产品简介

基于NVME固态硬盘的6U VPX存储板（以下简称“本板卡”）用于实现高速实时数据流的存储和回放，主要应用于科学仪器、雷达、电子战、卫星通信等领域，典型应用包括实现ADC采样数据流的实时记录、DAC重构数据流的供给、光纤或RapidIO等高速数据接口的数据记录等场景。

本板卡采用标准6U VPX构架，使用FPGA片上系统技术构架，基于完全自主研发的数字芯片逻辑及系统固件实现对多块M.2 NVMe固态硬盘的并发控制和多个IO端口伺服，其主要技术特性如下。

技术规格

—— 模块形态：6U VPX标准板，可定制风冷或导冷结构。

—— 主控芯片：1片XILINX XCKU115+1片XILINX XC7Z100。

—— 高速缓存：16GB DDR4 SDRAM。

—— 固态存储：1~6条NVME M.2固态盘（总容量可达24TB）。

—— 阵列模式：支持RAID0/5/6/10。

—— 存储速率：连续写入或读出速率>10GBps。

—— 数据接口：背板6条4xRapidIO，1条1000BASE-T或-X千兆网。

—— 控制协议：我公司基于RapidIO的自定义协议（文档编号：S0-1303）。

—— 文件系统：针对高速实时记录而设计的自定义文件系统。

—— 程序配置：XC7Z100高速动态配置XCKU115，可预存>1万个配置文件。

—— 系统监测：提供各类电压/温度/IO状态/存储状态/历史统计等各类信息。

—— 主控软件：提供运行于Windows系统的主控软件以及API。

—— 技术服务：充足的技术资料和技术支持，确保用户快速集成和使用。

硬件配置

—— 子板结构：通过5个高速连接器实现互联，子板最多负载6条NVME硬盘。

—— 背板信号：

• VPX-P1 A/B/D位置3条4xRapidIO，速率可配置；VPX-P2 A/C/D位置3条4xRapidIO，速率可配置；

• VPX-P3定义12v LVDS, VPX-P4定义16对LVDS连接子板；

• P4 定义1条1000BASE-T及1000BASE-X千兆网；

• P4定义4条485总线。

—— XCKU115驱动4组独立的32bit/4GB DDR4 SDRAM。

—— XC7Z100实现千兆网、对KU115的配置、1块mSATA硬盘控制。

—— 板上实现多个温度/电压监测节点。

—— 1路STM32单片机实现电源管理。

—— 集成eMMC/SD卡/SPI Flash等外围器件。

技术构架

本板卡以Xilinx公司的UltraScale系列芯片XCKU115为核心处理器，基于片上系统SOC构架驱动1~6块NVME固态硬盘，实现了完整的数据存储服务，包括高速数据接口、存储介质驱动、RAID管理、缓存管理、系统调度、文件系统等各项功能。相较于使用通用计算机体系构架实现的存储系统，本产品能以更高的灵活性、更小的体积、更低的功耗实现更高的性能。本板卡另集成一片Xilinx公司的Zynq7系列芯片XC7Z100，用以扩展出千兆网接口，并实现对主芯片XCKU115的配置管理。本板卡还集成总容量为16GB的DDR4 SDRAM+1GB的DDR3 SDRAM用以实现数据缓冲。