基于FPGA的Flash存储器测试系统

摘要

Flash存储器具有高速度、大容量、非易失性和高可靠性等特点，近年来已经逐步应用于航天电子系统中。航天工作环境中的高能质子或重离子入射到电子元件上会引发辐射效应，使组成航天电子系统的电子元器件损伤或失效，如Flash存储单元中存储的数据可能发生1到0或0到l的翻转，从而可能出现数据错误、逻辑混乱、指令异常、程序走死或走飞等现象，甚至危及航天器在轨工作寿命。航天电子系统中的Flash存储器首先要能适应空间辐照等复杂环境。本文根据该领域的实际需求，设计一种Flash存储器自动测试系统。本测试系统通过运用典型的存储器测试方法在辐照条件下对Flash存储器进行测试，对实验结果进行统计分析得出Flash存储器的抗辐照参数。
　　本文在讨论了Flash存储器的结构、工作原理以及Flash存储器的电离辐照效应的基础上，阐述了Flash存储器的功能模型、故障模型，采用典型的存储器测试算法，如全0全1算法、棋盘法，最后完成整个测试系统设计。测试系统由上位机和下位机构成，以千兆以太网作为上位机和下位机之间的数据传输通路。上位机采用PC机，上位机在Windows平台应用程序开发环境（VS2010）下运用C++语言进行开发，用于控制测试操作、显示测试工作状态和统计分析测试试验结果数据；下位机通过FPGA来实现，采用Xilinx公司的Kintex-7系列FPAG结合Marvell公司的88E1111芯片完成千兆以太网的通信协议，并且FPGA还负责完成对待测Flash存储器的驱动。
　　下位机在Xilinx ISE Design Suite14.4环境下完成对各个功能模块的Verilog硬件语言设计，包括千兆以太网的逻辑链路子层、网络层、传输层、以及应用层的逻辑设计和Flash存储器的测试算法。在Mentor公司的仿真软件Modelsim SE10.1b环境下对下位机功能进行功能仿真验证。给出了辐照环境下测试Flash存储器的工作流程。
　　整体测试结果表明本测试系统能够完成设计预期功能，由于FPGA的高速并行优势和可重复在线编程的特点，本测试系统在实现预期功能的同时后续可以根据需求对系统进行升级，具有高的工程实用价值。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 论文的研究内容和章节安排

第二章 Flash电离辐照效应分析及其测试原理

2.1 Flash存储器结构及其工作原理

2.2 Flash的电离辐照效应

2.3 Flash存储器测试原理

2.4 本章小结

第三章 Flash测试系统方案的硬件电路设计

3.1 系统的整体架构

3.2 FPGA控制模块简介

3.3 待测试芯片Am29lv160db

3.4 本章总结

第四章 系统软件设计与仿真验证

4.1系统软件设计概述

4.2 ISE和Modelsim的联合仿真环境搭建

4.3 以太网通信模块的实现逻辑

4.4 测试控制的逻辑设计

4.5设计综合结果

4.6 本章总结

第五章 测试系统的工作验证

5.1 验证前期准备

5.2 系统测试验证演示

5.3 测试系统工作流程

5.4 本章总结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 本文展望

参考文献

致谢

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