[实用新型]基于NAND阵列的高速大容量存储板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于NAND阵列的高速大容量存储板，属于数据存储技术领域。

背景技术

随着电子技术的快速发展，各嵌入式系统领域对于数据处理能力的要求越来越高，数据存储作为一种主要的数据处理技术在其存储速度和容量上迫切地需要提高。在某些较特殊领域如信号采集记录仪中对数据的存储速度和容量都有较高要求，基于各种存储介质的高速海量存储器应需求而生。目前市场上的大容量存储解决方案主要有磁盘阵列、固态盘和基于NAND阵列的存储板。磁盘阵列具有大容量高速的特性但是其体积大、不抗震动。固态盘抗震动、体积小但是且速度不稳定。基于NAND阵列的存储板聚集了这两种存储方案的优点，具有容量大、速度快、体积小和抗震动的特性。

发明内容

为了克服了以往存储系统速度低、容量小、不抗震动的缺点，本实用新型提供了一种基于NAND阵列的高速大容量存储板，并且还具有容量可定制的优点。

为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

基于NAND阵列的高速大容量存储板，包括FPGA模块、DSP模块、NAND阵列模块、配置芯片模块、铁电存储器模块和nor 闪存模块，以及为各模块供电的电源管理模块、其特征在于：FPGA的通用输入、输出引脚分别与NAND阵列、两个辅助存储器、配置芯片、DSP相连接。其连接方式如图1所示。

在FPGA内部还有与外部通讯的通讯接口，FPGA上电后监听MGT接口上的命令和数据，并交DSP处理，所述命令为擦除命令、读取命令或模式切换命令。

DSP收到的擦除命令的处理过程为顺序对NAND地址空间启动擦除操作并在擦除过程中记录坏块信息，维护坏块列表并用于地址映射。

当收到读取命令，DSP配置读取的起始地址然后启动FPGA读取操作过程。

DSP收到的模式切换命令是通过配置FPGA寄存器在FPGA内部逻辑实现。

所述通讯接口为FPGA通过内部例化MGT核实现与外部的通讯接口。

所述DSP为数字信号处理器。

所述配置芯片为PROM。

电源管理模块向存储板提供各个模块所需电源，使存储板能正常工作。

NAND阵列是由多个NAND芯片（闪存的一种）并联或者串联组成的NAND芯片组，本实用新型中NAND阵列作为主要的存储媒介是数据的最终载体，外部数据被存储到NAND阵列并可以根据需要回读。

铁电存储器做为辅助存储芯片，主要功能是标识NAND芯片中的坏块。

NOR闪存用于存储外部连续地址对应的非连续NAND地址，用于地址的映射。

本实用新型主要逻辑控制芯片FPGA的主要逻辑结构如图2所示：主要逻辑包括NAND控制器、RS编解码模块（一种线性编码方式）、数据收发MGT（高速串行传送器）接口和控制状态机四个部分，各部分功能描述如下：

NAND控制器是FPGA内部状态机，实现NAND芯片的读写时序，向其他模块提供简单的NAND访问接口，所有的NAND操作过程包括读取、存储和擦除都是由NAND控制器实现。

RS编解码模块用于校验写入数据和读取数据的一致性。

数据收发MGT接口是本实用新型与外部的通讯接口，本实用新型通过MGT接口以自定义命令的方式实现与外部的通讯过程。

控制状态机负责读取、存储过程中的各模块协调工作，主要控制各模块顺序启动实现数据的正确读取、存储过程。

DSP作为系统主控芯片负责解析来自MGT接口的命令，根据接收到的命令配置FPGA内部寄存器和启动相应操作过程，DSP的工作流程如图3所示。DSP还负责在操作过程中记录NAND坏块信息，更新地址列表实现地址映射。

本实用新型有两种工作模式--存储模式和读取模式：本实用新型只有处于存储模式下才把从MGT收到的数据顺序存储到NAND阵列，只有处于读取模式下才响应DSP启动读取过程的配置从NAND读取数据并从MGT发送出去。这就要求在存储数据前需要发送一个切换到存储模式的命令给本存储系统，DSP收到这个命令配置FPGA为存储模式，FPGA把后续收到的数据顺序存储到NAND阵列；同样外部在发送读取数据命令前需要发送一个切换到读取模式的命令。

本实用新型的优点在于：