當(dāng)今時代數(shù)據(jù)總量呈現(xiàn)出連年增長的趨勢,為了能及時捕捉并保存完整信息,對小型化高速存儲技術(shù)的研究及存儲設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)具有重要的意義與應(yīng)用前景。本論文針對高清視頻數(shù)據(jù)在彈載環(huán)境下的存儲需求,基于EMMC和NVME協(xié)議提出了兩種數(shù)據(jù)記錄構(gòu)架。每套系統(tǒng)的硬件總體框架均由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)還原三部分構(gòu)成,同時搭配軟件管理系統(tǒng),可以完整的實現(xiàn)前端采集數(shù)據(jù)的高速存儲以及數(shù)據(jù)還原功能。其中,基于EMMC芯片的存儲系統(tǒng)由于體積小、性能穩(wěn)定以及存儲速度快等特點,可以應(yīng)用于彈載及無人機系統(tǒng),用于實時存儲接收到的外界數(shù)據(jù)信息;而基于NVME協(xié)議的存儲系統(tǒng),由于其具有更高更快的數(shù)據(jù)吞吐量,可滿足高分辨、高幀頻視頻存儲。論文的主要工作如下:1、基于EMMC的小型化高清視頻采集記錄設(shè)備設(shè)計。為了滿足小型化及高速的存儲需求,以Xilinx公司型號為XC7A100TCSG324的FPGA芯片為核心,設(shè)計了EMMC采集存儲系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)存儲板與采集板之間的數(shù)據(jù)交互以及上位機軟件的配合,實現(xiàn)了三大主要功能:一是采集接收外接的模擬信號,經(jīng)過解碼后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,再經(jīng)過去隔行算法處理,按順序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到存儲板;二是將存儲板接收的數(shù)據(jù),按照EMMC協(xié)議規(guī)范寫入存儲芯片中;三是將存儲數(shù)據(jù)按照格式規(guī)范讀出,經(jīng)由USB接口上傳至上位機,最終還原出原始視頻數(shù)據(jù)。2、在詳細分析EMMC數(shù)據(jù)存儲機理基礎(chǔ)上,提出了基于狀態(tài)機的存儲控制策略,并設(shè)計了狀態(tài)轉(zhuǎn)移及控制流程。在XC7A100TCSG324控制芯片中進行了狀態(tài)機模塊設(shè)計,從而實現(xiàn)了高速視頻數(shù)據(jù)的可靠存儲。3、針對未來更高速存儲領(lǐng)域的需求,以ZYNQ7035芯片為核心,設(shè)計了NVME存儲記錄系統(tǒng),主要實現(xiàn)兩大功能:一是在VIVADO環(huán)境下通過搭建硬件電路,實現(xiàn)基于PCIE通道的數(shù)據(jù)傳輸;二是在LINUX系統(tǒng)下,按照NVME協(xié)議規(guī)范,編寫了設(shè)備驅(qū)動注冊程序、數(shù)據(jù)讀寫程序以及用戶應(yīng)用層程序,完成了數(shù)據(jù)的高速存儲。4、對所設(shè)計存儲系統(tǒng)進行測試和驗證。驗證結(jié)果表明,兩套存儲方案的讀/寫速度均滿足需求,并具有很好的穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN791;TP391.41
【部分圖文】：

圖 2.2ADV7180 時鐘電路原理圖圖 2.3 TLK1501 時鐘電路原理圖（2）ADV7180 解碼模塊電路設(shè)計由相機發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)流，是模擬的 PAL 制式數(shù)據(jù)，而后端采樣需要數(shù)字時我們還需要行場信號、同步信號以及消隱信號等，因此采用納斯達克V7180 解碼芯片[11]，可將從相機中采集到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并對其中行場信號進行分類采集與處理。該芯片支持 NTSC/PAL/SECAM 制式解調(diào)及自

圖 2.3 TLK1501 時鐘電路原理圖（2）ADV7180 解碼模塊電路設(shè)計由相機發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)流，是模擬的 PAL 制式數(shù)據(jù)，而后端采樣需要數(shù)字時我們還需要行場信號、同步信號以及消隱信號等，因此采用納斯達克V7180 解碼芯片[11]，可將從相機中采集到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并對其中行場信號進行分類采集與處理。該芯片支持 NTSC/PAL/SECAM 制式解調(diào)及自，可輸入 CVBS、Y/C、YPrPb 等類型信號，輸出與 8bit ITU-R BT.656 接口標(biāo)的 YCrCb4:2:2 的視頻信號以及水平、垂直、行場同步信號。ADV7180 解碼模引腳設(shè)計原理圖見 2.4 所示。1） ADV7180 芯片內(nèi)部含有數(shù)字鎖相環(huán)，對于不同制式標(biāo)準(zhǔn)，只需將同一晶振接入原理圖左側(cè)的 XTAL 引腳后即可工作。2） ADV7180 芯片使用前，需通過 FPGA 編寫邏輯程序，控制芯片上 SCLATA 引腳，按照 I2C 總線規(guī)定的讀寫時序配置內(nèi)部寄存器。配置結(jié)束后，AVD片即可將由 AN1 引腳輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)的數(shù)字視頻信號，并由原

圖 2.4 解碼模塊接口原理圖（3）Tlk1501 數(shù)據(jù)發(fā)送電路設(shè)計為了確保經(jīng)過處理的高速數(shù)據(jù)，在視頻板與存儲板之間的高速穩(wěn)定傳輸，故采TI 公司的一款并串/串并轉(zhuǎn)換器，其主要包括并串轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換、片內(nèi) 8/10bit 編器以及時鐘合成與恢復(fù)模塊。采集板主要使用其并串模塊，將發(fā)送的 16 位比特數(shù)分為兩組進行 8/10bit 編碼，之后經(jīng)過串行總線將編碼后的 20 位數(shù)據(jù)發(fā)出。TLK15數(shù)據(jù)傳輸接口原理圖如圖 2.5 所示。

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本文編號：2819662