大容量數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著電子、計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的高速發(fā)展，在各種試驗(yàn)、工程應(yīng)用或軍事領(lǐng)域中，需要紀(jì)錄的數(shù)據(jù)量成倍增長(zhǎng)，速度也越來(lái)越快。于是對(duì)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)提出了一系列新的要求，比如脫機(jī)、在野外、長(zhǎng)時(shí)間、高精度的采集存儲(chǔ)。這一要求使現(xiàn)在的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)面臨著比較大的挑戰(zhàn)。
　　 針對(duì)這些應(yīng)用需求，本文設(shè)計(jì)并研制了一套高精度、大容量、而且能夠長(zhǎng)時(shí)間、脫機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)。采用AD8352和AD9627搭建采集模塊，實(shí)現(xiàn)高精度采集；使用Al

2、tera公司的FPGA實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)流分路、通道選擇、高速緩存控制、系統(tǒng)工作時(shí)序控制和與后端存儲(chǔ)模塊相互通信等功能。存儲(chǔ)部分采用基于FPGA、SDRAM、FLASH和NVRAM的簡(jiǎn)單磁盤整列控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存和高速存儲(chǔ)。其中NIOSII系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分塊和參與校驗(yàn)信息的計(jì)算，運(yùn)用NVRAM實(shí)現(xiàn)磁盤陣列CACHE功能。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：其一，可以高精度、雙通道同時(shí)采集；其次，完全可以脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，便攜性大大增強(qiáng)，而且能夠適應(yīng)各種惡劣的工

3、作環(huán)境；其三，采用磁盤陣列大大提高了其存儲(chǔ)容量和速度；最后，該系統(tǒng)采用冗余和模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行升級(jí)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。該大容量數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)在試驗(yàn)研發(fā)階段采用兩通道，兩個(gè)磁盤陣列同時(shí)工作，持續(xù)存取速率可達(dá)120MB/s，后期可通過增加通道數(shù)、磁盤陣列數(shù)、磁盤所載硬盤數(shù)或更換高速度的磁盤陣列控制器CPU來(lái)提升整個(gè)系統(tǒng)的性能。
　　 本文主要工作如下：
　　 1.提出了基于統(tǒng)計(jì)特性的多通道數(shù)據(jù)分配方案

4、和基于FPGA的磁盤陣列控制方案來(lái)處理采集到的高速率大容量數(shù)據(jù)，并從軟件仿真和整體測(cè)試對(duì)方案和系統(tǒng)性能進(jìn)行全面的驗(yàn)證。
　　 2.從組成結(jié)構(gòu)、性能要求、器件選擇和工作原理幾方面，詳細(xì)介紹該大容量數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)，并詳細(xì)描述了各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)過程。
　　 3.完成了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分配、通道選擇，高速緩存控制和磁盤陣列控制等多個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與仿真；設(shè)計(jì)并調(diào)試電路板。
　　 4.從采樣率、采樣精度、信噪比等多方