[发明专利]一种基于LVDS接口的高速图像数据存储装置

权利要求书

1.一种基于LVDS接口的高速图像数据存储装置，其特征在于，包括数据采集接收模块、开关量接收模块、存储模块、主控模块、以太网通信模块和电源模块；

数据采集接收模块利用解串器将接收的串行LVDS图像数据转化为并行数据，待解串器锁定后，将并行数据送入主控模块，数据采集接收模块包括三路完全相同的解串器，能够同时采集三路图像；

开关量接收模块采用光耦接收开关量，进行隔离后发送给主控模块；主控模块具有空闲状态、记录状态、擦除状态以及停止记录状态，根据开关量进行状态切换；

存储模块用于存储图像数据，包括flash存储芯片和fram芯片；

主控模块，控制flash存储芯片和fram芯片的进行自检操作以及flash存储芯片的初始化坏块检测操作；根据开关量进行状态切换；控制完成记录图像数据；主控模块采用FPGA，形成12个FIFO，每片flash存储芯片对应两个FIFO，第一FIFO和第二FIFO；

对flash存储芯片的操作，包括自检、初始化坏块检测、擦除、编程写、回读以及坏块管理；flash存储芯片的坏块信息存储在fram芯片中；

编程写操作的具体方法为：

(1)第一FIFO中的数据写满后，将数据写入对应flash存储芯片的第一LUN中，完成数据加载后，第一LUN进入编程；

(2)等待第二FIFO中的数据写满后，将数据写入对应flash存储芯片的第二LUN中，完成数据加载后，第二LUN进入编程，判断第一LUN编程是否成功，如果编程成功则将写成功的块和页的地址按访问优先级写入fram芯片的特定地址中；如果编程失败，则将写失败的块和页的地址按访问优先级写入fram芯片的对应地址中；

(3)第一FIFO中的数据写满后，将数据写入对应flash存储芯片的第一LUN中，完成数据加载后，第一LUN进入编程；判断第二LUN编程是否成功，如果编程成功则将写成功的块和页的地址按访问优先级写入fram芯片特定地址中；如果编程失败，则将写失败的块和页的地址按访问优先级写入fram芯片对应地址中；返回步骤(2)直至flash存储芯片存满；

以太网通信模块用于主控模块与上位机之间的通讯；

电源模块为整个存储和转发装置提供电源。

2.根据权利要求1所述的基于LVDS接口的高速图像数据存储装置，其特征在于，存储模块包括6片flash存储芯片和一片fram芯片，flash存储芯片的坏块信息存储在fram芯片中。

3.根据权利要求2所述的基于LVDS接口的高速图像数据存储装置，其特征在于，主控模块的控制流程如下：

(1)控制flash存储芯片进行自检操作；

(2)控制fram芯片进行自检操作；

(3)进行flash存储芯片初始坏块检测；

(4)扫描开关量，进行状态切换，若为空闲状态，则继续等待，如果接收到上位机发送的回读命令，则将flash存储芯片中存储的数据依次上传到上位机；若为擦除状态，则执行擦除操作，将6片flash存储芯片顺序进行擦除；若为记录状态，则开始执行记录指令，同时对6片flash存储芯片进行编程写操作；若写操作过程中出现开关量要求切换为停止记录状态，则停止三路图像源的记录。

4.根据权利要求2所述的基于LVDS接口的高速图像数据存储装置，其特征在于，6片flash存储芯片中第一flash存储芯片用于记录图像1，第三flash存储芯片用于记录图像3，第五flash存储芯片用于记录图像2，而第二flash存储芯片、第四flash存储芯片、第六flash存储芯片用于记录第一flash存储芯片、第三flash存储芯片、第五flash存储芯片对应数据的备份数据。

5.根据权利要求4所述的基于LVDS接口的高速图像数据存储装置，其特征在于，多片flash存储芯片同时访问fram芯片时，则需要判断优先级，第三flash存储芯片的优先级第四flash存储芯片的优先级第一flash存储芯片的优先级第二flash存储芯片的优先级第五flash存储芯片的优先级第六flash存储芯片的优先级。

6.一种利用权利要求2所述的基于LVDS接口的高速图像数据存储装置进行图像数据存储的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(91)图像数据存储装置上电后复位，发送自检开始命令，存储模块中6片flash存储芯片进行自检；主控模块分别读取6片flash存储芯片的ID，判断ID是否与出厂一致，如果一致表明flash存储芯片均正常，进入步骤(92)，否则，输出flash存储芯片自检失败，进入步骤(92)；

(92)进行fram芯片自检，主控模块向fram芯片中的某一固定地址写入数据，然后读取该固定地址中的数据，判断读取数据与写入数据是否一致，如果一致则表明fram芯片正常，输出自检正常，并进入步骤(93)，否则，输出fram芯片自检失败，进入步骤(93)；

(93)进行flash存储芯片初始坏块检测，主控模块读取flash存储芯片中的每块第一页空余区的首字节，如果为00h，判断该块为坏块，将该块对应fram芯片中的地址内容写为FFh，主控模块遍历所有flash存储芯片的所有块，将所有flash存储芯片的坏块信息写入fram芯片中，完成初始化坏块检测，便于在访问时避开这些坏块；如果不是00h，判断该块不是坏块；

(94)开始扫描开关量，若开关量为000，则继续等待，如果接收到上位机发送的回读命令，则将flash存储芯片中存储的数据依次上传到上位机；若开关量为111，则执行擦除操作，将6片flash存储芯片顺序进行擦除；当扫描开关量为001，则开始执行记录指令，同时对6片flash存储芯片进行编程写操作；

对6片flash存储芯片进行编程写操作的具体方法为：

(101)数据采集接收模块采集3路图像源的图像数据存入该图像源对应的FIFO中，每路图像源对应四个FIFO，原始数据存储和备份数据存储分别需要2个FIFO，共12个FIFO；

(102)对于单片flash存储芯片当第一FIFO存满数据时，使能第一LUN记录开始信号；判断第一LUN中当前存储地址与存储容量空间对应地址关系，如果小于存储容量空间对应地址，按优先级访问fram芯片判断编程对应的块是否为坏块，若为坏块，块地址加2，继续进行坏块判断，若为好块，进行双平面编程写，进入步骤(103)；如果当前存储地址大于等于存储容量空间对应地址，则表明该flash存储芯片已经存满，输出该flash存储芯片存储满标志，不再记录；当所有flash存储芯片存储满，将该装置不再执行记录操作；如果包括多片flash存储芯片同时访问fram芯片，则需要根据优先级确定访问顺序；

(103)将第一FIFO中的数据，写入对应flash存储芯片的第一LUN中，完成数据的加载后，第一LUN进入编程，等待第二FIFO中的数据写满后，使能第二LUN记录开始信号，判断第二LUN中当前存储地址与存储容量空间对应地址关系，如果小于存储容量空间对应地址，按优先级访问fram芯片判断编程对应的块是否为坏块，若为坏块，块地址加2，继续进行坏块判断，若为不是坏块，将第二FIFO中的数据写入对应flash存储芯片的第二LUN中；如果当前存储地址大于等于存储容量空间对应地址，则表明该flash存储芯片已经存满，输出该flash存储芯片存储满标志，不再记录；当所有flash存储芯片存储满，将该装置不再执行记录操作；

(104)完成第二LUN数据的加载后，第二LUN进入编程，判断第一LUN编程是否成功，如果编程成功则将写成功的块和页的地址按访问优先级写入fram芯片特定地址中，若第一LUN和第二LUN页地址小于页内地址阈值，应将第一LUN和第二LUN页地址加1，若第一LUN和第二LUN页地址等于127，则将第一LUN和第二LUN页地址归零，第一LUN和第二LUN块地址加2；如果编程失败，则将写失败的页地址按访问优先级写入fram芯片对应地址中；当第一FIFO存满数据时，使能第一LUN记录开始信号；判断第一LUN中当前存储地址与存储容量空间对应地址关系，如果小于存储容量空间对应地址，按优先级访问fram芯片判断编程对应的块是否为坏块，若为坏块，块地址加2，继续进行坏块判断，若为好块，进行双平面编程写，进入步骤(105)；如果当前存储地址大于等于存储容量空间对应地址，则表明该flash存储芯片已经存满，输出该flash存储芯片存储满标志，不再记录；当所有flash存储芯片存储满，将该装置不再执行记录操作；

(105)完成第一LUN数据的加载后，第一LUN进入编程，判断第二LUN编程是否成功，如果编程成功则将写成功的块和页的地址按访问优先级写入fram芯片特定地址中；如果编程失败，则将写失败的块和页的地址按访问优先级写入fram芯片对应地址中；当第二FIFO存满数据时，使能第二LUN记录开始信号；判断第二LUN中当前存储地址与存储容量空间对应地址关系，如果小于存储容量空间对应地址，按优先级访问fram芯片判断编程对应的块是否为坏块，若为坏块，块地址加2，继续进行坏块判断，若不是坏块，进行双平面编程写，返回步骤(104)；如果当前存储地址大于等于存储容量空间对应地址，则表明该flash存储芯片已经存满，输出该flash存储芯片存储满标志，不再记录；当所有flash存储芯片存储满，将该装置不再执行记录操作。