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2021年04月11日 | 航天发射数据记录仪
2021-04-11 来源：EEWORLD
测试和测量系统的主要任务之一是记录尽可能多的测量值。在这种情况下，基于FPGA的解决方案的优点（如固有的并行性、极高的带宽、灵活性、对广泛接口的支持以及集成的CPU）就发挥了作用。如果把FPGA核心板模块作为硬件设计的基础，额外的硬件设计通常被简化为开发一个简单的载板，其复杂度低、仅需少量组件。这种方法大大降低了项目风险、开发时间和成本。
所有这些都说服了终端客户委托Enclustra瑞苏盈科开发一个数据记录仪来升级现有的测量系统。为了最小化开发时间，Enclustra瑞苏盈科的FPGA专家在进行固件和软件开发的同时，开始了基于Xilinx Zynq UltraScale+ 的 Mercury+ XU8核心板模块的载板的开发。Linux作为FPGA集成的四处理器系统上的操作系统，其任务是读取和写入SSD硬盘上的数据。Ext4被用作日志数据的文件系统。由于Mercury+ XU8免费提供了Linux Board Support Packet (BSP)，所以项目组很快就做出了使用该技术的决定。
另外两项关键技术也有助于减少投入开发的时间和精力。Enclustra瑞苏盈科总是尽可能的在固件开发过程中使用IP核，以避免第二次发明轮子、尽可能高效地解决问题。测量数据的临时存储，即写入SSD磁盘之前，是使用流缓冲控制器IP核的虚拟FIFO实现的。这个IP核可以同时管理多达16个独立的数据流，支持高达4GB的内存大小，这足以满足几乎所有的需求。
软件基于ASP.NET Core，采用C#语言编写，使数据记录仪能够在记录时间内集成到现有的网络基础设施中。通过使用Web API，数据记录器能够通过网络由上游系统控制。实践证明基于ASP.NET MVC包含Razor Pages的本地的、最新型的Web GUI对启动过程非常有帮助。
在很短的时间内，项目组实现了一个带有两个SATA SSD硬盘（带热插拔接口）的系统。该系统可以以800MB/s的速度持续记录和访问测量数据。FPGA技术的灵活性还允许以另一种方式设计系统，即M.2接口中的SATA硬盘可以在以后被更快的NVMe硬盘取代。
由于Enclustra瑞苏盈科标准核心板模块和底板的平台化设计，此数据记录仪在需要更多逻辑资源时可以迅速由XCZU4CG升级到XCZU5EV或XCZU7EV，仅需通过插拔更换核心板模块。
史海拾趣
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