刷新机制协同工作的星载存储器设计

龚泉铭+姜秀杰+安军社

摘 要： 为了实现一种适用于航天应用的星载存储方案，给出一个基于FPGA实现的星载简易复接存储器设计。该存储器可以完成航天应用的大容量数据缓存工作。其中前端仲裁部分采用依据数据量大小而设置的不同优先级，保证数据完整地完成复接任务。同时，提出一种自刷新和自动刷新协同工作的刷新控制机制和新的地址指针分配方式，使得大容量存储系统的存储数据无误差、无丢失，读写正常有序的数据。经板级验证，该方案整体可以实现的最高存储速率可达1 Gbit/s。

关键词： 星载存储器； SDRAM； 刷新机制； 航天应用； FPGA实现； 大容量数据缓存

中图分类号： TN919.3?34； TP333 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）06?0065?05

Abstract： A spaceborne storage scheme suitable for aerospace application is achieved. Design of a simple spaceborne multiplexed memory based on FPGA realization is given. The memory can accomplish large?capacity data cache work in aerospace application. For the front?end arbitration part， different priorities which are set according to the size of data quantity are adopted to achieve the multiplex task with data integrity guaranteed. A refresh control mechanism with cooperative working of self?refresh and auto refresh and a new address pointer allocation mode are proposed to ensure that no storage data error or loss exists in the large?capacity storage system and data can be read or written properly and orderly. Board?level verification shows that the scheme as a whole can realize a maximum storage rate of 1 Gbit/s.

Keywords： spaceborne memory； SDRAM； refresh mechanism； aerospace application； FPGA realization； large?capacity data cache

0 引 言

在航天领域中，空间飞行器在运行过程中会进行各种科学数据的采集，并且将采集到的数据存放在空间飞行器的数据存储设备中，并在适当的时候将数据下传地面，以供科技工作者分析使用。在整个任务运行过程当中，数据存储设备起到了重要的数据缓存作用。同样的，星载图像处理系统中，在数据的采集和显示环节需要实现大量数据的快速访问，因而也需要大容量高速度的存储设备进行数据存储。而SDRAM所具有的容量大、速度快、价格低的特点，以及较低的功耗[1]，使其在现今的星载存储器中占有重要地位。

现有的SDRAM控制器实现相对较好的瞬时数据吞吐率，能够满足视频数据的处理需求的控制器，例如文献[2]所设计的视频解码器的高性能SDRAM 控制器。……