数据 采-存-传 系统(FPGA)

邓继欣

       高带宽、大容量的采集存储传输系统具有丰富的应用场景。在雷达信号处理领域，高带宽大容量可支持更高速率的前端数据的采集存储。在图像采集方面，可以直接存储超高帧率的视频图像数据。在天文观测领域，可以存储更长时间的观测数据。
       另外，NVME SSD硬盘为双向全双工方式，读盘与存盘互不影响。在高速存盘的同时即可将盘中数据高速读出。在一些高校研究领域，该系统还可以用于近存储计算、存算一体等硬件架构等相关课题研究。

采-存-传系统——采集

支持各种不同方式的数据采集接口。       通常我们的用户可以使用标准的FMC扩展卡为采存传硬件系统扩展不同采样率的ADC或图像传感器；阿吉毕也提供有相当多种类的FMC-ADC扩展子卡以及FMC图像传感器接口扩展子卡。

       另外，我们还支持基于高速串行收发器配以不同协议传输的高速串行数字信号的采集。通常典型的有基于硬件平台上SFP+、QSFP接口或QSFP28接口的AURORA协议数据、万兆以太网数据、SRIO协议等数据的采集。

采-存-传系统——存储

高带宽大容量的存储能力是本系统的灵魂。      我们的系统采用高性能NVME SSD为存储介质，NVME SSD硬盘通过PCIe Gen3x4接口与FPGA相连；通过组建RAID0 SSD存储阵列以达到更高存储带宽和更大存储容量。针对高带宽存储相关需求，我们可以提供单板高达10GB/s以上的存盘带宽。针对大容量存储相关需求，我们可以提供单板的存储容量可达数十TB级别。

采-存-传系统——传输

传输庞大的数据量依然面临挑战！

       数据的采集与存储终究要传输至需要使用的位置，比如其他的FPGA处理板、上位机等。在阿吉毕采存传系统中，我们提供完善的数据传输功能以便达成用户的最终目的。我们的系统支持以SFP+、QSFP或QSFP28接口的AURORA协议数据、万兆以太网数据、SRIO等协议进行传输；或通过PCIe上传至上位机。

典型案例FACE-DAQ-K7采存传系统      
      本系统是集模拟信号调理、信号采集、缓存、大容量存储、网络上传和界面控制等功能于一体的系统。系统通过ADC器件采集前端模拟信号，将转换后的数字信号送入FPGA，通过FPGA内部缓存处理后按用户需求存入SSD硬盘。系统支持持续采集与触发采集等不同模式，并且在采集结束后可以将数据通过10G以太网以TCP协议上传至上位机中。在上位机上具备有一个控制界面可以对底层硬件进行状态识别与控制。

FACE-ZUSSD & FACE-VU3P采存传系统

       外部传感器高速数据通过前端高速接口（FMC、QSFP、ADC等）进入FPGA进行缓存，并且同时可以由ZYNQ PS同步给出附加数据与传感器数据组合后进入NVME RAID0存储阵列中。系统的存盘数据带宽可以达到5-10GB/s，系统存储容量可以达到数十TB级别。同时我们提供有高速回读方案，用户可以通过上位机的PCIe接口与板卡建立高速数据通道，直接将NVME SSD阵列中的数据取回上位机。我们提供的上位机软件API可以完成对FPGA板卡的状态回读、流程控制、数据回读以及二次开发功能。

Demo1: 基于VU3P的PCIe数据采集存储系统

Demo2: 基于ZUSSD的高速NVMe数据记录仪——10GB/s

Demo3: 基于VU3P+ZUSSD的数据采-存-传系统