星载大容量固态存储器快速可靠启动算法设计

为解决星载SSR启动缓慢,可靠性不足所带来的无法满足复杂、灵活的任务需求问题,研究星载大容量固态存储器(SSR)的索引建立机制,分析传统方案的优缺点并结合在轨运控需求、工作模式等特点,提出一种适合基于NAND FLASH的星载大容量固态存储器的快速启动算法.原有文件系统存储索引表来自于NAND FLASH空余区,算法增加新的保留区设计及相应的启动过程,避免重启时扫描空余区重新建立索引.针对空间环境单粒子效应带来的存储错误,NAND FLASH保留区的索引信息采取ECC编码、冗余备份、分区存储等可靠性措施,提高索引表的可靠性.本文介绍了应用保留区的启动工作机理以及不同模式下的更新方式,阐述了系统在功能性重启和故障性重启下的扫描方式,并建立数学模型分析算法的有效性,最后在使用欧比特NAND FLASH搭建的测试平台上进行验证.算法功能性重启索引建立耗时5.643 ms,故障重启索引建立73.985 ms,而传统算法重启索引建立50.37 s.实验结果表明,本算法显著减少了系统启动耗时.     

基于DDR2 SDRAM的短周期存储方法

为了实现某高速实时系统中的大量数据存储需求,提出了一种基于双倍速率同步动态随机存储器的短周期存储方法.概述了双倍速率同步动态随机存储器控制器的读、写操作基本原理.为了解决数据持续性交替读入和写出存储器且存取顺序不一致的实际问题,设计了一种短周期存储方法.按照数据存取方式的不同可分为单次突发和多次突发2种模式,其中少行多列的存储结构可使多次突发模式下短周期读写速度进一步提高.对基于双倍速率同步动态随机存储器的短周期存储方法进行了性能分析和功能仿真,结果表明,多次突发模式下的短周期存储方法可以少量的现场可编程门阵列片上存储资源和较高的数据读写速率实现存储需求.     

一种卫星存储器纠错检错系统设计

采用三倍冗余(TMR)模块,软、硬件纠错检错(EDAC)电路以及专用EDAC芯片来克服太空辐射环境中的单粒子翻转(SEUs)是比较典型的方法。随着嵌入式系统的不断发展,利用FPGA设计的EDAC电路得到广泛应用,一般采用汉明编码方案,可以纠正一位错误。考虑到空间辐射的复杂性与严峻性,设计了一种基FPGA利用(16,8)准循环码实现的EDAC电路,能够纠正两个错误。通过仿真验证,延迟较小,差错率比(22,16)扩展汉明码小3~6个数量级,可用来更有效地对卫星程序存储器等进行保护。     

SRAM-FPGA抗单粒子翻转方法和预估

为解决卫星通信系统中赛灵思公司的静态随机存储器型现场可编程门阵列(Xilinx SRAMFPGA)单粒子翻转问题,提出了一种占用硬件资源少,可靠度高的抗单粒子方法．该方法使用爱特公司的现场可编程门阵列作为检测芯片,可编程只读存储器芯片存储屏蔽位文件,通过联合测试工作组模式回读Xilinx FPGA配置文件并进行校验,发现出错则重新加载配置文件,消除单粒子翻转影响．该方法已成功在轨应用于某卫星通信系统．为计算卫星通信系统的可靠度,提出使用品质因数方法预估静态随机存储器型现场可编程门阵列单粒子翻转率,并与在轨实测数据进行比较,证明使用该方法的正确性,同时计算出实际飞行轨道的单粒子翻转率系数,为其他静态随机存储器型现场可编程门阵列、存储器等芯片的单粒子翻转率预估提供数据支撑,为我国卫星通信系统可靠性研究与设计提供参考．     

一种针对SEU的同步纠错流水线设计

单粒子效应是星载计算机工作异常和发生故障的重要诱因之一,国内外多颗卫星曾遭受了单粒子效应的危害,造成巨大的经济损失.文章提出了一种同步纠错的流水线结构,对错误的检测与纠正进行了任务分解;当存在可纠正错误时,将纠正后的数据写入寄存器堆之后重启流水线.采用直接纠错流水线技术的Longtium-FT2容错处理器的抗辐射总剂量能力在采用普通商用加工工艺实现时达到了30 krad(Si).     

一种直接纠错的流水线设计

单粒子效应是星载计算机工作异常和故障的重要诱因之一,国内外已有多颗卫星遭受了单粒子效应的危害,造成巨大的经济损失。文章首先论述了Longtium-FT1容错处理器的流水线结构,分析了单粒子效应对流水线处理器的影响;然后提出了一种直接纠错的流水线结构,其中寄存器文件采用检错纠错编码技术,流水线寄存器采用多模冗余技术。实验结果显示,采用直接纠错流水线技术的Longtium-FT1容错处理器抗辐射总剂量能力可达到300 krad(Si),能够满足卫星用微处理器的抗辐射指标要求。     

支持泛洪攻击检测的命名数据网PIT

针对命名数据网待定兴趣转发表中高效的变长名称数据索引、硬件可支持的存储消耗以及兴趣包泛洪攻击检测等问题，提出了基于字符卷积神经网络的认知索引模型（C&I），该模型能够支持路由名称数据的分类、聚合，降低名称数据的存储消耗.同时，基于C&I提出了支持兴趣包泛洪攻击检测的待定兴趣转发表（PIT）存储结构C&I-PIT及其数据检索算法，通过多级存储器部署方式，分别在片上和片下的存储器中部署索引结构及存储空间.实验结果表明，C&I-PIT在名称数据聚合、存储消耗、泛洪攻击检测等方面具有良好的性能.     

高可靠性OTP存储控制器

该文设计了一种OTP存储控制器电路,通过操作OTP存储器指令产生对应不同操作的接口时序,完成对OTP存储器的编程、读取、唤醒、复位、睡眠等操作。同时,在对OTP存储器编程操作中,针对OTP编程易出错的问题,设计了一种编程算法,即对OTP编程地址进行冗余处理,并在编程操作中对同一个地址多次施加脉冲电压,使编程至OTP存储器的数据的正确性急剧提高。嵌入编程算法电路实现了高可靠性的编程算法,有效地控制了OTP存储器的编程操作。因此,本该设计的高可靠性OTP存储控制器解决了访问存储器时容易出现编程错误的问题,提高了访问OTP存储器的可靠性。     

一种51系列单片机的解密方法

通过控制EA的电平,先使单片机执行外部存储器中的程序,在片外存储器中执行跳转指令跳转到超出片内程序存储器地址的执行程序时,将EA改为低电平,用指令读取片内地址范围的目标码。单片机通过串口将目标码发送到上位机,从而实现解码。本解密方法也适用于具有最小模式和微处理器模式的DSP及ARM的解密。     

HDLC协议RS-485总线控制器的FPGA实现

介绍了以HDLC协议控制为基础的RS-485总线通信控制器,采用VHDL语言在RTL级设计,并在单片FPGA上实现．该控制器具有两个独立的全双工通道,通过存储器管理单元共用片内4KB双口RAM,与CPU进行数据交换．内建中断管理模块,可以工作在查询模式或中断模式．CPU可通过内部ISA总线接口,对片内RAM地址、本站站址、收发数据长度、数据的波特率等编程控制．工作时钟为40MHz时,各通道波特率最高可达10MHz．实际应用表明,此控制器设计合理,工作可靠。     

片上多核处理器末级共享Cache可重用数据预测机制

为了减少片上多核处理器(Clip multi-processor,CMP)末级共享Cache中的干扰,根据应用程序的存储访问频率特性,提出了一种基于替换算法的可重用数据预测机制。当末级共享Cache的数据将被替换时,先检测此数据的历史访问信息,根据历史访问信息过滤出会被重复使用的数据,并将其保存在片上专用存储器中。仿真结果表明:本文的可重用数据预测机制将IPC(Instruction per clock)平均提高了2.9%,平均减少了应用程序中22.69%的有害替换,有效地减少了Cache抖动。     

H.264去块效应滤波器的混合递增滤波流水线设计

针对H.264/AVC主要档次去块效应滤波器的特点,提出一种混合递增的滤波流水线及片上存储架构.采用混合递增的去块效应滤波顺序,通过6级流水线实现像素点的并行滤波.该流水线的存储器架构可以有效支持主要档次的行/列和帧/场数据访问模式,利用滤波数据的相关性提高重用粒度,减少流水线阻塞和片外DRAM的访问.实验结果表明：与其他相关工作比较,流水线架构能够取得较好的性能和资源消耗比,在25.7K门和768Byte SRAM的硬件资源代价下,可以实现3路1080P HDTV的H.264主要档次视频实时去块效应滤波.     

基于功能材料的非易失性存储器

随着信息大爆炸时代的到来,要求存储器在单位体积中能够存储更多的信息,然而在缩减器件尺寸上会遇到摩尔定律失效的瓶颈.为克服这个技术上的限制,使用一些功能性材料用于存储器成为研究热点.介绍3大类功能材料的非易失性存储器,指出多金属氧酸盐基存储器,具有很强的电子接收能力和实现分子级存储的潜力;金属纳米粒子存储器,因离散的金纳米粒子功能层有提升器件性能和利于实现存储性能实时可控,所以在当今先进存储器研究领域受到广泛关注;生物材料基存储器,因特定的生物材料能发生可逆电阻开关现象,且原料具有可持续获得性和自降解性等优点,也成为存储器研究领域的明星.文章客观讨论了这3类材料用于存储器上的不足.     

一种使MLC实现准SLC效能的方法

FLASH存储器工艺已经普及到25 nm,并正在进军15 nm,其存储密度也从单阶存储单元提高到多阶存储单元。相比于单阶存储单元,多阶存储单元可以降低存储器的价格,但是存储性能会降低。提出了一种针对多阶存储单元器件编程的方法,该方法能够提高多阶存储单元的速度,且能够减少位错误率,从而获得接近单阶存储单元器件的性能。     

基于Flash的CCD相机数据高速存储系统设计

针对光电经纬仪上的CCD相机产生的数据速度高、数据量大,提出了一种以FPGA为控制核心,固态存储器Flash为存储介质的高速、大容量存储阵列.FPGA对Flash存储器阵列的读写和擦除等进行时序控制,通过采用FIFO技术、并行扩展和流水线技术成功实现了用低速存储器Flash可靠存储高速实时数据的目的,存储完毕的数据可以通过USB接口和主机进行数据交换.     

弹载测量系统中数据存储的设计

在基于DSP的弹载测量系统中,需要大容量存储器来保存弹丸的外弹道数据,而控制器DSP2811片内的flash(闪存)只有256K字节.采用了大容量串行flashM25P32进行flash 扩展,使DSP片外flash的容量达到4M字节,同时,使用通过DSP的IO瑞口的电平变换来产生flash各种命令所需要的时序来模拟SPI接口,简化了对flash的操作.实验表明:使用串行flash对DSP进行flash扩展,速度快、容量大,满足了弹栽测量系统实时数据存储的要求.     

基于SoC的“微型核”星载电子系统设计

为检验"微型核"航天器设计平台的功能,对星载电子系统进行优化设计.采用主流的SoC设计方法,通过功能模块化映射将ARM7内核,C8051单片机、RFIC射频模块等单元模块集合为一体,借助软件设计平台,形成了具有丰富I/O接口,高处理速度的星载电子系统原理样机.在与哈尔滨工业大学TS-1星载计算机的功能对比中,"微型核"星载电子系统出色的完成了星务管理、数据采集传输,姿态轨道控制等多种任务,控制精度满足任务要求.结果表明基于SoC的星载电子系统有能力替代现有的星载计算机成为未来微型航天器的核心.     

MPMC高速存储器接口IP核设计

为实现用户逻辑与片外存储器间的高速通信,设计一种基于MPMC的高速总线接口IP核.通过对读写数据缓存、地址判断以及NPI传输模式的动态选择,进而实现任意地址、任意长度的突发数据传输,并支持传输等待,最终扩展了MPMC IP核的功能,提高了对片外存储器的访问速率.实验表明,所设计的接口IP核数据吞吐率最高可达742.6 MB/s.     

80196单片机超大数据存储器的扩展系统

介绍了Intel公司的MCS－96系列80196单片机8／16bit总线宽度选择、程度存储器和数据存储器的系统构成、如何用跳线选择不同容量的程序存储器、以及超大容量数据存储器的扩展方法。     

先进先出(FIF0)存储器技术在高速数据采集中的应用

本文作者介绍了先进先出 (FIF0 )存储器作为数据高速缓冲器在高速数据采集电路中的应用 ,并给出了以 51系列单片机作为控制器的应用电路。这种技术不仅满足了高速数据采集电路中数据高速存储的需要 ,也由于电路的简化使得高速数据采集电路的可靠性得到提高