基于FPGA的新型弹载存储器设计

摘要

在导弹的测试系统中，数据存储设备主要用于记录导弹飞行时由传感器接收的信号以及飞行过程中的各种参数。随着弹载存储性能要求的提升，设计出一款可以适应测试信号多样性、实时性以及稳定性的数据存储设备已经势在必行。本文提出了一种基于FPGA+eMMC FLASH存储阵列的数据存储方案，详细论述了存储阵列硬件电路设计以及基于FPGA的eMMC控制器逻辑设计。同时分析了固态存储的发展趋势，提出了基于串行UFS2.0协议的控制器设计框架，以满足未来存储发展的需求。
　　本文主要完成以下三方面的工作内容：
　　1.分析了各类主流的固态存储芯片特性，设计了基于eMMC FLASH阵列的存储架构，详细描述了存储板卡的硬件设计，具体说明了电源方案、高速接口互连、时钟分配以及上位机通信等设计原理和方法。
　　2.对eMMC FLASH并行存储架构的逻辑控制进行了详细设计，介绍了存储板卡的工作流程以及数据流与缓存方案，说明了存储的读写、擦除以及CRC校验等功能的设计方法和实现过程，同时实现了存储板卡与上位机之间的以太网通信，并且在板卡上完成了验证与性能测试。
　　3.考虑到eMMC FLASH阵列并行总线的局限性，提出了基于UFS2.0协议的高速串行存储架构，设计了基于FPGA高速串行收发器GTX的UFS2.0控制器的基本框架，并实现了部分模块的逻辑功能。
　　本文完成了基于FPGA+eMMC FLASH架构的数据存储系统的硬件设计和逻辑设计。并分析了高速串行总线的优点，设计了UFS2.0控制器的基本框架，在实际的工程中有一定的应用价值。

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第一章 绪论

1.1论文产生的背景

1.2论文主要内容以及章节安排

第二章 新型弹载存储芯片的发展

2.1主流存储芯片的结构特点

2.2存储器之间的优劣分析

第三章 基于FPGA的eMMC存储阵列设计及实现

3.1系统功能分析

3.2数据存储板卡硬件设计

3.3数据存储板卡逻辑实现

3.4系统性能测试

第四章 基于UFS2.0存储阵列的设计及实现

4.1基于UFS2.0存储阵列的硬件设计

4.2 UFS2.0协议解析

4.3基于FPGA的UFS2.0控制器逻辑实现

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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