一种多高速接口的高速串行总线存储装置的制造方法
【专利摘要】本发明一种多高速接口的高速串行总线存储装置是针对高速数据采集的数据得不到及时存储这一问题进行设计的，设计中提供了万兆以太网、千兆以太网、RAPIDIO接口，方便与其他的数据采集板进行接口对接。本发利用FPGA芯片管脚资源丰富的优势，并行的对16片eMMC芯片进行读写操作，提高了整板的读写速度。存储芯片选用eMMC芯片，利用eMMC芯片本身的高可靠性特点保障了整板数据的可靠性。由于eMMC芯片遵循统计的接口标准，随着eMMC技术的发展在不改动其他硬件的情况下容易完成存储设备容量和速度的升级。
【专利说明】
一种多高速接口的高速串行总线存储装置
技术领域
[0001]本发明属于数字信号处理技术领域，特别涉及利用FPGA实现基于eMMC存储芯片的高速存储板。
【背景技术】
[0002]随着信息科学技术日新月异的发展，在现代实时信号处理领域，为了获得更精确有效的信息，必然需要获取大量的数据来处理，且前高速数据采集系统已在雷达、声纳、图像处理、语音识别、通信、瞬态信号测试等领域得到广泛应用。传感器阵列工作时产生大量数据且数据的并行度实时性很高，因此需要高速的存储设备对数据进行存储。
[0003]目前大多数的数据存储系统都是传统的磁盘阵列RAID，磁盘阵列RAID自发明以来，其存储容量和可靠性都在不断提高，然而这种磁盘阵列RAID其本身还存在一些缺点:读写速度慢:传统的磁盘阵列RAID由于采用盘片高速旋转磁头作为数据的读取方式，寻址时间长，读写速度慢;稳定性低:传统磁盘阵列RAID的机械结构导致其磁头磨损及悬臂变形，并且磁盘阵列在受到震动时会导致其工作性能的不稳定，在环境恶劣的条件下不适用:功耗大:传统磁盘阵列RAID中盘片的机械旋转和磁头的径向运动均会在很大程度上导致磁盘阵列功耗增大。此外，随着对磁盘阵列存取速度要求的不断提高，磁盘阵列的转速也在不断地加快，这会进一步导致磁盘阵列功耗增大。因此普通的硬盘存储已经很难胜任这么高速且连续的数据存储，并且传感器阵列经常应用于苛刻的环境，普通的机械硬盘，从体积和抗干扰能力上无法适应苛刻的环境要求，所以在信号处理机系统中需设计高速的存储板来实现高带宽稳定的存储需求。
[0004]高速固态存储板的解决方案中以使用NANDFLSH居多，NANDFLASH芯片单位容量价格低，读写速度在不断提升。但由于NANDFLASH芯片没有统一的接口规范标准，使用时必须考虑ECC校验，坏块管理以及负载平衡等问题，要实现稳定可靠的数据存储在复杂度和资源消耗上都存在很多劣势。
[0005]eMMC为MMC协会所订立的内嵌式存储器标准规格，主要是针对手机和移动嵌入式产品而设计的。eMMC是一种嵌入式非易失性存储器系统，由NAND FLASH和相应的控制器两部分组成。由于有标准规范采用标准的封装，eMMC很容易升级，升级时无需改变硬件结构。ECC校验、坏块管理、负载平衡技术和低功耗管理等也易于实现。所以eMMC存储芯片易于操作和升级。控制多片eMMC存储芯片提高了带宽，扩大了容量，并且实现了多种高速接口的定制。
【发明内容】
[0006]本发明是针对高速数据采集的数据得不到及时存储这一问题进行设计的，设计中提供了万兆以太网、千兆以太网、RAP ID1接口，方便与其他的数据采集板进行接口对接。本发利用FPGA芯片管脚资源丰富的优势，并行的对16片eMMC芯片进行读写操作，提高了整板的读写速度。存储芯片选用eMMC芯片，利用eMMC芯片本身的高可靠性特点保障了整板数据的可靠性。由于eMMC芯片遵循统计的接口标准，随着eMMC技术的发展在不改动其他硬件的情况下容易完成存储设备容量和速度的升级。
[0007]本发明提供一种多高速接口的高速串行总线存储装置，包括电源模块、电源及温度监控模块、以太网物理层芯片、主控模块、存储模块、VPX标准接插件，其中电源模块从VPX标准接插件引出，提供整板的供电，并与电源及温度监控模块相连，主控模块对板外引出RAPID1接口、万兆以太网接口、千兆以太网接口，千兆以太网接口经过以太网物理层芯片转换后与VPX标准接插件相连，主控模块对板内与存储模块相连，控制存储模块的读写操作，其特征在于，所述主控模块包括命令数据处理单元，数据分发/汇总单元，万兆以太网模块、千兆以太网模块、RAPID1模块，存储控制模块，命令处理单元与万兆以太网模块、千兆以太网模块、RAPID1模块相连，并通过数据分发/汇总单元连接存储控制模块。
[0008]优选地，可以用FPGA作为主控模块，实现存储板的各项功能，万兆以太网模块、千兆以太网模块、RAPID1模块分别实现存储板的三种对外接口，命令数据处理单元完成对接受命令的解析并配合数据分发/汇总单元进行处理。数据分发/汇总单元在接收到写入命令时对数据进行分发操作，将数据分配到16片eMMC芯片中进行存储，当收到读命令时则向eMMC芯片发出读请求并将从eMMC控制模块中得到的数据进行汇总打包。eMMC控制模块受数据分发/汇总单元控制，接收数据分发/汇总单元下发的指令转换成对e丽C芯片的控制，完成eMMMC芯片的读写删等操作。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的硬件框图
[0010]其中，I为电源模块，为整板提供稳定的电源电压。
[0011]2为电源及温度监控模块，监控整板各电源的电压电流信息以及板子上各个区域的温度信息。
[0012]3为以太网物理层芯片，提供4路千兆以太网电口输出。
[0013]4为主控模块，使用FPGA作为该设计的主控芯片。
[0014]5为存储模块，是设计中的存储介质，优选eMMC芯片。
[0015]12为?0-?6为￥?乂标准接插件
[0016]图2为本发明中主控模块内部结构框图
[0017]其中，6为万兆以太网模块，与其他板卡进行万兆通信
[0018]7为千兆以太网模块，与其他板卡进行千兆通信
[0019]8为RAPID1模块，与其他板卡进行X4模式下的RAPID1通信
[0020]9为命令数据处理单元，处理来自不同链路的命令或数据，将命令或数据分别解析，针对命令做出不同的响应。
[0021]10为数据分发/汇总单元，完成数据的分发和汇总。
[0022]11为eMMC控制模块，控制每片存储芯片的读写等操作。
【具体实施方式】
[0023]优选地，本发明所述主控模块4采用FPGA芯片，所述存储单元采用EMMC芯片，四片一组，共四组。
[0024]根据不同网络接口的使用量，提高使用效率，优选地，所述主控模块对板外引出两路RAPID10接口、两路万兆以太网接口、4路千兆以太网接口。
[0025]为更好监控电源工作情况，所述电源及温度监控模块通过精密电阻和INA230的组合使用获得电源数据、通过TMP100芯片获得温度数据，电源和温度数据通过IIC总线与MCU进行通信，汇总后的监控数据通过IIC或者串口发往上位机。
【主权项】
1.一种多高速接口的高速串行总线存储装置，包括电源模块(I)、电源及温度监控模块(2)、以太网物理层芯片(3)、主控模块(4)、存储模块(5)、VPX标准接插件(12)，其中电源模块(I)从VPX标准接插件(I2)引出，提供整板的供电，并与电源及温度监控模块(2)相连，主控模块⑷对板外引出万兆以太网接口、千兆以太网接口、RAPID1接口，千兆以太网接口经过以太网物理层芯片(3)转换后与VPX标准接插件(12)相连，主控模块(4)对板内与存储模块(5)相连，控制存储模块的读写操作，其特征在于，所述主控模块(4)包括命令数据处理单元(9)，数据分发/汇总单元(10)，万兆以太网模块(6)、千兆以太网模块(7)、RAPID10模块(8)，存储控制模块(11)，命令处理单元(9)与万兆以太网模块(6)、千兆以太网模块(7)、RAPID1模块(8)相连，并通过数据分发/汇总单元(9)连接存储控制模块(11)。2.如权利要求1所述一种多高速接口的高速串行总线存储装置，其特征在于，所述主控模块⑷采用FPGA芯片，所述存储单元采用EMMC芯片，四片一组，共四组。3.如权利要求2所述一种多高速接口的高速串行总线存储装置，其特征在于，所述主控模块对板外引出两路RAPID1接口、两路万兆以太网接口、4路千兆以太网接口。4.如权利要求3所述一种多高速接口的高速串行总线存储装置，其特征在于，所述电源及温度监控模块通过精密电阻和INA230的组合使用获得电源数据、通过TMP100芯片获得温度数据，电源和温度数据通过IIC总线与MCU进行通信，汇总后的监控数据通过IIC或者串口发往上位机。
【文档编号】G06F13/40GK105868145SQ201610261425
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】张华英
【申请人】北京中科海讯数字科技股份有限公司