基于emmc flash的一种高性能记录设备
新的挑战
在军工及民用通信中，需要对海量数据进行存储，来实现功能和性能测试。随着实际应用中数据带宽越来越高，对存储带宽的需求也水涨船高，并且对存储设备的误码率，成本等提出更高的要求。同时还要求存储设备的便携、能够独立工作。以上总总需求，导致存储设备的设计难度越来越大。由于传统应用的flash芯片不存在自校验功能，并且后期维护难度大，成本较高，很难再满足目前的需要，需要我们在存储方向需要创新。
emmc【embedded multi media card】芯片让我们看到了曙光，该芯片的推出主要是针对手机或平板电脑等产品应用。芯片采用mlc存储类型，集成了crc校验功能，成本低廉。emmc推出时间较短，采用jedec标准协议，芯片集成度高，采用bga封装方式，抗震性好，有较大应用前景。基于emmc的以上特点，完全可以将emmc芯片应用在海量存储方向，来满足以上需求。
凯发娱乐登录的解决方案
为解决上述技术问题，可以采取fpga + emmc阵列 + 嵌入式系统的架构实现，并且设备中可以集成网口、串口、光纤等多种通信接口来实现存储设备和其他外部系统通信。
emmc的单片存储容量高达64gb，不过距离海量存储仍然有巨大的差距，我们考虑将多片emmc芯片组成存储阵列，扩展数据存储位宽和存储深度。另外考虑到要记录的数据源的瞬时带宽可能会很大，超出emmc存储阵列的存储带宽，为保证数据的无误存储，需要增加内存芯片sdram来进行数据缓冲。
为了方便客户的使用，在设备外壳上增加电子显示屏实时监测记录设备的工作状态；增加拨码开关，内部嵌入式系统会根据开关状态执行相应的操作。
下图为此方案设计框图：
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具体实施措施
该设备采用16片emmc并行存储，数据位宽128bit，存储容量为512g，平均存储速度能够达到400mb/s以上。设备上电后，fpga控制emmc进行初始化，使emmc处于ready状态；然后根据不同的外部命令，进行读、写、擦除功能选择，完成之后回到ready状态。第二代产品采用多个emmc芯片做成一个芯片组，多个芯片组组成emmc阵列。工作时芯片组内emmc并行同步操作，芯片组之间采用流水方式操作，届时将大大提高存储带宽。
sdram存储器用来平衡外部数据接口和emmc的数据速率，由于sdram存储器不能同时读写，采用两组通过乒乓方式来实现，一组写的时候另一组读。fpga在接收到记录结束命令之后，为了避免部分数据仍然存储在sdram内，造成记录数据不完整，需要做扩展设计，将sdram内剩余的数据全部记录到emmc之后才能相应记录结束命令。
嵌入式系统通过pci/pcie接口和fpga相连，完成指令控制及数据传输。嵌入式系统可以指定emmc的操作方式及操作地址，通过显示屏实时显示记录设备工作状态。在完全脱离上位机的情况下可实现数据的自动记录，实现不同数据源的选择。连接上位机之后可以实现数据的记录、转储、回放、擦除等功能。
fpga主要对pci/pcie的命令进行解析，实现对所有接口设备的控制，数据记录、回放、擦除等操作过程中及结束后，会给嵌入式系统发送不同的中断信号，使嵌入式系统能够获取emmc的当前状态，以便实现工作模式的切换。
每完成一次数据记录，将记录信息存储到flash中，便于文件管理，emmc记满之后会自动停止记录。emmc操作中可以进行地址跳转，可以对任意地址进行记录、擦除、转储。
数据记录功能
系统初始化完成之后，首先通过嵌入式系统对数据源（lvds、网口、光纤）进行选择，并检索flash中的存储的记录信息，设定emmc阵列数据存储的起始地址。然后fpga根据以上命令接收相应数据源的数据，并经过sdram对数据进行缓冲，最终存储到emmc存储阵列中。存储过程中，按照设定的文件大小产生数据存储信息，并更新flash的存储信息。
数据转储功能
记录设备存储的数据要进行后期分析或者做数据回放，都需要对对设备进行转储操作。
数据转储功能需要将该系统通过网口和pc机互联。系统初始化完成之后，通过网口将flash存储的记录信息上传pc机，pc机选择要读取的数据文件进行读取，读取的数据流经过sdram缓冲之后，最终通过网口存储到pc机硬盘或者通光纤、lvds接口传输到外部系统。
数据擦除功能
数据擦除是将emmc内存储的数据全部或者部分清除掉，并且对flash中存储的相应的记录信息进行清除。数据擦除可以通过两种方式实现：一种是记录设备外壳拨码开关对emmc存储的所有数据进行擦除；另一种是pc机控制网口对全部数据或者部分数据进行擦除。
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凯发娱乐登录的产品展示
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参数 |
指标 |
|
存储容量 |
512g |
|
重量 |
1.2kg |
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记录带宽 |
450mb/s |
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转储带宽 |
500mb/s |
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