基于FPGA的日志及参数文件存储设计

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基于FPGA的日志及参数文件存储设计

基于FPGA的日志及参数文件存储设计

功能需求

  • 支持设备运行日志记录（设备至少使用10年）；
  • 支持上位机读/写/擦除 Flash；
  • 支持本地信息查询；
  • 支持多台设备参数管理

系统设计

  • Flash型号：W25Q256JVEIQ
  • 总线：SPI
  • 时钟速率：25MHz

日志功能

  • 上电默认不开启日志功能（防止上一次运行日志被擦除）
  • 单条日志长度为256字节，每分钟记录一次
  • 使用两个 32KB 空间进行存储，每存满一个 32KB，擦除另一个 32KB 继续记录（双缓存设计可以保证在擦除过程断电，也有日志可查）
  • 日志内容：回复帧信息（包含运行时间）
  • 寿命计算（按照10年寿命来设计）：
    • 擦除一次记录日志条数：64K(B)/256(B) = 256(条)
    • 若频率为 1分钟，则擦除一次可以记录 256 分钟
    • 连续擦除10万次可记录时长：100000*256(分钟)/60(分钟)/24(小时)/365(天) = 48.7 (年)

上位机参数存储

上位机读取 flash 模块状态，当模块为空闲状态时可进行 flash 的读/写/擦除操作。

本地参数查询

上位机下发信息查询帧，设备发送信息回复帧。

多台设备参数管理

设备通过信息查询帧自动进行设备ID分配，上位机可指定其中一台或者广播方式进行参数管理。

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系统框图

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通信协议定义

见协议文档。

Flash芯片

引脚定义

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Flash相关指令

Read Manufacturer / Device ID (90h)
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Write Enable (06h)

每次进行页编程、擦除、写状态寄存器都要先执行该指令。

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Sector Erase (20h)

1 Sector = 4KB

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32KB Block Erase (52h)
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64KB Block Erase (D8h)
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Page Program (02h)

1 Page = 256B

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Read Data (03h)

Read Status Register
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Write Status Register
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状态寄存器定义

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AC参数

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测试结果

日志功能

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上位机读/写/擦除 Flash

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本地信息查询及多台设备参数管理

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调试心得

该芯片每次指令操作开始都要拉低片选信号，单条指令完成后需拉高片选信号，否则 Flash无法正常工作。

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