3）操作簡單。首先，單片64 kbyte CY7CA285V就可以滿足設計要求，而不需串聯多個FIFO，這樣操作起來方便了很多。其次，該FIFO有讀使能、寫使能作為狀態保障，且均采用邊沿觸發方式，使得時序控制簡捷高效，便于FPGA的邏輯實現。

3關鍵技術研究

3.1高速寫入方式

本設計選用三星公司的K9WBG08U1M作為存儲介質。該芯片容量大小為4 Gbyte，內部分為2片，每片2 Gbyte，可通過片選信號和切換兩片存儲空間，每片由8192塊組成，每塊中有64頁，每一頁都可以存儲4 kbyte的圖像數據和128 byte的狀態信息。本設計要完成對高速圖像數據的存儲任務，普通的Flash寫入方式無法滿足30.72 Mbyte/s.數據存儲速度的要求。因此，大幅提高Flash數據接口的寫入速度，成為系統設計的關鍵。K9WBG08U1M內部平面結構圖如圖5所示，Flash內部的兩片分別為chip1和chip2，4個平面Plane0~Plane3組成1個chip，原始的寫入方式為依次寫滿Plane0、Plane1、Plane2、Plane3，為大幅度提高數據存儲速度，系統采用交錯雙平面頁編程（interleave two-plane page program）的操作方式，并行對chip1、chip2的8個平面進行操作，如圖6所示Interleave two-plane編程時序圖：從chip1的Plane0開始依次寫入每一個平面第1塊的第1頁，即寫入chip1的Plane0的block0的page0后，再橫向連續寫入7頁，那么當循環回chip1的Plane0的block0的page1時，用時25 ns x 4096 x 7=716.8μs大于頁編程時間tPRoG的最大值700μs，從而可以不問斷地繼續對chip1的Plane0的block0的page1進行操作，這樣充分利用了頁編程的時間，使Flash的寫入速度提高到40 Mbyte/s，完全可以完成對30.72 Mbyte/s圖像數據的存儲任務。


圖5 K9WBG08U1M內部平面結構圖


圖6 Interleave two-plane編程時序圖

3.2圖像數據分析

在飛行中該圖像存儲器需要在過載、噪聲等惡劣環境下工作，由于這些干擾很可能丟失一幀或者若干幀數據，為此本文經分析接收圖像時序，為圖像數據編幀如圖7.這樣將圖像數據設定成固定的幀格式，不僅可以穩定地循環采集，便于數據處理；而且即使由于干擾丟掉了一幀或若干幀，也不會影響幀結構的完整性，對于整體數據分析沒有影響。這樣就保證了后續存儲轉發數據的正確性。接收一幀圖像數據的流程圖如圖8所示。


圖7圖像存儲數據幀結構


圖8接收一幀圖像數據流程圖

3.3圖像信息存儲設計

如圖9所示待存儲數據的數據流結構，1帶信息幀由1圖像幀和時標及其他信息組成，存入Flash的為帶信息幀，但后續轉發給圖像壓縮單元的數據只能含有圖像幀。為此本文將FIFO設計成9位緩存模式，低8位用來存儲圖像數據圖像幀或時暢汲其他信息，最高位通過“1”或“0”來區分是圖像數據還是幀標志。即將低8位是圖像數據的最高位置高，低8位是時標及其他輔助信息的最高位置低，轉發時只將最高位為1的數據流發送給圖像壓縮單元。


圖9待存儲數據的數據流結構

一片K9WBG08U1M的Flash內部有1048576頁，本文所接收的圖像數據：1圖像幀=307 200 byte，1頁容量為4 kbyte，需用75頁，所以1片Flash最多可存儲13981幀視頻圖像。接收圖像幀頻為100 f/s，25s接收2500幀視頻圖像，僅占Flash總容量的1%.采用上述interleavetwo-plane page program的頁編程方式，每75頁代表一幀視頻圖像數據，第76頁用來寫入每一幀的狀態信息。寫入的順序如圖10中箭頭所示。


圖10存儲區和圖像幀之間的映射關系