CN103077146A - 一种d型接口rtc电子硬盘及其读写/存储方法 - Google Patents

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Abstract

一种D型接口RTC电子硬盘，包括单片机控制电路和RTC时钟电路，采用单片机控制电路通过其IIC总线进行数据交互，进而完成对RTC时钟电路的实时时钟芯片的时间参数操作；单片机控制电路完全采用软件模拟IIC总线的读写时序；同时将读出的实时时钟信息存入电子硬盘中，用于保存时间信息；电子硬盘的数据通过USB2.0接口与用户系统进行交互，交互接口采用矩形连接器；电子硬盘的通信方式采用422总线通信；用户系统通过422总线向单片机传递读数据和修改数据的命令。本发明模块化的数据处理和保存功能，可以灵活使用；数据的读写过程不需要主机参与；数据读写速度快，信息存储可靠。

Description

一种D型接口RTC电子硬盘及其读写/存储方法
技术领域
本发明涉及一种具有实时时钟信息存储和信息修改功能的电子硬盘及其读写/存储方法，具体涉及一种D型接口RTC电子硬盘及其读写/存储方法。
背景技术
电子硬盘是用固态电子存储芯片阵列构成的硬盘，目前最常见的电子硬盘以闪存为存储介质。闪存作为一种新的非易失性存储介质，具有存储密度大、携带方便、功耗低、掉电数据保持时间长及抗震性好等诸多优点。以闪存芯片为存储介质的电子硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性能极佳，同时工作温度很宽。同时电子硬盘的接口规范和定义以及使用方法与普通硬盘完全相同，可以很方便的替换传统的机械式硬盘，因此电子硬盘已经在消费类电子领域非常普及，并广泛应用于工业控制，航空航天，军事，导航设备等领域。
针对导航设备的要求，以及时钟数据在保存过程中的局限性，我们设计了一种灵活的数据保存措施——RTC电子盘，即将被保存的实时时钟数据通过USB接口存入电子盘内，以防止数据无法保存。同时，也可以对时钟进行时间格式的校对，更改现在的时间数据。为了确保在断电情况下，时钟电路的正常工作，在电路里添加备用电源。确保在断电情况下依然能维持时钟信息的准确性和完整性。
发明内容
本发明的目的是为有效地解决时钟数据的读写和保存问题。通常时钟数据的读写和保存是无法兼顾的。基于该问题我们采取新的思路，提供了一种可以将信息集成在电子盘内部，能够灵活、快速并且更可靠的数据保存方法。
本发明的技术解决方案为：
一种D型接口RTC电子硬盘，包括单片机控制电路和RTC时钟电路，其特殊之处在于：该实时时钟信息存储和信息修改功能是采用单片机控制电路通过其IIC总线进行数据交互，进而完成对RTC时钟电路的实时时钟芯片的时间参数操作；
所述单片机控制电路完全采用软件模拟IIC总线的读写时序；同时将读出的实时时钟信息存入电子硬盘中，用于保存时间信息；
所述电子硬盘的数据通过USB2.0接口与用户系统进行交互，交互接口采用矩形连接器；
所述电子硬盘的通信方式采用422总线通信；用户系统通过422总线向单片机传递读数据和修改数据的命令。
上述电子硬盘中单片机控制电路模拟IIC总线进行读写的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）在硬件电路中，确保单片机控制电路的串口和集成422总线的RS422芯片的物理链路畅通；其中,单片机控制电路的IIC总线管脚与RTC时钟电路的IIC总线物理相连；
2）确保RTC时钟电路中的串行时钟线SCL有时钟信号时，监测单片机的两个IO管脚，当串行时钟信号状态为高电平时, SDA信号处于状态的下降沿状态,发送或接收数据包命令，将一包数据发送或接收完毕；再次判断SCL信号为高电平时,SDA信号处于状态的上升沿时,以此用来判断数据发送过程的结束与否；
3）通过IIC总线发送或者接收数据时，发送或接收到SDA 线上的每个字节必须为8 位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个响应位；通过此种方式来完成数据包的帧格式设置，并通过字节传输函数进行调用和处理。
上述电子硬盘中单片机控制电路模拟IIC总线进行读写的方法，其特征在于：读写RTC时钟电路的时间参数，所述步骤2）中的数据包必须向RTC时钟电路对应的年、月、日、时、分、秒寄存器分别发送数据修改和读出命令，并在软件中通过字节传输函数进行递归调用和循环处理，通过此种方式来完成RTC模块电路的寄存器操作。
上述电子硬盘的数据存储方法，其特征在于：在上述步骤中的RTC模块电路RTC时钟电路时间参数，将读出的时间参数采用USB2.0接口导入到电子盘中进行实时数据保存，该电子盘的读写速度完全可以匹配IIC总线传输数据的速度。
 
本发明具有如下优点：
1、模块化的数据处理和保存功能，可以灵活使用。该RTC电子盘既可以做为单一的电子盘使用，也可以根据导航系统的需要对时间数据进行保存。作为单独的电子盘模块用USB接口链接到系统上，传输速度可达到USB2.0的高速传输模式。
2、数据的读写过程不需要主机参与。主机只要发出特别的读写命令，剩下的所有时间数据的操作过程都依靠RTC控制电路完成。
3、数据读写速度快，信息存储可靠。时间数据通过IIC总线进行传输，IIC总线下串行的8 位双向数据传输位速率在高速模式下可达到3.4Mbit/s。而且该系统下，单片机做为主设备，RTC电路做为从设备，该链接模式真正的实现了点对点的数据传输，确保了时间数据的可靠传输。
同时，作为单一功能的电子盘，USB2.0的对外接口可以快速的完成系统下文件的存储要求，存储速度达到30MB/s。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为IIC总线操作的流水策略示意图。
具体实施方式
参见图1，以RTC控制电路为核心，详细描述整个系统工作的流程。
图中有两大主要模块，RTC控制电路和电子盘电路。
参见图2，若主机通过上层软件发送读写时间的命令，则单片机收到信息开始发送读写指令。单片机经过IIC总线将读写RTC时钟电路中的年、月、日、时、分和秒寄存器里的内容。如果是读命令，则单片机会将从这些寄存器里读出的时间数据通过IIC总线反馈回软件里进行数据包格式处理，最后通过RS422转RS485将最终的时间内容传送给主机。主机再将时间信息以文本文件形式存入电子盘里。如果是写命令，则单片机会处理这些带有写命令的数据包。最终通过拆分数据包，将时间数据写入对应的时间寄存器里。然后再完成一次读数据操作，以此来确保写入的时间是否正确。
在RTCRTC时钟电路里还有后备电源功能，该功能主要是为了保证在系统掉电以后RTC电路依然能够正常工作。而这种靠电池供电的状态至少可以保持3年。当系统再次上电以后电池停止工作，同时电池进入充电模式。上位机则依然可以正常的向RTC时钟电路发送读写命令。待下一次系统掉电，充电完成的电池再次进入工作模式。
电路中的第二个模块是电子盘电路。该电子盘的对外接口采用USB接口，读写速度可以达到至少20MB/s。该电子盘除了保存时钟信息之外，也可以作为系统的存储模块进行使用。根据系统的需求，可以完成对系统文件的存储操作。而对RTC电路进行时间数据读操作时，通过上层软件将时间数据以文本文件形式存入电子盘中，便于时间的查阅和校对。

Claims (4)

1.一种D型接口RTC电子硬盘，包括单片机控制电路和RTC时钟电路，其特征在于：该实时时钟信息存储和信息修改功能是采用单片机控制电路通过其IIC总线进行数据交互，进而完成对RTC时钟电路的实时时钟芯片的时间参数操作；
所述单片机控制电路完全采用软件模拟IIC总线的读写时序；同时将读出的实时时钟信息存入电子硬盘中，用于保存时间信息；
所述电子硬盘的数据通过USB2.0接口与用户系统进行交互，交互接口采用矩形连接器；
所述电子硬盘的通信方式采用422总线通信；用户系统通过422总线向单片机传递读数据和修改数据的命令。
2.一种权利要求1所述电子硬盘中单片机控制电路模拟IIC总线进行读写的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）在硬件电路中，确保单片机控制电路的串口和集成422总线的RS422芯片的物理链路畅通；其中,单片机控制电路的IIC总线管脚与RTC时钟电路的IIC总线物理相连；
2）确保RTC时钟电路中的串行时钟线SCL有时钟信号时，监测单片机的两个IO管脚，当串行时钟信号状态为高电平时, SDA信号处于状态的下降沿状态,发送或接收数据包命令，将一包数据发送或接收完毕；再次判断SCL信号为高电平时,SDA信号处于状态的上升沿时,以此用来判断数据发送过程的结束与否；
3）通过IIC总线发送或者接收数据时，发送或接收到SDA 线上的每个字节必须为8 位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个响应位；通过此种方式来完成数据包的帧格式设置，并通过字节传输函数进行调用和处理。
3.根据权利要求2所述电子硬盘中单片机控制电路模拟IIC总线进行读写的方法，其特征在于：读写RTC时钟电路的时间参数，所述步骤2）中的数据包必须向RTC时钟电路对应的年、月、日、时、分、秒寄存器分别发送数据修改和读出命令，并在软件中通过字节传输函数进行递归调用和循环处理，通过此种方式来完成RTC模块电路的寄存器操作。
4.一种权利要求1所述电子硬盘的数据存储方法，其特征在于：在上述步骤中的RTC模块电路RTC时钟电路时间参数，将读出的时间参数采用USB2.0接口导入到电子盘中进行实时数据保存，该电子盘的读写速度完全可以匹配IIC总线传输数据的速度。
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