CN207601777U - 一种高速数据存储装置 - Google Patents

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赵林
甘晨君
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Abstract

本实用新型公开了一种高速数据存储装置,其特征在于,包括主控板,主控板包括FPGA模块和多个DDR3存储卡;主控板上连接有自检模块;FPGA模块上连接有存储板模块,FPGA模块上连接有指令控制模块,FPGA模块上还连接有数据导出模块,数据导出模块包括PCIE光纤接口板和数据录取回放模块;其中存储板模块包括存储装置,FPGA模块上设置有与存储装置连接的存储阵列;DDR3存储卡与FPGA模块上的FIFO模块连接。实现了对海量大数据进行存储记录的目的,该装置能够应用于雷达、图像处理、无人机和通信传输等大数据量信息处理领域,具有很好的实用价值和广泛的应用前景。

Description

一种高速数据存储装置
技术领域
本实用新型属于对大数据量进行存储的技术领域;具体涉及一种高速数据存储装置。
背景技术
高速数据存储技术是现代检测技术的重要基础,很多现代电子系统如孔径雷达、高分辨率遥感图像和无人机试验等都要求对高速数据流进行运算处理和存储。
在现在科学实验和研究中,对信号的采集和处理往往是分阶段进行的,这就需要把某一段时间采集得到的数据进行存储或记录,供后续进行分析和处理。随着信息数字化的推进和人们对海量信息存储的需求,使得如何实现海量数据的存储已成为一项重要的任务和使命。
实用新型内容
本实用新型提供了一种高速数据存储装置,实现了对海量大数据进行存储记录的目的,该装置能够应用于雷达、图像处理、无人机和通信传输等大数据量信息处理领域,具有很好的实用价值和广泛的应用前景。
本实用新型的技术方案是:一种高速数据存储装置,其特征在于,包括主控板,主控板包括FPGA模块和多个DDR3存储卡;主控板上连接有自检模块;FPGA模块上连接有存储板模块,FPGA模块上连接有指令控制模块,FPGA模块上还连接有数据导出模块,数据导出模块包括PCIE光纤接口板和数据录取回放模块;其中存储板模块包括存储装置,FPGA模块上设置有与存储装置连接的存储阵列;DDR3存储卡与FPGA模块上的FIFO模块连接;其中数据录取回放模块包括两路SRIO光纤接口,且两路SRIO光纤接口与FPGA模块上的数据输入模块连接;其中指令控制模块包括RS422串口接口、千兆以太网接口和外部复位接口,FPGA模块上的RS422串口模块、以太网连接模块和外部复位模块分别与上述3个接口对应连接;其中PCIE光纤接口板通过2路4X光纤与数据存储单元连接,数据存储单元通过以太网接口与 PC端连接,PC端还与PCIE金手指连接。
更进一步的,本实用新型的特点还在于:
其中自检模块包括存储装置检测模块、千兆网连接检测模块,SRIO光纤连接检测模块,温度检测模块和电流电压检测模块;其中千兆网连接检测模块,SRIO光纤连接检测模块,温度检测模块和电流电压检测模块与FPGA模块连接,存储装置检测模块与存储板模块连接。
其中FPGA模块上还设置有第四电流电压检测模块和第四温度检测模块。
其中FPGA模块为XC7K480T-2FFG1156I芯片。
其中存储板模块上还设置有第一电流电压检测模块和第一温度检测模块。
其中FPGA模块上还设置有FRAM模块,且FRAM模块与文件管理模块连接。
其中PCIE光纤接口板上还设置有第三电流电压检测模块和第三温度检测模块。
其中主控板上还设置有与FPGA模块连接的第二温度检测模块和第二电流电压检测模块;且第二温度检测模块和第二电流电压检测模块还与自检模块连接。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:FPGA模块的存储容量能够通过存储板模块来实现扩展。具体的数据导出模块能够实现海量大数据的实时录取、存储、回放和数据导出的工作,并且通过数据存储单元实现数据存储和传输;并且本装置采用的存储板模块,其为记录数据的载体,存储板模块上设置的存储装置用于存储大数据;其中PCIE光纤接口板上设置的 RS422串口接口和千兆以太网接口用于与外部PC端连接,且2路4X光纤能够读出记录的数据并且转换成符合PCIE2.0或PCIE3.0协议数据包,同时上传至PC端,并且进行保存;其中自检模块能够对FPGA模块和存储板模块等进行检测,保证了装置的正常启动和运行。
更进一步的,自检模块中的存储装置检测模块能够检测存储装置的存储颗粒/固态盘状况, SRIO光纤连接检测模块能够检测SRIO光纤接口的连接状况,电流电压检测模块能够对FPGA 模块的电压和电流状况进行检测,温度检测模块能够对装置运行的环境温度进行检测,千兆网连接检测模块用于对本装置的千兆网连接状况进行检测,SRIO光纤连接检测模块用于对本装置的SRIO光纤连接状况进行检测。自检模块能够对本装置的启动和运行状态进行检测,并且将检测结果反映出来,供操作人间进行维护或其他工作。
更进一步的,具体的第四电流电压检测模块和第四温度检测模块分别用于对FPGA模块的电流、电压和温度状况进行检测。
更进一步的,使用XC7K480T-2FFG1156I芯片作为FPGA模块,该芯片基于XilinxFPGA 平台,能够实现2路4XSRIO光纤数据实时录取和回放(速度≥2GByte/s)、海量数据存储(记录容量≥24TByte)、数据导出、文件管理和自检功能。
更进一步的,第一电流电压检测模块和第一温度检测模块用于检测存储板模块上的电流、电压和温度状况。
更进一步的,文件管理模块能够根据数据类型和时间进行分类存储,并且能够按照时间+ 数据类型的方式对数据进行命名,并且能够通过千兆以太网接口和RS422串口接口提供文件浏览、删除、导入和导出的功能。
更进一步的,第三电流电压检测模块和第三温度检测模块用于检测PCIE光纤接口板上的电流、电压和温度状况。
更进一步的,第二温度检测模块和第二电流电压检测模块用于检测FPGA模块的温度、电压和电流状况,并且将其检测的信息传递给自检模块。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图:
图2为本实用新型中指令控制模块的结构示意图;
图3为本实用新型中数据录取回放模块的结构示意图;
图4为本实用新型中存储板模块的结构示意图;
图5为本实用新型中PCIE光纤接口板与外部设备的连接示意图;
图6为本实用新型中自检模块与外部设备的连接示意图。
图中:1为主控板;2为FPGA模块;3为文件管理模块;4为存储板模块;5为自检模块;6为PCIE光纤接口板;7为数据导出模块;8为指令控制模块;9为第一电流电压检测模块; 10为第一温度检测模块;11为存储装置;12为存储装置检测模块;13为千兆网连接检测模块;14为SRIO光纤连接检测模块;15为温度检测模块;16为电流电压检测模块;17为数据录取回放模块;18为SRIO光纤接口;19为千兆以太网接口;20为RS422串口接口;21为外部复位接口;22为DDR3存储卡;23第二温度检测模块;24为第二电流电压检测模块;25为第三电流电压检测模块;26为存储卡;27为第三温度检测模块;28为PCIE金手指;29为2路 4X光纤;30为控制模块;31为以太网连接模块;32为RS422串口模块;33为外部复位模块; 34为指令输入及状态输出模块;35为第四电流电压检测模块;36为第四温度检测模块;37 为FRAM模块;38为主控制模块;39为数据输出模块;40为存储阵列;41为FIFO模块;42 为数据输入模块;43为PC端;44为数据存储单元;45为外部设备;46为面板指示灯;47为 SSD固态硬盘;48为VPX板卡。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进一步说明。
本实用新型提供了一种高速数据存储装置,如图1所示,包括主控板1,主控板1上设置有FPGA模块2,主控板1还包括与FPGA模块2连接的第二温度检测模块23和第二电流电压检测模块24,主控板1还包括与FPGA模块2连接的多个DDR3存储卡22;主控板1还通过其上的第二温度检测模块23、第二电流电压检测模块24以及DDR3存储卡22与自检模块 5连接,自检模块5包括存储装置检测模块12、千兆网连接检测模块13、SRIO光纤连接检测模块14、温度检测模块15和电流电压检测模块16;FPGA模块2还与文件管理模块3连接,具体的FPGA模块2上设置有FRAM模块37,FRAM模块37与文件管理模块3连接。
如图1所示,FPGA模块2包括主控制模块38,主控制模块38与存储阵列40之间双向连接;主控制模块38与FIFO模块41连接;主控制模块38还与指令输入及状态输出模块34双向连接;其中存储阵列40与数据输出模块39连接,存储阵列40还与FIFO模块41连接;FIFO模块41与主控板1上的多个DDR3存储卡22连接;FIFO模块41还与数据输入模块42连接;主控制模块38与指令输入及状态输出模块34连接;指令输入及状态输出模块34与RS422串口模块32连接,指令输入及状态输出模块34与外部复位模块33连接,指令输入及状态输出模块34与以太网连接模块31连接,指令输入及状态输出模块34还与第四电流电压检测模块 35和第四温度检测模块36连接。
FPGA模块2还与存储板模块4连接,如图4所示,存储板模块4包括与FPGA模块2连接的第一电流电压检测模块9和第一温度检测模块10,存储板模块4上还设置有多个SSD固态硬盘47,且多个SSD固态硬盘47通过VPX板卡48与FPGA模块2上的存储阵列40连接。
FPGA模块2还与指令控制模块8连接,如图2所示,指令控制模块2包括千兆以太网接口19、RS422串口接口20和外部复位接口21;具体的千兆以太网接口19与千兆以太网模块31连接,RS422串口接口20与RS422串口模块32连接,外部复位接口21与外部复位模块 33连接。
FPGA模块2还与数据导出模块7连接,数据导出模块7包括PCIE光纤接口板6和数据录取回放模块17;如图3所述,数据录取回放模块17包括两个SRIO光纤接口18,SRIO光纤接口18与数据数据模块42连接;如图5所示PCIE光纤接口板6包括控制模块30,控制模块30为FPGA模块芯片,控制模块30与存储卡26连接,存储卡26为DDR3内存卡,控制模块30还与第三电流电压检测模块25和第三温度检测模块27;控制模块30与2路4X光纤29连接,控制模块30还与PCIE金手指28连接。2路4X光纤29与数据录取回放模块17连接。其中FPGA模块2还通过PCIE光纤接口板6与数据存储单元44连接,数据存储单元44 与PC端43连接,PC端43也与PCIE光纤接口板6连接,PCIE光纤接口板6还与外部设备 45连接,外部设备45为输出设备或输入设备。
如图6所示FPGA模块2通过自检模块5与面板指示灯46连接;其中面板指示灯46包括指示SATA连接状态、SRIO连接状态、电流电压状态、温度状态、千兆网连接状态和内存卡的工作状态;FPGA模块2还通过千兆网或RS422串口与PC端43连接。
本实用新型中FPGA模块2为基于Xilinx FPGA平台的XC7K480T-2FFG1156I芯片,该芯片能够实现两路4XSRIO光纤或千兆以太网实现数据实时录取和回放、海量数据存储、数据导出、文件管理和自检功能。
具体的,通过指令控制模块8接收外部指令时:指令控制模块8将外部千兆以太网或RS422 串口接收到的指令,发动到FPGA模块2上的指令输入及状态输出模块34,指令输入及状态输出模块34将该指令转换后,并输送给主控制模块38;当通过指令控制模块8返回状态信息时:主控制模块38通过指令控制模块8通过千兆以太网或RS422串口发送的指令后,主控制模块38将数据存储单元44的所有状态发送至指令输入及状态输出模块34模块。
其中数据录取和回放包括,数据录取:2路SRIO光纤接口18接收到的数据进入数据输入模块42,并且将数据发送至FIFO模块41,然后通过FIFO模块41将数据发送至存储阵列,并且在存储装置11中分区进行存储;数据回放功能:通过回放数据指令中的起始地址和终止地址读取存储装置11中的数据,然后将数据通过数据输出模块39发送给SRIO光纤接口18,然后将数据发送出去。
其中数据高速存储的过程是,FPGA模块2收到以太网接口或RS422串口的数据存储指令后,将接收到的数据写入数据输入模块42中,并且数据输入模块42再将数据发送至FIFO模块41中,最终FIFO模块41将数据发送至存储阵列41,存储阵列41再将数据在存储装置11 中进行分区存储。
数据导出包括,PCIE光纤接口板导出:PCIE光纤接口板6上的2路4X光纤29读出数据存储记录单元的数据并且转换为符合PCIE2.0或3.0协议的数据包,然后通过PCIE接口将数据上传至PC端43并且存盘;光纤导出:通过外部设备45将数据通过2路4X光纤29发出并导出至PC端43;以太网口导出:在接收到以太网口的数据导出指令后,将起始地址和终止地址对应的数据读出,并且通过数据输出模块39,数据输出模块39通过以太网接口模块31发送并且导出至外部计算机。
文件管理采用Windows操作系统下的文件管理界面,文件能够根据数据类型和时间分类存储,并且按照时间和数据类型命名,文件命名方式可进行配置,通过以太网接口或者RS422 串口提供文件浏览、删除、导入和导出功能。
自检功能,在通电之后,FPGA模块检测SRIO的连接状态、SATA连接状态、DDR3存储卡的状态、千兆以太网状态和各节点的温度、电流和电压状态;将各个状态信息通过千兆以太网几口和RS422串口发送至PC端43,并且通过面板指示灯46显示各个状态的异常与否,可以设置指示灯绿色为对应的状态正常,红色为对应的状态异常。

Claims (8)

1.一种高速数据存储装置,其特征在于,包括主控板(1),主控板(1)包括FPGA模块(2)和多个DDR3存储卡(22);主控板(1)上连接有自检模块(5);FPGA模块(2)上连接有存储板模块(4),FPGA模块(2)上连接有指令控制模块(8),FPGA模块上还连接有数据导出模块(7),数据导出模块(7)包括PCIE光纤接口板(6)和数据录取回放模块(17);
所述存储板模块(4)包括存储装置(11),FPGA模块(2)上设置有与存储装置(11)连接的存储阵列(40);DDR3存储卡(22)与FPGA模块(2)上的FIFO模块(41)连接;
所述数据录取回放模块(17)包括两路SRIO光纤接口(18),且两路SRIO光纤接口(18)与FPGA模块(2)上的数据输入模块(42)连接;
所述指令控制模块(8)包括RS422串口接口(20)、千兆以太网接口(19)和外部复位接口(21),FPGA模块(2)上的RS422串口模块(32)、以太网连接模块(31)和外部复位模块(33)分别与RS422串口接口(20)、千兆以太网接口(19)和外部复位接口(21)连接;
所述PCIE光纤接口板(6)通过2路4X光纤(29)与数据存储单元(44)连接,数据存储单元(44)通过以太网接口与PC端(43)连接,PC端(43)还与PCIE金手指(28)连接。
2.根据权利要求1所述的高速数据存储装置,其特征在于,所述自检模块(5)包括存储装置检测模块(12)、千兆网连接检测模块(13),SRIO光纤连接检测模块(14),温度检测模块(15)和电流电压检测模块(16);其中千兆网连接检测模块(13),SRIO光纤连接检测模块(14),温度检测模块(15)和电流电压检测模块(16)与FPGA模块(2)连接,存储装置检测模块(12)与存储板模块(4)连接。
3.根据权利要求2所述的高速数据存储装置,其特征在于,所述FPGA模块(2)上还设置有第四电流电压检测模块(35)和第四温度检测模块(36)。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的高速数据存储装置,其特征在于,所述FPGA模块(2)为XC7K480T-2FFG1156I芯片。
5.根据权利要求1所述的高速数据存储装置,其特征在于,所述存储板模块(4)上还设置有第一电流电压检测模块(9)和第一温度检测模块(10)。
6.根据权利要求1所述的高速数据存储装置,其特征在于,所述FPGA模块(2)上还设置有FRAM模块(37),且FRAM模块(37)与文件管理模块(3)连接。
7.根据权利要求1所述的高速数据存储装置,其特征在于,所述PCIE光纤接口板(6)上还设置有第三电流电压检测模块(25)和第三温度检测模块(27)。
8.根据权利要求1所述的高速数据存储装置,其特征在于,所述主控板(1)上还设置有与FPGA模块(2)连接的第二温度检测模块(23)和第二电流电压检测模块(24);且第二温度检测模块(23)和第二电流电压检测模块(24)还与自检模块(5)连接。
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