可达3TB,存储速度不低于1.5GBps。外部接口采用PCIe、GTX、Rocket IO等接口实现控制命令的收发和数据的高速传输,同时设计FMC接口满足存储板的通用性设计。其次,通过FPGA逻辑控制实现NAND FLASH阵列设计,采用多片NAND FLASH并行和流水操作,提高存储系统的带宽;实现了存储系统整体架构内的数据和控制设计,对NAND FLASH采用双plane模式执行擦除、编程、读取操作;同时制定有效的检错纠错机制,在逻辑中添加BCH编解码模块,有效解决数据误码问题;针对坏块管理进行深入的研究分析,制定有效的坏块管理方案,保证存储数据的可靠性。再次,为了快速、有效的管理存储系统中的大量数据,在基于上位机控制时,本文设计建立文件系统管理,数据以文件信息的格式保存在上位机中,按文件为单位操作;通过上位机软件控制,实现对存储板命令的发送以及控制信号的接收,在功能上实现自检、导入、导出、记录、回放、删除等功能。针对存储板在雷达系统运行时无上位机控制,采用以太网口实现存储板的控制,NAND FLASH阵列采用循环的方式执行“删除—记录—删除”操作。最后,本文基于实验室某雷达系统信号处理项目,介绍了通用高速存储系统的硬件构成和FPGA程序的逻辑设计。经过大量的测试,存储板各方面满足设计指标,实现了存储速度高、容量大、数据可靠性高的性能要求。根据实际项目需要,完成外场雷达原始数据的采集存储,搭建回放系统实现原始数据的信号处理并完成终端显示,为算法优化提供支持,验证了通用高速存储系统在雷达系统中应用的可行性。
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