基于NAND Flash的星载固态存储技术研究

论文摘要

星载固态存储器是航天飞行器电子系统的重要组成部分，其性能的好坏，关系着航天飞行任务的成败，星载固态存储器在完成既有功能外，还需要能适应恶劣的空间环境。本论文结合NAND Flash闪存器件特点，实现了其自动存取控制功能；基于ECC码纠检错技术设计，解决了星载固态存储器空间应用存在的单粒子效应影响；针对航天器在轨测试和故障隔离应用了基于BIT技术的可测试性设计，提出了数据存储单元在轨自测试和故障隔离的整体方案，并进行了具体的BIT设计，提高了产品可测试性；针对数据存储单元建立了单元擦除、单元写入的存储机制，采用地址映射表实现了坏块管理和存储单元备份管理，可以支持系统快速灵活的管理存储区，整体具备体积小、模块化、低功耗的特点，适合灵活运用和延续升级。实现了基于NAND Flash的星载数据存储单元软硬件系统设计，该设计不仅具备体积小、功耗低、掉电非易失、模块化、可扩展的特点，还可以实现NAND Flash的坏块映射表管理、NAND Flash存储数据自动装载和读取、抗空间环境影响、在轨可测试和在轨故障自动隔离的特点，在整体结构上采取模块化设计，可单独工作，也可作为模块嵌入其他设备，可以满足不同需求。本论文研究成果为研制基于闪存的星载电子产品应用和在轨测试奠定了基础，具有较好的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 星载固态存储器研究背景
• 1.2 星载固态存储器国内外发展状况
• 1.2.1 星载固态存储器国外发展状况
• 1.2.2 星载固态存储器国内发展状况
• 1.3 论文主要工作和章节安排
• 1.3.1 论文的主要工作
• 1.3.2 论文的创新之处
• 1.3.3 章节安排
• 第二章 星载固态存储器技术综述
• 2.1 NAND 型闪存技术
• 2.1.1 性能介绍
• 2.1.2 接口说明
• 2.1.3 容量特性
• 2.1.4 位翻转问题
• 2.1.5 坏块管理问题
• 2.1.6 软件驱动支持
• 2.1.7 可靠性和寿命
• 2.2 抗空间辐射效应影响技术
• 2.2.1 空间辐射效应概况
• 2.2.2 总剂量效应
• 2.2.3 单粒子翻转效应
• 2.2.4 空间辐射危害应对策略
• 2.3 BIT 技术
• 2.3.1 测试性设计技术
• 2.3.2 BIT 技术发展
• 第三章 NAND FLASH 星载固态存储器数据存储单元设计
• 3.1 硬件设计
• 3.1.1 总线控制器和接口设计
• 3.1.2 控制系统设计
• 3.1.3 数据装载控制电路的设计
• 3.1.4 自动读取控制电路的设计
• 3.1.5 LVDS 通讯接口设计
• 3.1.6 数据分析
• 3.2 BIT 设计
• 3.2.1 系统 BIT 组成
• 3.2.2 关键性能监测功能的 BIT 设计
• 3.2.3 故障检测与隔离的 BIT 设计
• 3.3 软件设计
• 3.3.1 接收总线数据
• 3.3.2 接收数据存储设计
• 3.3.3 存储数据发送设计
• 3.3.4 数据存储区擦除设计
• 3.3.5 FLASH 自检功能设计
• 3.3.6 数据存储区坏块管理
• 第四章 数据存储单元仿真与验证
• 4.1 样机产品
• 4.2 设计仿真
• 4.2.1 Flash 读时序仿真
• 4.2.2 Flash 页编程时序仿真
• 4.2.3 Flash 块擦除时序仿真
• 4.2.4 LVDS 控制时序仿真
• 4.3 测试验证
• 第五章 结束语
• 5.1 工作总结
• 5.2 下一步工作设想
• 致谢
• 参考文献