一种基于FPGA的高速大容量存储系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术涉及高速大容量存储技术领域，特别涉及一种基于FPGA的高速大容量存储系统及其实现方法。其系统包括AXI总线，AXI总线上挂载有MicroBlaze软核模块，所述的AXI总线还连接有多通道的DMA控制器，raid控制器，DDR3模块以及rapidIO控制器，所述的raid控制器连接SATA控制器，所述的rapidIO控制器用于连接rapidIO交换机，所述的SATA控制器用于连接SATA硬盘。本发明专利技术的一种基于FPGA的高速大容量存储系统及其实现方法，其可以通过DMA控制器实现各个模块之间的数据搬移，从而实现了数据的高速读写。

High speed large capacity storage system based on FPGA and implementing method thereof

The invention relates to the technical field of high speed and large capacity storage, in particular to a high-speed large capacity storage system based on FPGA and a method for realizing the same. The system consists of AXI bus, AXI bus is mounted on the MicroBlaze core module, the AXI bus is also connected with a multi-channel DMA controller, RAID controller, DDR3 module and rapidIO controller, the RAID controller is connected with the SATA controller, the rapidIO controller is used to connect the rapidIO switch, the controller for SATA connect the SATA hard disk. The invention relates to a high-speed large capacity storage system based on FPGA and an implementation method thereof, wherein the data movement between each module can be realized by the DMA controller, thereby realizing high-speed data read-write.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的高速大容量存储系统及其实现方法
本专利技术涉及高速大容量存储
，特别涉及一种基于FPGA的高速大容量存储系统及其实现方法。
技术介绍
随着计算机技术的不断发展，存储设备的容量和速度都得到很大的提升。但是在雷达及航天等领域，对存储设备的容量及读写速率要求更加苛刻，普通的硬盘已经无法满足要求。FPGA作为一种可编程阵列以及内嵌的多种软核，在高速信号领域的应用越来越广泛。本专利技术提出了一种基于FPGA的大容量存储系统，可以实现数据的高速大容量存储，并且具有更换简单，支持多种阵列管理等特点。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种基于FPGA的高速大容量存储系统及其实现方法，其可以通过DMA控制器实现各个模块之间的数据搬移，从而实现了数据的高速读写。本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于FPGA的高速大容量存储系统，包括AXI总线，AXI总线上挂载有MicroBlaze软核模块，所述的AXI总线还连接有多通道的DMA控制器，raid控制器，DDR3模块以及rapidIO控制器，所述的raid控制器连接SATA控制器，所述的rapidIO控制器用于连接rapidIO交换机，所述的SATA控制器用于连接SATA硬盘。Raid控制器通过MicroBlaze软核模块进行相应配置。多通道DMA控制器通过MicroBlaze软核模块进行配置，实现各个模块数据的搬移，搬移过程中不占用CPU。rapidIO控制器用于接收rapidIO网络中的数据或者将存储系统的数据发送到rapidIO网络。SATA控制器主要用于实现SATA协议，从而实现对SATA硬盘的数据读写。一种基于FPGA的高速大容量存储系统的实现方法，包括写入的方法和读取的方法，所述的写入的方法包括以下步骤：A1、当外部rapidIO设备写入数据时，数据通过rapidIO交换机将数据发到FPGA内部的rapidIO控制器内；B1、当rapidIO控制器内的缓存数据达到一定数量后，向DMA控制器发起请求，DMA控制器进而向MicroBlaze软核模块发起请求，MicroBlaze软核模块通过AXI总线配置DMA控制器，DMA控制器读取rapidIO控制器缓存内的数据，写入DDR3缓存；C1、当DDR3模块缓存达到一定量时，DMA控制器采取同样的方式将数据从DDR3模块搬入raid控制器，进而写入各个SATA硬盘；所述的读取的方法包括以下步骤：A2、当外部rapidIO设备要求读取数据时，MicroBlaze软核模块通过AXI总线配置raid控制器，读取各个SATA硬盘的数据进行组合并将其存入FIFO缓存中；B2、当FIFO数据达到一定量时，DMA控制器读取FIFO数据将其写入DDR3缓存；C3、然后DMA控制器在读取DDR3模块内对应的数据写入rapidIO控制器的FIFO缓存中，通过rapidIO控制器发送到rapidIO交换机，进而传到对应的rapidIO设备。本专利技术的一种基于FPGA的高速大容量存储系统，包含MicroBlaze软核模块，所述软核挂在AXI总线作为主设备，所述AXI总线连接多通道的DMA控制器，raid控制器，DDR3模块以及rapidIO控制器。所述raid控制器连接SATA控制器。所述rapidIO控制器连接于rapidIO交换机。所述SATA控制器模块连接SATA硬盘。Raid控制器可以实现多种raid阵列管理，可通过MicroBlaze进行相应配置。多通道DMA控制器可以通过MicroBlaze进行配置，实现各个模块数据的搬移，搬移过程中不占用CPU。rapidIO控制器用于接收rapidIO网络中的数据或者将存储系统的数据发送到rapidIO网络。SATA控制器主要用于实现SATA协议，从而实现对SATA硬盘的数据读写。MicroBlaze软核主要实现各个模块的配置以及相应的驱动运行，如SATA及raid驱动。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术的一种基于FPGA的高速大容量存储系统，实现了高速大容量存储的目的，具有读写速度高，容量大，容易更换的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的一种基于FPGA的高速大容量存储系统及其实现方法的系统架构图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一图1所示本实施例的一种基于FPGA的高速大容量存储系统及其实现方法的系统架构图。其中MicroBlaze作为主设备挂载在AXI总线上。AXI总线上的从设备包含DMA控制器，raid控制器，rapidIO控制器，DDR3控制器。Raid控制器连接多个SATA控制器，SATA控制器连接SATA硬盘。具体流程如下：当外部rapidIO设备写入数据时，数据通过rapidIO交换机将数据发到FPGA内部的rapidIO控制器内。当rapidIO控制器内的缓存数据达到一定数量后，向DMA控制器发起请求，DMA控制器进而向MicroBlaze发起请求，MicroBlaze通过AXI总线配置DMA控制器，DMA控制器读取rapidIO控制器缓存内的数据，写入DDR3缓存。当DDR3缓存达到一定量时，DMA采取同样的方式将数据从DDR3搬入raid控制器，进而写入各个SATA硬盘。当外部rapidIO设备要求读取数据时，MicroBlaze通过AXI总线配置raid控制器，读取各个SATA硬盘的数据进行组合并将其存入FIFO缓存中，当FIFO数据达到一定量时，DMA控制器读取FIFO数据将其写入DDR3缓存。然后DMA控制器在读取DDR3内对应的数据写入rapidIO控制器的FIFO缓存中，通过rapidIO控制器发送到rapidIO交换机，进而传到对应的rapidIO设备。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的高速大容量存储系统，包括AXI总线，其特征在于，所述的AXI总线上挂载有MicroBlaze软核模块，所述的AXI总线还连接有多通道的DMA控制器，raid控制器， DDR3模块以及rapidIO控制器，所述的raid控制器连接SATA控制器，所述的rapidIO控制器用于连接rapidIO交换机，所述的SATA控制器用于连接SATA硬盘。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的高速大容量存储系统，包括AXI总线，其特征在于，所述的AXI总线上挂载有MicroBlaze软核模块，所述的AXI总线还连接有多通道的DMA控制器，raid控制器，DDR3模块以及rapidIO控制器，所述的raid控制器连接SATA控制器，所述的rapidIO控制器用于连接rapidIO交换机，所述的SATA控制器用于连接SATA硬盘。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的高速大容量存储系统，其特征在于，所述的Raid控制器通过MicroBlaze软核模块进行相应配置。3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的高速大容量存储系统，其特征在于，所述的多通道DMA控制器通过MicroBlaze软核模块进行配置，实现各个模块数据的搬移，搬移过程中不占用CPU。4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的高速大容量存储系统，其特征在于，所述的rapidIO控制器用于接收rapidIO网络中的数据或者将存储系统的数据发送到rapidIO网络。5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的高速大容量存储系统，其特征在于，所述的SATA控制器主要用于实现SATA协议，从而实现对SATA硬盘的数据读写。6.一种基于FPGA的高速大容...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹超，赵鑫鑫，李朋，姜凯，
申请(专利权)人：济南浪潮高新科技投资发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37