基于雷达回波信号高速存储系统的设计
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雷达技术随着航空航天技术的极大提升,也逐渐趋向高分辨率等方向发展,同时这也给雷达加大了信息量,因此也给雷达数据记录设备提出了更高要求。首先要求其大容量,目前用于雷达的数据记录仪,容量要求一般均在几十GB,有的已经达到了几百GB以上;其次要求高速度,以前的数据记录仪一般只有几KB/s,现在通常要求达到几十MB/s,甚至上百MB/s;再是要求数据的可靠性,由于数据记录仪一般工作的环境比较恶劣,再加上有时候电路设计的一些原因,导致数据位发生翻转,数据发生失真而影响数据的可靠性,而这也许就会带来严重的后果,因此在设计数据记录仪时也必须加入必要措施保证数据的可靠性。本文围绕如何采集存储高速、大容量的雷达回波数据展开了研究。在国内外发展现状以及实际应用需求的基础上,提出了基于雷达回波信号高速存储系统的总体设计方案。针对40MHz的回波信号,设计了132MHz的采样率。为实现双通道的低相位差,采用了时钟芯片分配两个通道的时钟,并且在PCB走线时也会格外注意信号线长度的一致以保证信号的同步。对于采集中的高速大容量数据,使用了目前较为主流、成熟的LVDS技术进行数据传输。数据的存储选择了三星公司的NAND FLASH作为数据的存储介质,并使用了流水线技术、交错双平面操作等方法有效的解决了高速数据与NANDFLASH写入速度过低的矛盾。采用了32片4GB的NAND FLASH搭建出128GB的存储容量。本文最后通过搭建系统测试平台做出了大量的测试,从测试结果中能看出数据记录仪存储卡的存储速度可达到88MB/s,并且数据经校验无错误,能有效的满足任务需要,实现了对高速大容量数据的可靠存储。
摘要 | 第4-5页 |
Abstract | 第5页 |
第一章 绪论 | 第8-12页 |
1.1 采集技术的研究现状 | 第8-9页 |
1.2 存储技术的研究现状 | 第9页 |
1.3 高速大容量采集存储系统发展趋势 | 第9-10页 |
1.3.1 存储介质 | 第10页 |
1.3.2 存储容量 | 第10页 |
1.3.3 可靠性措施 | 第10页 |
1.4 论文的内容安排 | 第10-12页 |
第二章 采集存储系统的硬件设计 | 第12-32页 |
2.1 采集存储系统总体方案设计 | 第12-13页 |
2.1.1 设计需求 | 第12页 |
2.1.2 采集存储系统的硬件结构框架 | 第12-13页 |
2.2 采集电路设计 | 第13-18页 |
2.2.1 采集系统性能要求 | 第13页 |
2.2.2 AD 转换器技术指标 | 第13-14页 |
2.2.3 AD 前端设计 | 第14-18页 |
2.3 存储电路设计 | 第18-23页 |
2.3.1 存储系统性能 | 第18页 |
2.3.2 存储介质的选型 | 第18-22页 |
2.3.3 FLASH 阵列设计 | 第22-23页 |
2.4 电源设计 | 第23-25页 |
2.4.1 DC/DC 变换 | 第23-24页 |
2.4.2 电源和地的去耦 | 第24-25页 |
2.5 LVDS 设计 | 第25-29页 |
2.5.1 LVDS 技术 | 第25-26页 |
2.5.2 LVDS 接口电路设计 | 第26-29页 |
2.6 电路设计要点 | 第29-32页 |
第三章 采集存储系统的逻辑设计 | 第32-52页 |
3.1 FPGA 选型和介绍 | 第32-36页 |
3.1.1 FPGA 的选型 | 第32页 |
3.1.2 FPGA 的设计流程 | 第32-34页 |
3.1.3 Xilinx ISE 开发软件应用 | 第34-36页 |
3.2 采集卡 FPGA 设计 | 第36-38页 |
3.3 存储卡 FPGA 设计 | 第38-43页 |
3.4 逻辑设计中关键技术 | 第43-52页 |
3.4.1 交叉双平面页编程技术 | 第43页 |
3.4.2 流水线技术 | 第43-44页 |
3.4.3 ECC 校验技术 | 第44-52页 |
第四章 系统测试与结果分析 | 第52-57页 |
4.1 测试平台搭建 | 第52页 |
4.2 系统功能测试流程 | 第52-57页 |
4.2.1 Flash 存储速度测试结果 | 第54-55页 |
4.2.2 系统整体功能测试结果 | 第55-57页 |
第五章 总结与展望 | 第57-59页 |
5.1 总结 | 第57页 |
5.2 展望 | 第57-59页 |
参考文献 | 第59-61页 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果 | 第61-62页 |
致谢 | 第62页 |
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