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基于SCSI协议控制器FAS466实现专用高速SAR数据存储设备的设计

电子设计 2020-11-12 10:23 次阅读

合成孔径雷达(SAR)经历了从光学记录成像到数字记录成像,从低分辨率到高分辨率,从单通道、单极化到多通道、多极化,从单频到多频的发展过程。SAR系统的迅速发展,使SAR的数据量也急剧增多,普通的存储器已经无法满足SAR系统对大容量、高速数据存储的要求。

常规的数据记录器的设计思路是通过高速PCI接口,采用SCSI总线处理器将高速数字信号存入SCSI硬盘。其缺点是数据传输的速率受PCI带宽的限制,而且PCI接口对微机系统的依赖性,使系统的模块化设计变得非常困难。另外,SAR对数据记录器的可靠性和工作环境的要求也非常高,使SAR数据记录器不能按照常规的方法设计。通过对SAR系统的研究,基于模块化设计的思想,开发了一种基于FAS466的高速实时数据记录器。其特点是采用高速DMA接口、可脱离微机平台工作、体积小、可靠性高,实际持续存储速度达到72MB/s。

1SCSI总线和硬盘

SCSI是美国ANSI9.2委员会定义的计算机和外设之间的接口标准。本系统采用SCSI硬盘,因为5CSI接口比常见的IDE接口具有更多优点:(1)SCSI提供了一个高速传输通道,传输速度更快;(2)SCSI接口采用总线主控数据传输(BusMasterDataTransfer),占用CPU资源少;(3)可同时串接多台不同类型的设备;(4)SCSI硬盘在标识硬盘扇区时使用了线性的概念,即硬盘只有顺序的第1扇区、第2扇区…第n扇区,不像IDE硬盘的“柱面/磁头/扇区”三维格式。这种线性编排方式访问延时最小,可加快硬盘存取速率,尤其在持续大容量控据存储时,所显现的优势更为明显。

2系统的硬件结构设计

整个系统的设计总体框图如图1所示,包括高速数据源、高速差分接收器、DMA控制器、数据缓存器、DSP微处理器、SCSI协议控制器和高速SCSI硬盘等子系统;下面分别给出各子系统的设计(PADBUS表示控制信号线,DATABUS表示数据信号线)。

基于SCSI协议控制器FAS466实现专用高速SAR数据存储设备的设计

2.1高速数据源和高速差分线性接收器

系统的高速数据源接口为16位的并行接口,数据传输接口的所有信号均采用低电压差分模式LVDS传输,信号进入记录器之后要将LVDS电平转换成TTL电平。

2.2数据缓存器

数据缓存的目的是为SCSI的高速DMA传输做好准备,使两边数据传输速度匹配。数据的流向一般是一个口进,一个口出,不对信号进行任何处理。双口随机存储器RAM虽然也可完成这个任务,但是由于它需要复杂的地址译码电路,所以不采用,而采用FIFO。由于SAR系统每帧数据小于8KB,本系统选用的FIFO深度为8KB。

2.3SCSI协议控制器--FAS466

FAS466(FastArchitectureSCSIProcessor)处理器是Qlogic公司1999年上市的一种高性能SCSI引擎,它源于Qlogic公司的TEC450/452三重嵌入式控制铝系列,可提供Ultra2SCSI的同步传输速率,支持先进的SCSl自动配置模式的1层和2层协议,内部嵌有微控制器,能够通过编程方式灵活地协调SCSI作业队列,可以工作在启动或目标模式并支持单端或低电压差分模式的SCSI连接。

FAS466区别于其它SCSI协议控制器的最大特点是它采用微处理器和DMA接口结构,而常见的SCSI协议控制器采用PCI接口总线结构。这是本设计采用FAS466的一个主要原因。采用微处理器和DMA接口结构,可以通过DSP对传输进行控制,脱离微机平台,减少传输带宽限制,使数据记录器具有非常好的灵活性和可移植性。FAS466由SCSI控制器、微控制器、DMA接口和微处理器接口四个模块组成。外部微处理器通过微处理器接口对FAS466进行控制,SCSI控制器提供灵活、有效的底层SCSI协议控制,微控制器负责控制数据从DMA接口到SCSI硬盘的传输以及各个模块之间的协调。图2为FAS466的内部结构。

2.4OMA控制器

本设计采用DMA接口代替高速数据存储中常见的PCI接口。这不但使传输数据的速率有了比较明显的提高,而且使数据记录器可以脱离微机系统,使模块化设计成为现实。

本设计采用CPLD器件实现DMA控制器,而不采用专用的DMA控制器,主要考虑以下一些因素:本设计的数据传输速率达到72Mg/s,一般的专用DMA控制器难以胜任;专用的DMA控制器与FAS466之间的连接需要大量的逻辑转换电路和外围连线,使设计难度加大;DMA控制器还需要在DSP的控制下与FAS466进行协调才能一起工作,这增加了软件编程的难度;使用CPLD器件,除了完成DMA控制器的功能之外,还可以把电路中的译码、逻辑转换、系统复位等模块设计进去,减小了设备的体积,方便了以后对系统的升级和改进。

2.5DSP微处理器

该高速数据记录器选用TI公司的TMS320F206作为微处理器。主要考虑TMS320F206片内包含32K×l6字的FLASHEEPROM,使DSP周围电路简单、设备的体积减小,而且系统升级也比较方便;指令集非常丰富,与TMS320C5X系列指令兼容;TMS320F206的指令周期为50ns,符合系统对DSP速度的要求。

DSP负责对各个模块进行协调和控制,实现高速数据记录的功能。需要注意的是:FAS466的微处理器接口数据/地址总线是复用的,而TMS320F206的数据/地址总线是分开的,需要外部逻辑将数据和信号总线整合。高速数据通过信号源接口进入本系统,首先进行电平转换,然后进入数据缓存器;在DMA控制器的控制下进入SCSI协议控制器;最后通过SCSI协议控制器存入高速SCSI硬盘。整个数据流程中,DSP微处理器负责各个子系统之间的协调和控制。由于采用分离的微处理器总线和DMA总线结构,因此达到了较高的记录速度。

3系统的软件设计

软件模块的设计是本系统设计的重点和难点,它负责对相关硬件控制和协调,最终实现SCSI协议、硬盘的控制和DMA传输等。本系统中,软件设计分为DSP控制软件和DMA控制器的CPLD实现两部分。程序的优劣关系到整个系统数据存储的速度,下面分别讨论。

3.1DSP控制软件

一般来说.要完成一次数据交换必须完成SCSI总线的仲裁、选择、消息、命令、数据和状态等阶段。这些阶段,微处理器TMS320F206通过对FAS466寄存器的读写控制完成实现。FAS466的寄存器主要有:

(1)命令寄存器(CommandRegister):F206通过向命令寄存器写入相应指令,控制FAS466完成初始化、复位、总线分配与复位以及SCSI总线各个阶段的转变等功能;(2)FIFO寄存器(FIFORegister):这是一个16字深的FIFO寄存器,SCSI硬盘和FAS466之间的数据交换都通过这个FIFO完成;(3)传输计数寄存器(TransferCountRegister):是一个减法计数器,用于保存一次DMA数据传输的字节数;(4)中断寄存器(InterruptRegistet):F206通过FAS466中断寄存器了解SCSI命令的执行情况,从而决定程序的执行流向。

SCSI控制软件流程如图3所示。首先初始化SCSI控制器,然后SCSI控制器与SCSI硬盘建立同步传输协议,在硬盘准备好的情况下才可以发送各种SCSI命令,如读、写等,同时处理好各种意外情况的发生。

3.2DMA控制器的CPLD实现设计

FAS466外部DMA控制器由CPLD实现。FAS466通过DREQ信号有效请求数据传输;DMA控制器检测到DREQ有效并且外部FIFO非空,则使DACK有效并通知FAS466开始DMA传输。控制器的状态机如图4所示。CPLD除了实现FAS466的外部DMA控制器之外,还实现FAS466与外部微处理器的部分逻辑和其它逻辑控制。CPLD内部逻辑功能模块如图5所示。

本文介绍了一种基于高性能SCSI总线处理器FAS466的专用高速SAR数据存储设备的设计。本设备可以脱离微机平台将SAR数据实时高速记录到SCSI硬盘。数据传输采用高速DMA接口,实现了模块化设计,可移植性好,可以灵活地应用在各种系统中。

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STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 数字控制器

HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

oelectronics HVLED007电流模式PFC控制器采用特殊电路(输入电流整形器),支持高PF准谐振反激转换器从电源线中获取理论上的正弦输入电流。该IC具有一个控制输入,用于由光耦合器的光电晶体管驱动,以关闭二次侧稳压的隔离控制环路。然而,通过添加简单的外部电路,它也可用于关闭一次侧稳压的电压环路。 HVLED007具有各种保护特性,可处理过载、短路和过压情况。推拉输出电路输出级具有600mA拉电流和800mA灌电流能力,适用于大型MOSFET驱动器。得益于推拉输出电路级以及其他特性,该器件成为非常适合用于符合EN61000-3-2标准的SMPS(高达100W)的低成本解决方案。 HVLED007 PFC控制器是室内和室外固态照明应用的理想选择,具有低至-40°C的扩展工作温度范围,并可保证电气规格。 特性 对反激式PFC前置稳压器进行转换模式(准谐振)控制 专有的输入电流整形器,可实现最小的线路电流THD 用于隔离反馈和光耦合器驱动的控制输入 输出过压保护 过载和短路保护 低 (&le...
发表于 10-28 15:08 19次 阅读
HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...
发表于 10-28 14:57 52次 阅读
MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板设计用于演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1组件组成的反向降压电路,能够提供大约700mA作为最大LED负载电流。外部0V至10V信号专门用于管理调光输出LED电流(最大值的1%至100%),具有模拟 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V辅助电压才能为HVLED002控制器上电。 特性 VIN - 48VDC至60VDC;VAUX - 15VDC输入电压 LED输出电压:24VDC至48VDC LED输出电流:700mA(最大值) 调光:1%至100% 低于50mW(60VIN时)直流无负载 效率 满载:>97% >95%(负载超过20%时)(模拟#...
发表于 10-21 11:24 52次 阅读
EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 用户的ROM 390千字节 用户RAM的6个字节 2千字节NESCRYPT RAM的 48个字节用户EEPROM,包括128个字节的用户OTP区的 30年的数据保存在25℃下 在25℃下500000次擦/写 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看门狗和中断3个8位的定时器能力 ST23L48A设备是串行存取微控制器定制设计的用于安全智能卡应用程序。...
发表于 05-20 22:05 98次 阅读
ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

特性 增强型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 390个字节用户ROM 6字节用户RAM 2千字节NESCRYPT RAM 48个字节用户EEPROM包括128个字节的用户OTP区: 30年的数据保存 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 硬件安全增强DES加速器 与看门狗和中断能力三个8位定时器 3V和5V电源电压范围 外部时钟频率高达10 MHz 高性能 CPU时钟频率高达29 MHz的 省电待机状态 联系分配与ISO / IEC兼容:通过提供7816-3标准 异步收发器(IART),用于高速串行数据支持(ISO / IEC 7816-3和EMV™兼容) ESD prote ction大于5千伏(HBM)用于接触焊盘和4千伏用于非接触垫 接触设有 与ISO / IEC 14443个类型B标准的要求 13.56MHz载波频率 RF帧至多512字节 RFUART(RF通用异步收发器)高达848千位/秒 0.5千字节专用RFUART RAM BPSK - NRZ负载调制(卡到读取器) 8%至14%幅度调制的接收(读取器到卡)作为最小的范围 通过CPU的时钟频率高达设置到29兆赫加上时钟频率增强的RF性能分频器 安全性...
发表于 05-20 22:05 138次 阅读
ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
发表于 05-20 20:05 210次 阅读
STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

尔® VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT™) 专有自动调谐技术 通过PMBus的完全可配置的™ AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的™接口编程。
发表于 05-20 19:05 116次 阅读
PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

ST3222C ST3222C3至3.6V 低功耗 高达400 KBPS RS-232驱动器和接收 [0℃ 70℃]温度范围

电源电流 250 kbps的最低保证数据速率 6 V /μs的最低保证摆率 满足EIA / TIA-232规范下降到3 V 在ST3222为3V供电EIA / TIA-232和V.28 / V.24通信以低功率要求接口和高数据速率的能力。 ST3222具有提供真正的RS-232表现为3〜3.6 V电源专有的低压差发送器输出级。该装置仅需要四个小0.1μF的标准从3伏供电电压的外部电容器。该ST3222具有两个接收器和两个驱动器。在ST3222的特征在于降低功耗和延长便携式系统的电池寿命一个1毫安关断模式。其接收器可以在关断模式保持活动,从而允许仅使用1毫安电源电流被监控外部设备,如调制解调器。该装置保证在250 Kbps的数据速率下维持RS-232输出电平。典型的应用是笔记本电脑,亚笔记本电脑和掌上电脑,电池供电设备,手持设备,外围设备和打印机。...
发表于 05-20 19:05 86次 阅读
ST3222C ST3222C3至3.6V 低功耗 高达400 KBPS RS-232驱动器和接收 [0℃ 70℃]温度范围

EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

的单IC应用板专用于VNH7070AY 提供电连接和热散热,易于成型 EV-VNH7070AY为您提供了一种简单的方法,以ST的VIPower M0-7 H桥驱动器连接到现有的原型电路。该评估板自带预装配有VNH7070AY H桥。电气元件的车载最小设定(作为用于设备数据表建议)使用户能够直接连接的负载,在电源与所述微控制器在没有外部部件的设计和连接的任何额外的努力。
发表于 05-20 18:05 51次 阅读
EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

4个STPMs计量 用于保存参数EEPROM支持(可选) USB虚拟Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通过USB发送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32处理程序和驱动程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407装置中的固件实现的三相应用的开发。它已经开发了基于STM32F407VGT与EVALSTPM32接口的STM32F4发现套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
发表于 05-20 15:05 36次 阅读
STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

STSW-ISB042GUI STSW-ISB042GUI基于STWLC33的STEVAL-ISB042V1评估板的图形用户界面

于Windows OS的STWLC33设备的图形用户界面的应用程序 访问所有用户寄存器 ADC测量读数 频率读数 GPIO引脚配置 齐模式配置 PMA模式配置 的Tx固件下载到RAM 访问中的Tx模式下的所有用户的寄存器 NVM更新 在STSW-ISB042GUI允许与无论是在接收器和在STWLC33设备用户友好的通信发射模式。
发表于 05-20 15:05 73次 阅读
STSW-ISB042GUI STSW-ISB042GUI基于STWLC33的STEVAL-ISB042V1评估板的图形用户界面

STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

包STM32微控制器ARM ®皮质® -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube开发框架 在其他STM32平台便携式 基于RS-485通信的PC接口 通信层用于交换主站和传感器节点 传感器配置和传感器数据采集 快速傅立叶变换(FFT)运算,以评估振动谱 此试剂盒包括用于一个完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1评估板,以促进在配置中,数据交换和处理方面的系统管理。它是基于STM32CubeHAL库,并使用功能强大的STM32CubeMX工具来配置微控制器和更新而不会丢失数据的创建工作区。...
发表于 05-20 15:05 87次 阅读
STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

固件实施例来构建应用程序状态监测和预测性维护基于三维数字加速度计,环境和声学MEMS传感器 中间件包括算法为先进的时间和频率域信号处理振动分析 可编程FFT大小(512,1024或2048点) 可编程FFT平均和重叠 可编程窗(平顶,汉宁,汉明) 速度RMS均线,加速度最大峰值 中间件集成麦克风算法: PDM到PCM 声压 音频FFT 固件包STM32F469AI开发了在不同的微控制器系列便于携带 PC数据监视通过任何游离终端模拟器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口评估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT状态监测固件配置成与STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允许经由STM32MP157C-DK2网关数据上传至云。 在固件包旨在帮助您开发基于状态监测的工业预测性维护解决方案。...
发表于 05-20 14:05 28次 阅读
STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

包与应用实例的二进制为STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源输送适配器。 应用固件基于所述认证X-CUBE-USB-PD软件设计的ARM ® 32位皮质® -M0 STM32F051 MCU和PD3.0认证STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW软件包被设计为支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器参考设计。
发表于 05-20 13:05 48次 阅读
STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
发表于 05-20 13:05 60次 阅读
STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
发表于 05-20 12:05 95次 阅读
EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
发表于 05-20 12:05 107次 阅读
STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面