• 试析基于闪存的大容量存储系统设计-毕业论文格式

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论文导读:

摘要:光电经纬仪是一种用于对移动目标跟踪定位的高精度光电检测仪器,是靶场测量的主要设备之一。在靶场测量中要对飞行目标进行实时观测记录,相应存储设备必须能够高速准确的把实时图像数据和附加信息存储下来,并且能够重放所记录的图像,以便判断测量结果正确与否,分析错误原因,评估系统性能。随着光电经纬仪及图像传感器技术的发展,光电测量系统对图像存储设备的速度要求越来越快、存储容量要求越来越大,同时还需要存储设备具有更高的工作可靠性和稳定性,以及良好的便携性。因此,就对高速率、大容量、易携带、接口简单通用的存储设备的设计提出了更高的要求。本论文结合靶场应用的特点,设计了一种基于FLASH和FPGA的高速大容量图像存储回放系统,采用FLASH作为存储介质,FPGA为控制核心,使用USB2.0为数据回放接口,CAN总线作为系统命令和状态查询接口。系统具有速度快、容量大、可重复擦写、接口简单、数据回放方便的特点。为解决闪存器件访问速度慢、不能满足高速图像存储的需求,设计中采用了并行总线技术和流水线技术,提高系统的存储速度。为解决闪存器件由于工艺原因存在无效块,而无效块的可靠性不能得到保证的问题,设计中采用冗余设计方案,提高系统的可靠性。另外,在图像数据的存取过程中还加入了数据校验,以提高图像数据的准确性。整个系统的存储空间为80GB,并且只需对硬件电路进行稍微改动就可支持更大容量的闪存芯片以扩充存储容量;系统的理论存储速度可达到160MB/s,可以满足对图像存储速度的要求;USB接口回放速度接近20MB/s,具有较高的数据传输速度;系统具有一定的通用性,可以推广应用到其他数据采集存储的场合。 关键词:图像存储 闪存 并行总线技术 流水线技术 FPGA
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  • 摘要3-4
  • Abstract4-5
  • 目录5-7
  • 第一章 绪论7-17
  • 1.1 课题背景与研究意义7
  • 1.2 存储介质性能比较7-9
  • 1.3 大容量固态存储系统研究现状9-14
  • 1.3.1 大容量固态存储系统发展的主要技术9-10
  • 1.3.2 国外大容量固态存储器现状10-13
  • 1.3.3 国内大容量固态存储器现状13-14
  • 1.4 本文的研究内容及组织结构14-17
  • 第二章 存储系统方案设计17-25
  • 2.1 闪存芯片介绍与选型17-19
  • 2.1.1 闪存的分类与特征17
  • 2.1.2 NOR和NAND闪存的性能比较17-19
  • 2.2 NAND型闪存K9KAG08U0M19-20
  • 2.3 设计需求20-21
  • 2.4 大容量存储系统总体方案21-22
  • 2.5 关键技术22-25
  • 第三章 存储系统硬件设计25-39
  • 3.1 逻辑控制单元设计25-27
  • 3.1.1 逻辑控制器的选型25-26
  • 3.1.2 FPGA硬件设计26-27
  • 3.2 存储阵列的硬件实现27-28
  • 3.3 图像数据输入接口设计28-29
  • 3.4 图像附加信息输入接口设计29
  • 3.5 图像输出接口设计29-32
  • 3.5.1 器件与传输模式的选择30-31
  • 3.5.2 USB2.0接口电路设计31-32
  • 3.6 命令和状态接口设计32-34
  • 3.6.1 CAN控制芯片简介32-33
  • 3.6.2 MCP2510内部结构及工作原理33
  • 3.6.3 CAN总线硬件电路设计33-34
  • 3.7 数据缓冲电路设计34-36
  • 3.7.1 缓冲结构的特点与比较34-35
  • 3.7.2 乒乓缓冲结构的实现35-36
  • 3.8 供电设计36-39
  • 3.8.1 供电电路36-37
  • 3.8.2 供电原理图设计37-38
  • 3.8.3 复位电路设计38-39
  • 第四章 存储系统控制逻辑设计39-61
  • 4.1 控制逻辑总体结构39
  • 4.2 FLASH读写逻辑设计39-43
  • 4.2.1 FLASH阵列的写操作39-41
  • 4.2.2 FLASH阵列的读操作41-42
  • 4.2.3 FLASH阵列的擦除操作42-43
  • 4.3 闪存阵列的无效块管理43-46
  • 4.4 闪存的ECC校验46-47
  • 4.5 并行总线和流水线技术的FPGA实现47-48
  • 4.6 FPGA内部软FIFO的使用48-51
  • 4.7 串口通信(UART)设计51-53
  • 4.8 CAN接口控制逻辑设计53-57
  • 4.9 USB固件程序和驱动设计57-61
  • 4.9.1 USB固件程序57-59
  • 4.9.2 驱动程序59-61
  • 第五章 PCB设计与系统调试61-67
  • 5.1 系统PCB设计61-62
  • 5.2 系统调试62-67
  • 第六章 总结与展望67-69
  • 6.1 总结67
  • 6.2 进一步研究的改进67-68
  • 6.3 结束语68-69
  • 参考文献69-73
  • 攻读硕士期间发表的论文73-75
  • 致谢75