采用FPGA和DSP直接控制硬盤實現(xiàn)存儲控制的方法
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4.3 DMA操作流程
DMA操作與I/O操作相似，流程見圖4，首先應(yīng)向硬盤發(fā)送命令參數(shù)，將要讀寫的扇區(qū)數(shù)目寫入 Sector count register，將扇區(qū)的邏輯地址寫入LBA High register、LBA Mid register和LBA Low register，將要接收命令的設(shè)備號寫入Device register。將命令READ DMA或 WRITE DMA寫入Command register后，在400ns內(nèi)Status register的值并不可靠，所以需等待400ns才能讀取Status register，這段等待時間可以通過讀取Alternate Status register和Error register度過，讀取的數(shù)值應(yīng)被丟棄。當(dāng)狀態(tài)寄存器值為58h時主機(jī)應(yīng)給出DMA初始化時序開始傳輸數(shù)據(jù)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/191820.htm
圖4 DMA操作流程圖
5 設(shè)計中的重點
5.1 采樣率問題
數(shù)據(jù)采集及存儲系統(tǒng)一般都有采樣率要求，采樣率一般要求大于50K，才能滿足快速實時采集數(shù)據(jù)的要求。本系統(tǒng)中速度較慢的環(huán)節(jié)是硬盤存儲環(huán)節(jié)，硬盤接口設(shè)計存盤速度為7.8Mbyte/S，顯然采集速率與存盤速率并不匹配，解決的措施為采用一片 FIFO作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。由于對硬盤操作過程中，需不斷查詢其狀態(tài)，而硬盤狀態(tài)改變時間又不確定，所以要選用存儲深度較大的FIFO作為緩存，IDT公司的72V2101滿足設(shè)計要求[5]。工作時數(shù)據(jù)直接將數(shù)據(jù)寫入FIFO，FPGA查詢FIFO的狀態(tài)，為非空時，協(xié)調(diào)DSP訪問硬盤，進(jìn)行存儲操作，這樣采用FIFO作為緩存的方案解決了速率匹配問題[4]，當(dāng)采樣率為80k時，數(shù)據(jù)流為5Mbyte/S，本系統(tǒng)設(shè)計存盤速度為7.8Mbyte/S，可以滿足80K以內(nèi)數(shù)據(jù)采樣率系統(tǒng)的存盤要求。
5.2 硬盤存儲地址問題
硬盤中數(shù)據(jù)如何存儲是本設(shè)計中另一個重點問題，主要考慮文件存儲的地址及文件目錄情況。本設(shè)計中硬盤文件的存儲采用FAT32文件系統(tǒng)，引導(dǎo)扇區(qū)記錄了文件分配表的地址、個數(shù)、大小、簇的大小等信息。文件邏輯地址＝數(shù)據(jù)段起始地址＋（簇號― RootClus）×SecPerClus；數(shù)據(jù)段起始地址＝BPB地址＋RsvdSecCn＋FATSz32×NumFATs。）文件目錄設(shè)計采用短文件名，每個文件名和相關(guān)信息占用32字節(jié)，每個磁盤第2簇為目錄區(qū)，因使用短文件名無子目錄，所以當(dāng)每簇為16扇區(qū)時目錄區(qū)共可儲存256個文件名。
6 結(jié)束語
本系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲量較大，較傳統(tǒng)使用工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲功耗較低，適合于工作環(huán)境局限、系統(tǒng)要求具有自動內(nèi)記功能的工況下。本系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于某信號采集設(shè)備中，實踐證明可滿足使用要求，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，沒有數(shù)據(jù)溢出現(xiàn)象。當(dāng)然本系統(tǒng)還有一定不足，如不能存儲任意長度數(shù)據(jù)文件，只能存儲40M長度文件，還需進(jìn)一步完善。
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