双通道高速数据记录器中关键技术的研究

飞行器在执行飞行任务的过程中，需要有专门的记录装置对其内部变化的环境参数以及工作状态进行采集与存储，待飞行任务完成后再对记录装置进行回读，分析所获取的信息。双通道高速数据记录器装置就是为了实现对某型号飞行器飞行过程中的一路控制系统数字量与一路图像信息的采集与存储以及实时监测功能而研制的。本文首先介绍了国内外数据记录器的研究背景与发展趋势，针对任务技术指标要求，采用模块化的设计思想，以高可靠性为原则，确定了以FPGA为主要逻辑控制器件，以两片NAND FLASH为存储介质分别记录两路信号的总体设计方案。本文详细介绍了数据记录器各功能单元的组成及其工作原理，针对FLASH存储速度慢的问题，提出了高效的无效块管理算法与高速写入FLASH的交叉双平面页编程技术，将FLASH的写入速度提高到30MByte/s，有效地满足了图像高速存储的要求。本文对关键信号的抖动可能会导致系统不稳定的问题加以分析，提出了对关键信号消抖的方法，并给出了适合高速系统消抖的VHDL程序。为了使系统更好地完成信号传输过程中的时序匹配，本文提出了一种基于IP核技术构建片内FIFO的方法，有效地实现了数据缓存。另外，本文对FLASH的高速擦除和读取技术也做了深入的研究。论文最后对数据记录器的各模块功能进行了测试，并分析了记录器中所存储的数据，结果表明，本文所设计的数据记录器能满足任务要求，而且具有很高的可靠性。