【摘要】： 隨著電子、計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號處理技術(shù)的高速發(fā)展,在各種試驗(yàn)、工程應(yīng)用或軍事領(lǐng)域中,需要紀(jì)錄的數(shù)據(jù)量成倍增長,速度也越來越快。于是對采集存儲系統(tǒng)提出了一系列新的要求,比如脫機(jī)、在野外、長時(shí)間、高精度的采集存儲。這一要求使現(xiàn)在的數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)面臨著比較大的挑戰(zhàn)。 針對這些應(yīng)用需求,本文設(shè)計(jì)并研制了一套高精度、大容量、而且能夠長時(shí)間、脫機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)。采用AD8352和AD9627搭建采集模塊,實(shí)現(xiàn)高精度采集;使用Altera公司的FPGA實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)流分路、通道選擇、高速緩存控制、系統(tǒng)工作時(shí)序控制和與后端存儲模塊相互通信等功能。存儲部分采用基于FPGA、SDRAM、FLASH和NVRAM的簡單磁盤整列控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存和高速存儲。其中NIOSII系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分塊和參與校驗(yàn)信息的計(jì)算,運(yùn)用NVRAM實(shí)現(xiàn)磁盤陣列CACHE功能。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是:其一,可以高精度、雙通道同時(shí)采集;其次,完全可以脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立運(yùn)行,便攜性大大增強(qiáng),而且能夠適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境;其三,采用磁盤陣列大大提高了其存儲容量和速度;最后,該系統(tǒng)采用冗余和模塊化設(shè)計(jì),可以根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行升級,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。該大容量數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)在試驗(yàn)研發(fā)階段采用兩通道,兩個(gè)磁盤陣列同時(shí)工作,持續(xù)存取速率可達(dá)120MB/s,后期可通過增加通道數(shù)、磁盤陣列數(shù)、磁盤所載硬盤數(shù)或更換高速度的磁盤陣列控制器CPU來提升整個(gè)系統(tǒng)的性能。 本文主要工作如下: 1.提出了基于統(tǒng)計(jì)特性的多通道數(shù)據(jù)分配方案和基于FPGA的磁盤陣列控制方案來處理采集到的高速率大容量數(shù)據(jù),并從軟件仿真和整體測試對方案和系統(tǒng)性能進(jìn)行全面的驗(yàn)證。 2.從組成結(jié)構(gòu)、性能要求、器件選擇和工作原理幾方面,詳細(xì)介紹該大容量數(shù)據(jù)采集與存儲系統(tǒng),并詳細(xì)描述了各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)過程。 3.完成了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分配、通道選擇,高速緩存控制和磁盤陣列控制等多個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與仿真;設(shè)計(jì)并調(diào)試電路板。 4.從采樣率、采樣精度、信噪比等多方面對系統(tǒng)的采集部分進(jìn)行了測試與分析,測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)擁有較高的可靠性和穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP333

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本文編號：2683720