如今在高科技迅速发展的同时，航空航海的技能也在变革。早期的海量数据记录紧张是利用磁带机，但存放在磁带机中的数据保存条件较高，它随意马虎受到景象和湿度等环境的影响，因此这就哀求无论是星载还是舰载方面，有一种能够在恶劣环境下正常事情，并且易于保存的大容量视频记录设备。以是本文先容了一种基于半导体存储芯片K9WBG08UlM的大容量存储器，以很好的知足工业掌握或军事领域等恶劣环境下的利用哀求。
1.大容量存储器设计1.1系统组成
全体视频压缩与大容量数据存储系统一样平常由多路视频做事终端、中央掌握分系统、大容量电子存储阵列等组成。个中，多路视频做事终端用于视频旗子暗记的采集和压缩，压缩后的视频数据通过网络送入存储阵列保存，也可以通过以太网送到指定的用户进行浏览;中央掌握分系统以高性能嵌入式处理器BF537为核心，可完成视频做事终真个掌握，存储阵列数据的读出。它通过百兆以太网与上位机进行高速数据交流;存储阵列可供应高达4T的存储深度，它由10块400MByte容量的独立存储板组成，可为多路视频做事终端供应同时存储做事，存储介质采取大容量非易失落NAND-Flash芯片K9WBG08U1M，单片存储容量为32Gbit，每块存储板都可由视频做事终端写入，并由中央掌握分系统读出。其系统组成框图如图1所示。
图1 系统组成框图
1.2系统事情事理
摄像机输出的视频旗子暗记进入视频采集压缩卡后，首先通过A/D变换器进行视频旗子暗记采集，采样后输出的数字视频旗子暗记经FPGA整理后进入数字旗子暗记处理器DSP，然后对视频数据在DSP中按照MPEG4协议进行视频压缩，形成MPEG4格式的视频数据流;每块采集压缩板的视频数据流可实时保存到存储阵列中。如果有用户须要访问，则将该数据流打包后发送给指定的用户。
压缩和存储过程受主控打算机的掌握。如果有用户须要浏览保存的视频数据，则须要向主控打算机发出浏览要求，主控打算机接管后，即可通过读数据逻辑选择存储阵列中的数据块，然后读出后打包并发送给指定的用户。主控打算机可以同时相应多个用户的要求。
2.大容量电子存储阵列设计2.1数据收发接口
存储板的数据收发可通过DSP实现。考虑到与前端芯片选择的同等性，因此选择ADSP-BF533为数据收发处理器。实行存储操作时，BF533将从输入/输出总线并行外设接口(PPI)吸收中央掌握板发送的存储数据，并将其缓存到SDRAM，同时按照K9WBG08U1M的编程时序哀求形成存储器的编程指令，再通过FPGA发送到K9WBG08U1M存储芯片;而在实行读操作时，BF533则通过FPGA向K9WBG08U1M发送读操作指令，以读取指定区域的数据并缓存到SDRAM存储器中，然后通过输入/输出总线(PPI)发送到中央掌握分系统并将其回送给上位机进行浏览。
2.2存储器访问掌握接口
每块存储板的访问掌握接口均可由两片FPGA实现。 由于板上有100片存储芯片K9WBG08U1M，而输入/输出总线只有一套，以是，对芯片的访问须要通过总线驱动和译码逻辑来实现。该逻辑可由FPGA芯片EP2C35F67218实现，它同时可通过EBIU总线与DSP进行数据交流。存储芯片写入或读出的数据需通过EP2C35。由于板上有100片存储芯片都连接到EP2C35的一套I/O引脚上，故会导致负载过大而无法事情，以是，可将存储芯片4个一组，共用一套EP2C35的I/O引脚驱动，以担保足够的驱动能力。来自总线的地址旗子暗记输入到地址译码器，用于选择存储芯片。输入为7位地址线，输出存储芯片选择旗子暗记csl～csl00其详细接口连接如图2所示。
图2 存储器访问掌握接口图
3.文件管理由于存储阵列的存储深度达4TB，而拍摄的文件时长和压缩后的文件大小是不固定的，因此，根据Flash器件的固有特性，可构建一个适宜管理NAND Flash存储器的FAT文件系统，并通过改进FAT表的存储办法来延长存储器的利用寿命，提高系统存储的稳定性。但这因此须要对每次任务拍摄的视频文件进行管理，为此，可在本系统中设计一个大略的文件记录系统，包括文件名、存储地址、文件大小、对应摄像机号、拍摄韶光和时长，记录下来的信息可保存在FLASH中的FAT表项区域中，用于知足基本的文件管理操作，如删除、拷贝、剪切、下载、阵列格式化等。
3.1文件写入
当中心掌握分系统吸收到开始拍摄命令后，可通过网络发送开始命令给前端视频采集系统，同时依照摄像机号和存储阵列的对应关系发送开始命令给存储阵列，存储阵列创建文件索引表项后，即开始等待吸收视频数据，直到中央掌握分系统吸收到上位机发送的结束命令，再写入文件名、文件长度等有关信息，从而完成一次文件写入过程。
3.2文件下载
当有用户须要浏览存储在存储阵列当中的文件信息时，上位机可发送浏览命令给中央掌握分系统。由中央掌握分系统按照与存储阵列之间的协议发送浏览命令，存储阵列从存储器当中取得保存的视频文件记录信息并天生文件列表，然后打包回送给中央掌握分系统后，按照FIP下载格式回送给上位机显示，用户可以依据回送的信息列表选择文件进行下载操作。为了使下载速率和网络传输速率匹配，本文设计了带流量掌握的下载模式，以使下载速率可以完备由中央掌握分系统掌握。
3.3文件管理
事实上，NAND Flash存储器有时也会涌现位反转征象，同时在利用中也可能会有坏损单元。因此，数据写入必须在空缺的区块或者擦除后的区块中进行，其底层技能哀求以块为单位进行擦除，再按页写入。如果在存储阵列当中有无用的视频数据，用户可以按照须要选中相应的文件，提取出文件存放的地址参数后再进行文件删除操作。考虑到存储阵列的寿命问题，要使每个芯片的利用概率大概相等，本设计采取顺序存储的格式来存放文件。
但是，当删除文件之后，就会在存储阵列中留下大量的未用空缺区域，使得存储阵列的利用率大为降落，为此可在存储阵列当中设计存储阵列文件整理功能和格式化功能，当空缺区域所占用的比例较高时，由上位机发送文件整理命令给中央掌握分系统，以便中央掌握分系统掌握存储阵列进行文件整理操作，整理完成后回送状态给上位机。对付存放的比较主要的文件，可用文件拷贝命令在几个存储阵列之间进行文件备份，以提高系统的可靠性。而在存储阵列当中，当有用文件霸占率很少但是文件又很多的情形下，可以拷贝出有效文件，然后对存储阵列进行格式化。
NAND-Flash存储器
以上便是基于视频压缩系统中的大容量存储器设计先容了。这种设计方便灵巧，可以借鉴，以用来设计高速、大容量、高可靠性的电子存储设备，而利用半导体存储芯片作为存储介质则具有存储密度高、无迁徙改变部件、可靠性高、体积小、重量轻等特点。总之，本文所设计的系统能够很好地知足初始的预期效果，现在已经在某型系统上得到了运用。
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