基于FPGA和NAND Flash的嵌入式存儲系統設計

吳　凡

(成都蓉威電子技術開發公司 開發部,四川 成都　610091)

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基于FPGA和NAND Flash的嵌入式存儲系統設計

吳凡

(成都蓉威電子技術開發公司 開發部,四川 成都610091)

摘要為了有效解決惡劣工作環境下對體積有特殊要求的數據存儲問題,設計了基于FPGA和NAND Flash的小尺寸嵌入式存儲系統。系統選用FPGA為控制核心,以NAND Flash作為存儲介質,采用LVDS接口存儲和回放數據,通過以千兆網與計算機通信,以文件方式管理數據,并采用壞塊管理和ECC技術保證數據完整性。實測表明,該系統具有高帶寬、體積小等特點,同時具有實時存儲、回放、加載、卸載和管理功能,并可在惡劣環境下穩定工作。

關鍵詞存儲系統;FPGA;NAND Flash;文件管理;千兆網

Design of Embedded Storage Device Based on FPGA and NAND Flash

WU Fan

(Development Department,Chengdu Electronic Technology Development Company,Chengdu 610091,China)

AbstractA small size embedded storage system based on FPGA and NAND Flash is designed for special data storage requirements in size under harsh working conditions.The system selects FPGA as the control core,NAND flash as the storage medium,and LVDS interface for data storages and replay.Communicates with computers are performed via gigabit network,and data are managed as files with data integrity guaranteed by bad-block management and ECC technology.The experimental results show that the system has the characteristics of high bandwidth and small size,is capable of real-time storage,replay,loading,unloading and management,and can work steadily in the harsh environment.

Keywordsstorage system;FPGA;NAND Flash;file management;gigabit network

數據采集系統在進行數據采集和信號處理的同時,通常需要將關鍵數據存儲下來用于監控設備的工作狀態,遇到問題后能通過這些數據復原當時的工作場景,為分析問題和解決問題提供依據。通常需要存儲系統具有容量大、速度快、以文件形式管理數據、體積小等特點。根據這一需求,本文提供了一套完整的數據存儲、加載、卸載和回放軟硬件方案;本方案具有體積小、存儲速度快、自動化程度高和工作溫度廣等優點。系統以Xilinx公司Virtex-5系列FPGA為主控芯片,Micron公司的NAND Flash芯片MT29F64G08作為文件存儲介質,Marvell公司的千兆網物理層控制器芯片88E1111作為網絡橋接芯片與計算機進行通信。

1系統設計思路

系統采用FPGA夾層卡(FPGA Mezzanine Card,FMC)結構,長不超過80 mm,寬不超過70 mm,高不超過15 mm,采用8片NAND Flash,總存儲容量為64 GB,采用TSOP封裝,方便利用FMC插座背面的空間,存儲數據接口和回放數據接口均采用LVDS接口。……