基于FPGA的数据记录仪NAND FLASH读写模块研制

随着船舶、航空电子技术的发展,大容量参数记录系统成为设备中必备的部分。文章介绍一种在参数记录仪中应用的基于FPGA的NAND FLASH读写模块,采用固态存储芯片NAND FLASH作为存储介质,FPGA作为存储器的控制核心,使用FPGA内部存储器构建FIFO输入和输出缓冲区,引入坏块自动屏蔽技术,在系统中FIFO作为NAND FLASH的读写端口,简化了外部CPU进行数据存储。实验结果表明,该模块能快速的嵌入到记录仪系统中。     

NAND FLASH的数据管理方法

本文分析介绍了NAND FLASH的数据管理方法。针对NAND FLASH的固有特性提出其数据管理方法解决数据存取问题，并提高NAND FLASH读写速度、使用寿命和可靠性。     

基于NAND型FLASH的双备份固态存储系统

设计了一种以NAND型FLASH为存储核心的高速、大容量数据双备份存储系统,实现了对高速遥测数据的采集及实时可靠存储。采用模块化的设计思想,以现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,将采集的遥测数据进行高频消抖后,送入双FLASH并行存储;同时实现对FLASH的自断电保护。针对高速、高压、高冲击等各种高过载环境,对存储模块采用双筒灌封防护技术,有效保护了实验结果。从硬件电路及逻辑时序两个方面介绍了此存储系统,并给出了试验结果。     

基于LVDS的高速远程图像采集存储系统

设计了一种基于LVDS总线的以NAND型FLASH为存储核心的高速远程图像采集存储系统,实现了高速遥测图像数据的采集及实时存储。重点研究了高速A/D采集技术、LVDS高速数据传输技术,保证了远程图像数据的有效接收,同时采用双片选交替双平面页编程方式,将29.85MB/s的两路高速实时图像数据存储于FLASH芯片中。着重从系统硬件电路和逻辑时序两方面进行研究设计,经大量测试表明存储器性能稳定,存储可靠,可以完整记录两路高速遥测图像数据,满足设计要求。     

基于Nios II的随钻声波测井仪通讯接口卡设计

针对随钻声波测井仪器通讯接口的特点设计了一种随钻声波测井仪器通讯接口卡,该通讯接口卡基于Nios Ⅱ嵌入式硬件核心,以uClinux嵌入式操作系统为控制软件运行平台,通过自定义CAN控制器接口IP内核及相应的CAN引擎驱动程序,实现以太网与CAN总线、以太网与MWD总线之间的数据转发功能,满足了随钻声波测井仪器研发调试和野外现场施工的需求。     

基于DSP的NAND FLASH芯片控制实现

介绍了通过TMS320F2812对NAND FLASH芯片进行控制的一种方式,并以K9K8G08U0B为例,通过C语言对其进行功能实现,针对NAND FLASH本身的结构特性导致操作复杂并存在固有坏块等特点,提出一种对NAND FLASH进行读写操作,擦除操作,坏块检测处理操作等主要操作的方法.该方法已经应用于实际项目中,经检验可以有效避免坏块影响,对NAND FLASH的读写问题可以提供基础和一定支持.     

一种基于NAND FLASH的FAT文件系统的研究与实现

在研究NAND FLASH结构及特性的基础上,对NAND FLASH之上的FAT文件系统的实现进行了探讨,并运用了磨损均衡算法及坏块管理机制以延长FLASH的稳定性和使用寿命．实验结果表明,该系统具有较强的可靠性,所采用的磨损均衡算法及坏块管理机制简便有效．     

各向异性孔隙地层随钻声波测井理论模拟及应用

储层中普遍存在的各向异性和渗透性均会对弹性波传播产生影响。为满足油气资源勘探需求,对复杂储层中各向异性与渗透率的测量评价已逐渐从常规的电缆测井(wireline, WL)发展为随钻声波测井(acoustic logging while drilling, ALWD)。建立随钻声波测井模型,以Biot理论为基础研究了弹性波在横观各向同性孔隙地层中的传播机制,并对含有钻铤的充液井孔内各部分声场进行分析,导出了横观各向同性孔隙地层随钻声波测井的声场表达式。研究了随钻多极子声场模式波的频散特征。结合时间-慢度相关法分析了阵列波形中地层波和钻铤波的到时及慢度特征。结果表明：随钻斯通利波和螺旋波速度频散曲线对地层各向异性和渗透率有不同程度的灵敏度,可用于实际资料的反演,并在此基础上处理了实钻井声波数据,对地层渗透率和各向异性进行了综合评价。研究成果可作为复杂介质地层中随钻声波测井解释的理论基础。     

随钻声波测井关键技术研究进展

声波测井技术作为地层评价的重要手段已经逐步从电缆测井向随钻测井过渡,未来随钻声波测井在油气勘探开发中将发挥重要的作用。以随钻声波测井关键技术为主线,综述了近年来在随钻四极子发射换能器、隔声体设计、接收声系及波形反演方法等方面的研究进展。研究结果表明耐高温高压的非充油型随钻四极子发射换能器具有机械安装简单、造价低等优点;钻铤变径隔声结构具有良好的隔声效果,可以减小泥浆对钻铤内壁凹槽的冲蚀影响,增加仪器的使用寿命;长条管状接收声系设计方案能够很好的降低钻铤波的干扰,易于安装和维修维保;数据反演方面重点是如何解决随钻地层各向异性评价难题。下一代的随钻声波远探测技术研究有望实现从近井壁探测拓展到远距离探测的跨越,为井旁地质构造探测、地质导向等提供帮助。     

基于ANSYS的随钻声波测井隔声体强度分析

利用ANSYS对周期性非轴对称凹槽结构随钻声波测井隔声体上最大等效应力进行了数值计算。建立了凹槽参数与最大等效应力之间关系。数值计算结果表明:凹槽深度、过渡弧半径以及凹槽圆心角大小对随钻声波测井隔声体上最大等效应力影响较大。相关研究结果对设计随钻声波测井隔声体有重要参考价值。     

基于PAL的图像数据存储技术研究

针对弹载图像采集系统设计中存在无法准确稳定存储高速数据流,而导致图像信息记录和存储的可靠性严重降低的问题,设计了一种基于PAL制图像数据的无延时存储方法。通过采用乒乓缓存设计和流水线结构方式,解决了高速图像数据输出和串口Flash存储器的低写入速度不匹配的问题。通过实验分析验证,设计能够解决高低速存储介质中速度匹配问题,实现对高速图像数据的精确存储和记录,为后期图像恢复提供了可靠的数据。     

基于PAL的弹载图像采集系统设计

针对弹载图像采集面临的高噪声、高振动等恶劣环境,设计并实现了一种基于PAL制式,通过SPI串行接口进行数据存储的视频图像采集系统。从系统的设计思路、工作流程和硬件结构出发,采用乒乓缓存设计和流水线结构,解决了ADV7180的高速图像数据输出和串口FLASH存储器的低写入速度不匹配的问题。通过实验分析,本设计可以解决高低速存储介质中速度匹配问题,实现对高速图像数据精确的存储和记录,为后期图像恢复提供了可靠的数据。     

基于可见光图像和红外图像决策级融合的目标检测算法

针对目前NAND FLASH随着使用时间的增长误码率随之增高的特性,提出了一种在使用更少校验位的情况下纠错能力更强的高速并行RCRF+BCH纠错方案,初步用RCRF的思想对部分初始擦除错误进行纠正,然后级联BCH码纠正剩余的位错,很好地保证数据的准确性,显著提高存储系统的可靠性。首先详细阐述了该高速并行算法的编译码原理和执行步骤,在BCH部分中使用消耗更少硬件资源的无求逆的iBM关键方程求解算法,然后推导出错误位置多项式不同路径的几种确定形式,方便应用组合逻辑对其进行描述,避免了复杂的迭代判断过程,进一步提高了译码速度,并采用模块化的处理方式和流水线的操作模式优化了BCH的编译码结构。最终在FPGA平台硬件实现并仿真验证了此方案的有效性。     

基于S3C2440的U-Boot开发与设计

介绍了U-Boot的源码结构组成,建立了交叉编译环境并编译了U-Boot,通过增加PING命令,阐述了为U-Boot增加命令的一般方法,添加了U-Boot对NANDFLASH的支持,并依据YCS3C2440的硬件特点作了相应的配置,实现了U-Boot在其上的运行.     

一种基于RCRF+BCH算法的NAND FLASH纠错方案的FPGA设计与实现

针对可见光图像和红外图像的融合目标检测问题,提出了一种基于决策级融合的目标检测算法。通过建立带标注的数据集对YOLOv3网络进行重新训练,并在融合之前,利用训练好的YOLOv3网络对可见光图像和红外图像分别进行检测。在融合过程中,提出了一种新颖的检测融合算法,首先,保留只在可见光图像或只在红外图像中检测到的目标的准确结果;然后,对在可见光图像和红外图像中同时检测到的同一目标的准确结果进行加权融合;最后,将所得的检测结果进行合并,作为融合图像中所有对应目标的检测结果,进而实现基于决策级融合的快速目标检测。实验结果表明：各项指标在建立的数据集上均有较好的表现。所提算法的检测精度达到了84.07%,与单独检测可见光图像和红外图像的算法相比,检测精度分别提升了2.44%和21.89%,可以检测到更多的目标并且减少了误检目标的情况;与3种基于特征级图像融合的检测算法相比,算法的检测精度分别提升了4.5%,1.74%和3.42%。     

Quad-level cell NAND design and soft-bit generation for low-density parity-check decoding in system-level application

QLC (Quad-Level Cell) NAND flash will be one of the future technologies for next generation memory chip after three-dimensional (3D) TLC (Triple-Level Cell) stacked NAND flash. In QLC device, data errors will easily occur because of 2⁴ data levels in the limited voltage range. This paper studies QLC NAND technology which is 4 bits per cell. QLC programming methods based on 16 voltage levels and reading method based on “half-change” Gray coding are researched. Because of the probable error impact of QLC NAND cell’s voltage change, the solution of generating the soft information after XOR (exclusive OR) the soft bits by internal read mechanism is presented for Low-Density Parity-Check (LDPC) Belief Propagation (BP) decoding in QLC design for its system level application.     

Hybrid hard-/soft-decision LDPC decoding strategy for NAND flash memory

This paper concerns a decoding strategy to improve the throughput in NAND flash memory using low- density parity-check （LDPC） codes. As the reliability of NAND flash memory continues degrading, conventional error correction codes have become increasingly inadequate. LDPC code is highly desirable, due to its powerful correction strength. However, in order to maximize the correction strength, LDPC codes demand fine-grained memory sensing, leading to a significant read latency penalty. To address the drawbacks caused by soft-decision LDPC decoding, this paper proposes a hybrid hard-/soft-decision LDPC decoding strategy. Simulation results show that the proposed approach could reduce the read latency penalty and hence improve the decoding throughput up to 30 %, especially in early lifetime of NAND flash memory, compared with the conventional decoding with equivalent area.     

基于块更新序号的NAND闪存垃圾回收算法

传统NAND闪存垃圾回收算法的管理粒度为块,后续逐渐发展为基于页管理,以更大的内存消耗为代价来提高对数据热度判断的准确度。针对现有算法中存在的不足,提出了一种基于块更新序号的NAND闪存垃圾回收算法。该算法将管理粒度重新定位到块上,定义块的更新序号,提出新的基于动态阈值分段处理的数据热度计算方法以进行更有效的冷热分离,同时回收块选择策略采用新的代价函数以兼顾回收效率与磨损均衡。实验结果表明,提出算法在减少系统内存消耗的同时,获得了比GR、CB、CAT、FaGC、LRGC和LRGC+算法更好的垃圾回收效率和磨损均衡效果。