發(fā)布時間：2017-10-03 09:42

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的eMMC陣列存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： eMMC FPGA GTX收發(fā)器 陣列存儲系統(tǒng) ISE

【摘要】：隨著全球電子信息產(chǎn)業(yè)的不斷高速發(fā)展,對電子信息媒介——存儲設(shè)備的要求越來越高,不僅需要滿足處理器數(shù)據(jù)的高速傳輸要求,而且需要不斷提高存儲容量。手機(jī)、平板、相機(jī)以及軍用電子設(shè)備等移動終端要求自身體積盡量小巧,對其存儲設(shè)備的體積,容量以及速度都有越來越高的要求。所以,設(shè)計(jì)一種體積小巧,容量大,速度快,兼容性強(qiáng)的存儲設(shè)備非常有必要。根據(jù)背景需求,針對手持移動終端,本文設(shè)計(jì)了基于FPGA的eMMC陣列存儲系統(tǒng)。該陣列存儲系統(tǒng)將單個存儲體擴(kuò)充,在位寬和存儲容量上都是單個存儲體的倍數(shù)關(guān)系,存儲容量達(dá)到512GB。使用eMMC作為存儲介質(zhì),體積足夠小,能滿足對體積要求比較嚴(yán)格的電子設(shè)備對體積小巧的要求。同時,基于FPGA的設(shè)計(jì),在eMMC本身具有兼容性強(qiáng)的優(yōu)勢下,移植性更高。本文為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),做了以下工作:1.依據(jù)系統(tǒng)需求,使用8片Micron公司的eMMC存儲芯片,一片Xilinx公司的Virtex 6系列FPGA,結(jié)合多種電源芯片以及時鐘模塊,按照電路設(shè)計(jì)的要求,設(shè)計(jì)了本文的硬件測試系統(tǒng)。2.深入研究e MMC遵循的協(xié)議,依據(jù)協(xié)議要求,總結(jié)出控制芯片讀寫的命令順序,使用ISE開發(fā)工具,基于Verilog HDL語言編寫狀態(tài)機(jī),實(shí)現(xiàn)eMMC的橋接控制器,使主機(jī)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行讀寫操作。3.通過設(shè)計(jì)橋接關(guān)系,將主設(shè)備的讀寫需求傳達(dá)給存儲芯片控制器,實(shí)現(xiàn)對芯片的讀寫控制。定制四級緩存機(jī)制,對于讀過程,緩存來自eMMC的讀取數(shù)據(jù),整理后發(fā)送給GTX,經(jīng)過高速傳輸后,最終返回讀取數(shù)據(jù)給主機(jī)接口;對于寫過程,緩存來自主機(jī)的數(shù)據(jù),處理后發(fā)送給GTX,接收端經(jīng)過再處理后發(fā)送給eMMC控制器接口,將數(shù)據(jù)寫入存儲芯片,完成寫過程。4.使用GTX Transceiver Wizard的IP核例化GTX模塊,調(diào)節(jié)時序關(guān)系,將FIFO接口連接起來,對接主機(jī)和e MMC設(shè)備需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。5.每設(shè)計(jì)一個Verilog模塊,調(diào)試每個模塊以及多個模塊之間的通信,直至所有除控制器和GTX模塊的其他模塊工作正常。采用Chip Scope硬件在線調(diào)試工具,調(diào)試控制器模塊和GTX模塊的通信功能,最后將所有模塊整合在一起測試系統(tǒng)整體工作能力,最終設(shè)計(jì)出存儲容量為512GB,接口傳輸速度為400MB/s的存儲陣列系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：eMMC FPGA GTX收發(fā)器 陣列存儲系統(tǒng) ISE
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 課題研究背景及意義15-16
• 1.2 eMMC簡介16-18
• 1.3 GTX接口簡介18-20
• 1.4 本文主要內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)安排20-23
• 第二章 eMMC協(xié)議23-39
• 2.1 eMMC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23
• 2.2 命令以及應(yīng)答23-27
• 2.2.1 命令集和擴(kuò)展設(shè)置23-24
• 2.2.2 命令的種類和格式24-26
• 2.2.3 應(yīng)答26-27
• 2.3 時鐘控制27-28
• 2.4 工作模式28-32
• 2.4.1 引導(dǎo)工作模式28-29
• 2.4.2 設(shè)備識別工作模式29-31
• 2.4.3 數(shù)據(jù)傳輸工作模式31-32
• 2.5 設(shè)備狀態(tài)32-34
• 2.6 錯誤條件以及錯誤保護(hù)34-36
• 2.7 設(shè)備寄存器36-37
• 2.8 數(shù)據(jù)讀寫格式37-38
• 2.9 本章小結(jié)38-39
• 第三章 陣列存儲系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框架39-49
• 3.1 eMMC陣列存儲系統(tǒng)總體方案39-40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)板電路設(shè)計(jì)40-43
• 3.2.1 整體電路設(shè)計(jì)框架40
• 3.2.2 FPGA外圍電路設(shè)計(jì)40-43
• 3.3 大容量高速解決方法43
• 3.4 各模塊框架43-48
• 3.4.1 時鐘切換模塊43-44
• 3.4.2 初始化以及命令產(chǎn)生模塊44-45
• 3.4.3 命令發(fā)送響應(yīng)接收模塊設(shè)計(jì)45
• 3.4.4 CRC校驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)45-46
• 3.4.5 數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊以及時序設(shè)計(jì)46-47
• 3.4.6 FIFO接入方案的具體實(shí)現(xiàn)47
• 3.4.7 GTX通信接口47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的FPGA實(shí)現(xiàn)49-63
• 4.1 時鐘切換模塊49-51
• 4.2 命令發(fā)送接收模塊設(shè)計(jì)51-54
• 4.3 CRC校驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)54-55
• 4.4 數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊以及時序設(shè)計(jì)55-56
• 4.5 FIFO接入方案的具體實(shí)現(xiàn)56-60
• 4.6 GTX通信接口60-61
• 4.7 本章小結(jié)61-63
• 第五章 仿真結(jié)果以及驗(yàn)證63-72
• 5.1 ISim軟件仿真63-66
• 5.1.1 CRC校驗(yàn)63-65
• 5.1.2 FIFO驗(yàn)證65-66
• 5.2 ChipScope在線調(diào)試硬件驗(yàn)證66-71
• 5.2.2 寫數(shù)據(jù)驗(yàn)證66-68
• 5.2.3 讀數(shù)據(jù)驗(yàn)證68-69
• 5.2.4 寫數(shù)據(jù)速度驗(yàn)證69
• 5.2.5 讀數(shù)據(jù)速度驗(yàn)證69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 致謝76-77
• 附錄A77-78
• 作者簡介78-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：964506