一种基于FPGA的高速存储系统分区方法及系统与流程

本发明属于通信，尤其涉及一种基于fpga的高速存储系统分区方法及系统。

背景技术：

1、高速数据存储系统在航天、航空领域中应用十分广泛，而传统的数据存储系统速率慢、数据量小，接口协议受限，通常使用嵌入式软件来实现数据的文件存储系统管理。而现在的高速大数据存储由于其通道多、协议接口速率快、数据量大，且没有嵌入式芯片，因此，存在以下问题：由于嵌入式软件顺序实现在同步和转换的处理上带来较大的误差，而且控制较为繁琐；以及由于存储数据过快带来的处理带宽问题。再有，现阶段高速数据存储由fpga实现且没有cpu可以使用的情况，传统的方式都是通过cpu下发配置信息对分区信息进行分区及管理，高速数据存储文件系统由嵌入式软件完成存在存储速率不够、不能快速、灵活的处理同步大数据存储等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于fpga的高速存储系统分区方法及系统，解决了上述的问题。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于fpga的高速存储系统分区方法，包括以下步骤：

3、s1、将文件分区信息重新分配，并更新写入至nvme ssd盘；

4、s2、上电初始化，利用fpga软核端基于读取的文件分区信息更新文件系统信息，并利用fpga逻辑端从nvme ssd盘中获取文件系统信息并存储；

5、s3、产生文件读取完成信号；

6、s4、基于文件读取完成信号，得到分区配置信息和当前文件系统信息；

7、s5、利用fpga逻辑端接收分区配置信息，并当通道数据记录一次时，更新当前本地文件系统信息，并发起存盘请求；

8、s6、利用fpga逻辑端，将当前本地文件系统信息存储至nvme ssd盘，完成分区。

9、本发明的有益效果是：本发明的针对现阶段高速数据存储由fpga实现且没有cpu可以使用的情况，传统的方式都是通过cpu下发配置信息对分区信息进行分区及管理。现有高速数据存储文件系统由嵌入式软件完成，存在存储速率不够、不能快速、灵活的处理同步大数据存储等问题，本发明提出一种新的文件系统管理分区方法，本发明涉及航天、航空等领域中用于飞行参数的数据存储系统，用于获取识别需要分析的飞行参数数据，由fpga逻辑端实现同步大数据存储，高效的完成文件系统分区信息的写入，由fpga软核端实现对文件分区信息的管理，达到数据下载后能准确通过文件信息进行识别，由测试计算机实现灵活配置更改文件系统分区信息。本发明为文件系统更新管理的创新技术，具有灵活、高效、速率快、稳定可靠、实现可重用性高的特点。

10、进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：

11、s101、对nvme ssd盘进行分区时，将nvme ssd盘通过读卡器和地面计算机连接，并在图形化界面上对数据卡分区，其中，每个数据类型对应一个存储分区，每个存储分区均能设置容量大小；

12、s102、由地面计算机，将图形化界面文件分区信息对应的寄存器通过读卡器写入nvme ssd盘指定的文件分区区域，同时将文件分区信息设定的更新标志写入nvme ssd盘中指定地址。

13、上述进一步方案的有益效果是：本发明通过适配不同场景的需求，灵活的配置nvme ssd盘的分区信息、实施nvme ssd盘格式化操作（全部或者部分文件区域）。通过地面计算机使用图形化界面文件将分区信息写入nvme ssd盘能够适配不同的应用场景对盘的存储区域进行不同的划分且更改灵活。同时可以实现nvme ssd盘数据全部或者部分区域的格式化操作。

14、再进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：

15、s201、插上板卡，并进行上电初始化操作；

16、s202、利用fpga软核端读取数据卡中的文件分区信息，并利用fpga软核端向fpga逻辑端写入文件系统更新标志以及读请求；

17、s203、由fpga逻辑端发起读nvme ssd请求，将从nvme ssd盘中读出的文件系统信息按照读出顺序依次存储至本地ram中，其中，所述读nvme ssd请求包括读请求、读文件系统信息地址和读数据量。

18、上述进一步方案的有益效果是：本发明通过上述设计，完成对nvme ssd盘的初始化操作，正确访问nvme ssd盘后，fpga逻辑端将配置信息读取至本地ram中，实现配置信息从nvme ssd盘到fpga逻辑端的装载。

19、再进一步地，所述步骤s3包括以下步骤：

20、s301、由fpga逻辑端检测读文件系统信息的结束标志，产生读文件系统完成标志；

21、s302、当fpga逻辑端检测到fgpa软核端读取有效读文件系统完成标记时，将文件系统读完成标志置为无效，以实现文件读取完成信号的产生。

22、上述进一步方案的有益效果是：本发明通过fpga逻辑端完成读文件系统信息整个流程的判断，fpga逻辑端与软核端对文件系统信息读取完成状态交互，确定此交互过程稳定可靠。

23、再进一步地，所述步骤s4包括以下步骤：

24、s401、当fpga软核端查询读取到有效读文件系统完成标记后，发起读请求，将文件系统的数据逐个读取至本地并缓存；

25、s402、当通过辨别到文件分区信息有变时，按照文件地址得到分区配置信息；

26、s403、设置分区数据校验方式和校验失败处理方式；

27、s404、基于步骤s403设置的方式，当校验正确后，重置文件系统信息，并按分区配置信息更新文件系统信息，且将分区配置信息和更新标志清除指令下发至fpga逻辑端。

28、上述进一步方案的有益效果是：fpga软核端实现文件系统信息的读取、缓存、校验、计算，按照计算结果将分区信息和配置信息下发给fpga逻辑端，这部分主要实现配置的处理，完成对当前记录文件初始值信息的写入。

29、再进一步地，所述步骤s5包括以下步骤：

30、s501、由fpga逻辑端接收分区配置信息；

31、s502、基于接收的分区配置信息，当对应通道数据记录时，由fpga逻辑端按照数据量对当前存储数据的起始地址和结束地址寄存器进行更新，并同步写入当前本地文件系统缓存器，每记录一帧数据记录数据次数计数值累加一次；

32、s503、当计数值超过设置参数时，由fpga逻辑端发起文件系统信息存盘请求。

33、上述进一步方案的有益效果是：解析配置信息，按照配置信息和计算出的当前存储位置进行当前数据存储，实现文件系统信息与数据记录的同步，每写入一个数据包，本地文件信息实时累加本地的文件系统信息。

34、再进一步地，所述步骤s6包括以下步骤：

35、s601、利用fpga逻辑端，在文件数据存盘的间隙期间发起将当前本地文件系统信息存入至nvme ssd盘的请求；

36、s602、根据每个通道的数据记录，判断整个文件系统是否循环存储完成，若是，则完成分区，结束流程，否则，返回步骤s5。

37、上述进一步方案的有益效果是：本发明通过设置超过设置的帧数据包量，以有效地完成文件系统本地系统信息的nvme ssd存盘操作。

38、本发明提供了一种基于fpga的高速存储系统分区系统，包括：

39、第一处理模块，用于将文件分区信息重新分配，并更新写入至nvme ssd盘；

40、第二处理模块，用于上电初始化，利用fpga软核端基于读取的文件分区信息更新文件系统信息，并利用fpga逻辑端从nvme ssd盘中获取文件系统信息并存储；

41、第三处理模块，用于产生文件读取完成信号；

42、第四处理模块，用于基于文件读取完成信号，得到分区配置信息和当前文件系统信息；

43、第五处理模块，用于利用fpga逻辑端接收分区配置信息，并当通道数据记录一次时，更新当前本地文件系统信息，并发起存盘请求；

44、第六处理模块，用于利用fpga逻辑端，将当前本地文件系统信息存储至nvme ssd盘，完成分区。

45、本发明的有益效果是：本发明的针对现阶段高速数据存储由fpga实现且没有cpu可以使用的情况，传统的方式都是通过cpu下发配置信息对分区信息进行分区及管理。现有高速数据存储文件系统由嵌入式软件完成，存在存储速率不够、不能快速、灵活的处理同步大数据存储等问题，本发明提出一种新的文件系统管理分区系统，本发明涉及航天、航空等领域中用于飞行参数的数据存储系统，用于获取识别需要分析的飞行参数数据，其由fpga逻辑端实现同步大数据存储，高效的完成文件系统分区信息的写入，由fpga软核端实现对文件分区信息的管理，达到数据下载后能准确通过文件信息进行识别，由测试计算机实现灵活配置更改文件系统分区信息。本发明为文件系统更新管理的创新技术，具有灵活、高效、速率快、稳定可靠、实现可重用性高的特点。