FPGA实现的星载NAND FLASH控制器设计与验证

"基于FPGA的星载NAND FLASH控制器的设计" 本文主要介绍了一种针对在轨卫星数据高效存储需求而设计的NAND FLASH控制器，该控制器基于FPGA技术，适用于异步NAND FLASH，并能控制多片NAND FLASH阵列。设计中，控制器包含了对NAND FLASH操作超时异常的检测机制，支持常见的操作如复位、读取数据、写入数据、块擦除以及读取ID等功能。 控制器采用了ARM公司的AHB（Advanced High-performance Bus）总线，这是一种高性能的现场片上互连总线，设计了一个AHB接口模块，使得FPGA能够连接到AHB总线上。通过与Cortex-M3处理器内核的交互，实现了CPU+FPGA的架构，从而优化了数据处理效率并降低了功耗。在实际应用中，这一设计经过仿真和硬件调试，表现出了良好的性能稳定性，满足了星载数据存储的毫秒级速率要求。 文章指出，随着空间科学技术的发展，卫星在运行过程中产生的数据量大幅增加，对存储设备的容量和速度有了更高的要求。NAND FLASH因其大容量、高速读写、易于擦除和低功耗的特性，成为了航空航天领域理想的存储解决方案。然而，市场上的专用FLASH控制器芯片通常功耗较高且兼容性差。因此，使用FPGA作为底层控制器，利用其高度集成和可编程的灵活性，可以有效地解决这些问题。 设计中，FPGA选用了Microsemi公司的Smartfusion2090，这款芯片集成了FPGA和ARM Cortex-M3内核，基于FLASH架构，相比传统的基于SRAM架构的FPGA，它具有更高的可靠性和单事件效应防护能力。 该设计提供了一种高效、低功耗且灵活的星载NAND FLASH存储解决方案，对于在轨卫星数据处理和存储系统有重要的实际应用价值。通过FPGA的可编程性，可以适应不同种类和配置的NAND FLASH，同时，通过与Cortex-M3的协作，提高了系统的处理能力和响应速度，确保了卫星数据存储的稳定性和实时性。