[发明专利]高速大容量固态电子记录器

权利要求书

1.一种高速大容量固态电子记录器，包括通信控制模块、数据分发模块、存储模块、底板模块和电源模块；其特征在于，存储介质为NandFlash芯片，包括多数个NandFlash芯片，整个记录器的体系结构采用并行扩展和串行扩展相结合的方式，将多数个NandFlash芯片并行扩展提高存储速度，串行扩展提高存储容量；

其中，通信控制模块采用ARM9作为微控制单元，通过RS422/RS485总线与上位机通信，使用自定义的ISA总线与存储模块和数据分发模块通信，实现各种控制功能；

数据分发模块充当外界的数据源和存储模块之间的桥接器作用，它接收外界输入的数据流，然后按照存储模块的要求对数据进行组包处理后传输给存储模块；在存储模块处于编程的时候，将输入数据缓存下来，等到存储模块空闲后，再将这些数据快速传输给存储模块；数据分发模块由四个通道组成，每个通道的缓存大小为256MB，这四个通道在FPGA的控制下根据需要实现任意组合；

存储模块将输入的数据存入到NandFlash芯片中，其中多数个NandFlash芯片采用串行扩展和并行扩展相结合的方式组织起来，由一片FPGA实现对多数个NandFlash芯片的控制，一个记录器由若干个存储模块组成；

底板模块在总线布局上采用级联方式，保证当前存储模块是后面存储模块的主控制器，使便于扩展记录器的存储容量，并且不会因为模块的增加而加重控制总线的负担；

电源模块提供整个记录器所需要的全部电源。

2.如权利要求1所述的高速大容量固态电子记录器，其特征在于，所述多数个NandFlash芯片，为128片，并行扩展总线为128bits。

3.如权利要求1所述的高速大容量固态电子记录器，其特征在于，所述数据分发模块用SDRAM作为缓存，采用FPGA控制SDRAM实现乒乓FIFO的功能，在一片FPGA内部集成了两个SDRAM控制器，极大地节省了成本和功耗，能够很好地满足高速记录器的要求。

4.如权利要求3所述的高速大容量固态电子记录器，其特征在于，所述一片FPGA内部集成了两个SDRAM控制器，是一个协议转换器；SDRAM控制器提供两个接口：应用接口和SDRAM接口；SDRAM接口具有控制SDRAM所需要的全部控制信号，包括地址和数据总线，产生的时序遵循SDRAM的操作时序，实现了与SDRAM的无缝连接；应用接口提供了非常简单的类似于操作SRAM的控制时序，通过该接口，SDRAM控制器获取目的地址和数据内容，然后将它们转换成为SDRAM的控制时序，实现向SDRAM写入或读出数据的目的；

同时，SDRAM控制器在不需要用户介入的情况下实现了对SDRAM的自动刷新，防止数据的丢失。SDRAM控制器对SDRAM进行了协议封装，并且由于其使用硬件描述语言实现，可以在不同类型的FPGA上进行移植和复制，极大地简化了对SDRAM的控制，提高了效率。

5.如权利要求1或2所述的高速大容量固态电子记录器，其特征在于，所述NandFlash芯片遵循SD协议，每个芯片的物理接口由一根命令线和四根数据线组成，在FPGA内部集成了64个自主研发的SD控制器IP核，实现对64片NandFlash芯片的同时操作。

6.如权利要求5所述的高速大容量固态电子记录器，其特征在于，所述FPGA内部集成了64个SD控制器IP核，通过这些IP核，控制程序可以实现对NandFlash芯片内部的存储单元进行读写数据；

SD控制器是一个协议封装器，它实现了SD协议规定的内容，能够完成对SD卡的初始化、读、写和擦除操作；SD控制器提供两个接口：应用接口和SD卡接口，通过应用接口，SD控制器获取需要操作NandFlash的目的地址和数据内容，然后将它们转换成为遵循SD协议的数据流，发送给NandFlash芯片，实现对数据的存取操作；SD控制器使用硬件描述语言编写，在FPGA内部实现。

7.如权利要求1所述的高速大容量固态电子记录器，其特征在于，其记录速度达到GB/s量级，记录容量达到TB量级。