基于闪存的星载高速大容量存储技术的研究

【摘要】：数据存储设备是航天器的关键设备之一,为各种空间试验或探测数据的采集、存储以及在轨处理提供了重要的支撑平台。随着航天电子技术的发展,以FLASH(闪速存储器)为基本存储介质的大容量固态存储器已经成为当前航天器数据存储的主流方案之一。 本文结合中国科学院知识创新工程方向性项目《月球车系统关键技术预先研究》子课题之-月球车车载有效载荷集成关键技术研究,研究目标为实现基于FLASH存储介质的星载高速大容量固态存储器软硬件系统,该系统不仅具有大容量、高速率、非易失以及低功耗的特点,还可以实现存储区类文件化的管理。其系统结构采用标准化、模块化设计,具有可移植、可扩展的特性,可以满足不同的任务需求。 本文首先分析了国际上星载固态存储技术的发展趋势及我国未来航天工程的需求;接下来根据月球车车载有效载荷综合电子系统的特点,提出了固态存储单元的系统方案,以及软硬件设计、调试的具体过程;最后根据前期方案的研究成果,对今后工作的待改进之处进行了一定的论述。 本文所述的关键技术特点主要包括:采用了并行扩展以及流水线操作技术以提高基于FLASH芯片的存储区平均输入输出能力;引入了“簇”的概念,为了保证连续写入过程中的流水线顺序,系统向存储区加载每一簇有效数据后,紧接着还将向相应簇的空余区中加载该簇的使用状态信息;根据所有簇的使用状态信息在系统内存中建立“簇分配表”,可以支持系统快速灵活地管理存储区,即,类文件化的数据管理;采用基于PowerPC8245的嵌入式计算机硬件系统及基于Vxworks的嵌入式实时操作系统,提高了系统的整体性能及系统研发的延续性。 本课题的预研成果为实际研制应用于航天器上的基于闪存的大容量存储器奠定了坚实的基础,具有较好的指导和借鉴意义。