kaiyun官方注册
您所在的位置: 首页> 嵌入式技术> 设计应用> 一种基于FPGA的多路高速雷达数据存储技术
一种基于FPGA的多路高速雷达数据存储技术
电子技术应用
林建华,沈秀风,田春雨
(中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏 无锡 214000)
摘要:为了解决先进雷达数据存储应用领域的带宽高、通道多、容量大、集成度高等难题,提出了一种基于FPGA的多通道数据源的NVMe固态盘存储阵列技术。存储单元设计成标准模块集成于雷达系统;以FPGA为核心芯片,采用双组内存同时并行读写数据以及双通道PCIe Gen3独立处理数据的方法,设计了复杂的逻辑功能模块,实现了大数据流的传输和处理,提高了存储带宽。该技术已经实际应用于工业环境下的雷达,经反复测试表明,单个存储单元能同时存储16路数据源,存储容量达24 TB,存储带宽达7 GB/s,可满足系统存储性能。
中图分类号:TP274
文献标志码:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223427
中文引用格式:林建华,沈秀风,田春雨. 一种基于FPGA的多路高速雷达数据存储技术[J]. 电子技术应用,2023,49(6):114-120.
英文引用格式:Lin Jianhua,Shen Xiufeng,Tian Chunyu. A storage technology of the multi-channel high-speed radar data based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(6):114-120.
A storage technology of the multi-channel high-speed radar data based on FPGA
Lin Jianhua,Shen Xiufeng,Tian Chunyu
(The 58th Research Institute of CETC, Wuxi 214000, China)
Abstract:In order to solve the problems such as high-bandwidth, multi-channel, large-capacity and high-integration in the data storage domain of advanced radars, a NVMe solid state disk storage array technology of multi-channel data based on FPGA is proposed. This storage unit integrated in the radar system is designed as a standard module. It takes FPGA as the core chip, which uses the methods of parallel double-group memory writing and reading data simultaneously, and dual-channel PCIe Gen3 processing data independently. And it designs complex logical function modules, achieves the transmission and processing for big data stream, and improves the storage bandwidth. This technology is applied to the radar in the industrial environment. The repeatable tests show that a storage unit can simultaneously store 16-channel data with the storage capacity up to 24 TB and writing bandwidth up to 7 GB/s, and can meet the system storage performance.
Key words :radar;FPGA;multi-channel data;PCIe;NVMe solid state disk;dual-channel processing;memory management

0 引言

相控阵等先进雷达系统的性能日趋复杂,短时间内就会产生大量数据,高达几吉字每年秒以上。采用数据存储技术记录雷达数据,为雷达的研制调试、检飞试验、实战演习等方面提供数据分析的依据。研制便携式或集成式存储单元,将雷达的多路海量高速数据进行实时连续记录、转储分析和在线回放。便携式存储单元作为一个独立设备,方便携带,但系统集成度低;集成式存储单元作为雷达的配套组成模块,通过背板等方式与雷达分系统互连,利于系统集成。

国内已有大量的数据存储技术的研究,文献[3]使用PCIe交换和NVMe固态盘(Solid State Disk,SSD)存储阵列实现RAID0,最大存储带宽为3.2 GB/s,容量为10 TB,为本文的存储架构设计提供一定的基础,但带宽受限且集成度不高;文献[4]采用FPGA侧的NVMe主控端IP核,外挂单片NVMe固态盘,架构简单,带宽有限,若FPGA实现软RAID0功能,难度较大,且FPGA的PCIe IP核资源有限;文献[5]提出了SATA存储方案,以FPGA作为逻辑控制核心,内嵌8个SATA控制器,完成SATA SSD盘阵读写性能,达到3.3 GB/s的存储带宽,当要求更高存储带宽时,因SATA在写盘过程中会不定期启动垃圾回收,很难保证存储阵列稳定连续写盘,且需更多数量的SATA SSD提高带宽,扩展性受限。

综上,各种数据存储技术适用于一定的应用场景,但要满足复杂雷达系统的数据路数多、记录时间长、存储带宽高、集成度高等要求,国内几乎没有相关文献报道。结合实际工程应用需求,将存储单元设计成6U VPX标准单板形式,通用性和适配性强,可与雷达分系统无缝集成;底层利用了PCIe Gen3通道的低延时和并行性,提升了数据传输带宽;利用了FPGA丰富的高速串行数据收发接口以及高效的并行数据处理性能,方便与雷达系统的多路高速光纤信号互连,保证NVMe SSD盘阵的高速存储。



本文详细内容请下载:https://www.chinaaet.com/resource/share/2000005360




作者信息:

林建华,沈秀风,田春雨

(中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏 无锡 214000)

微信图片_20210517164139.jpg

此内容为AET网站原创,未经授权禁止转载。
Baidu
map