应用于数字低电平系统的高速存储技术研究

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低电平系统用来实现对高频信号的幅度、相位,高频腔体状态以及设备连锁保护等控制功能。其中,数字低电平技术以数据处理芯片为基础,具有高精度、高智能、高可靠性等优点,是目前主流的技术路线。随着现代高分辨率、高采样率模数转换技术,现场可编程门阵列(FPGA)技术,数字信号处理技术,高速数据传输技术、大容量数据存储器技术的发展,研制面向未来需求,符合业界主流技术发展方向,适应多种应用环境,高可靠性、高性能的标准化高频信号控制与监控平台,对于未来先进加速器的研制和建设有着非常重要的意义。平台需要实现包括测试运行、设备监控、数据后处理、故障分析和联锁保护等一系列功能,高速的数据传输与存储是其研制过程中面临的主要技术问题之一。
  本文的主要内容是高频信号控制与监控平台中高速数据传输与数据传输与存储系统的设计。该系统通过光纤通信板接收两路由高频信号控制与监控平台传输来的4xSRIO数据,转换为PCI Express协议,再并行存储到两块高速的NVMeSSD固态硬盘中。本文的主要工作是,基于光纤通信板上的XILINX K7系列FPGA,实现了数据在PCI Express协议与Serial RapidIO协议两个传输协议间的接收、解析、转换与传输,使用DDR3SDRAM实现数据的高速缓存,通过DMA的方式实现对NVMe SSD的数据存储。
  本文主要分为以下几个部分,首先介绍了课题的研究背景及意义,总线技术及存储介质的研究现状与发展趋势;其次给出了数据传输与存储系统的整体设计方案及各功能模块的具体实现,着重说明了光纤通信板中FPGA程序设计;然后介绍了上位机软件及NVMe SSD中数据存储过程;最后完成了数据传输与存储系统的性能测试,对存在问题进行分析并提出了优化方案。
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