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随着雷达等工程技术的不断发展,系统对数据存储性能的要求日益提升,数据量的剧增使得可靠的高速大容量存储设备成为了系统的基本配置。本文基于星载雷达原理样机研制项目,设计了一种FPGA作为主控、NAND Flash作为存储芯片的大容量高带宽记录器,承担着数据采集模块和数传模块中间关键的数据存储作用,其性能实现满足系统存储要求。 本文首先分析系统对记录器的结构要求和容量带宽等性能要求,研究了存储介质尤其是NAND Flash的特性和高速传输技术;然后设计了一种多片NAND Flash芯片并行存储结构,满足了容量要求,采用拓展总线、流水操作及数据缓存结构策略提高访存带宽,采用RocketIO收发器作为系统主要高速传输接口;基于系统要求,提出有效的地址与文件系统管理,针对Flash芯片的特性提出有效的坏块管理、均衡擦除等技术,确保数据存储可靠并延长系统使用寿命;最后实现了以记录回放模式为主的高性能记录器。调试地面回放设备模拟总控以控制记录器,包括回放板卡调试和PC上位机回放程序设计,用来测试记录器各项功能并将数据回放到本地;回放板卡通过两路光纤和记录器通信,翻译指令并传输文件数据,同时通过PCI接口和上位机程序通信,回放程序读取两路数据且合并存储到本地供数据分析。最终应用在系统上的是采用32片K9NCG08U5M芯片组成双路共512GB、写带宽超过600MBps、读带宽超过550MBps的存储板卡,接口通信速率为3.125Gbps;目前已实现星载系统中记录器与采集系统、数传系统的正常通信,已实现记录器的正常存储回放功能并通过容量、带宽、可靠性等性能测试,验证了NAND Flash存储架构和各管理模块设计的有效性。