CN104200831B - 车载多媒体终端sd卡的存储方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载多媒体终端SD卡的存储方法，属于在严酷环境下的车载大容量多媒体信息存储方式方法的技术领域。具体是采用经过重新定义存储结构的SD卡作为存储介质，通过算法直接将记载媒体帧或媒体项变化的轨迹项和媒体项数据按照规定格式存储在SD卡上以利存储和利用；采用本发明的方法能同时对车载应用的所有数据，包括轨迹信息、音频信息、视频信息、图片信息等进行存取，并支持多通道同时存取，所有数据进行CRC校验，关键数据进行冗余存储，确保数据完整无误。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载多媒体终端SD卡的存储方法，属于电子信息技术领域，具体的说属于在严酷环境下的车载大容量多媒体信息存储方式方法的技术领域。
背景技术
目前，车载监控依托成熟的3G移动通讯技术和图像采集编码压缩技术，在原有行驶记录信息、车况信息、GPS/GIS信息、车辆安全信息进行记录的基础上，增加了采集车辆视频图像语音等多媒体海量数据信息；而海量多媒体信息存储必然需要大容量存储介质；我们知道，传统的车载录像监控设备一般采用硬盘作为存储介质，但硬盘的抗震性能很差，不太适合车载移动环境使用，从而使得设备的故障率很高。为了解决抗震问题，也有采用固态硬盘作为存储介质的，但是固态硬盘的成本很高，目前不大适合大范围使用。
我们知道常规数据存储一般是以各类文件系统或数据库系统为基础存储和管理的，这两种方式好处是对编程要求简单，容易实现存储功能，但两者共同的缺点是：稳定性差而且存储效率不高，另外文件系统由于类型不同所支持的文件大小不一，同时维护文件系统分区表较困难，而数据库系统只能存储固定单元的数据，存储空间利用率低，所以业内需要既能解决抗震问题，成本方面比固态硬盘又低很多，同时又能适应车载大容量多媒体信息存储需要的存储介质和存储方式。
发明内容
本发明提供了一种车载多媒体终端存储方法，利用SD卡作为存储介质，以实现在严酷环境下的车载大容量多媒体信息安全存储的目的。
为达到上述目的本发明的技术方案是：
一种车载多媒体终端SD卡的存储方法，包括如下步骤：
步骤一，系统上电初始化；首先将至少一个SD卡区块划分，进行逻辑分区，该区块划分在SD卡初始化时完成；初始化后按照地址由小至大将SD卡分成三个逻辑区，依次分别为：
主引导记录区MBR，存储主引导数据；大小为一个扇区；
标记区MARK，存放希望使用者或用户看到的以文件形式存在的产品信息或警示信息及DVR/DCR LOG说明文件或日志文件；
数据区，存放车载大容量多媒体信息；
该数据区按照地址由小至大依次包括：
区块分配表AAT，用以存储各区块的位置、容量等信息；
主参数区PRM，主要存储跟车辆相关的信息并可循环使用；
轨迹信息存储区IDX，存储轨迹项数据，即单位时间的媒体帧数据的变化信息；
媒体信息存储区MED，存储单位时间的媒体帧数据；
步骤二，系统上电初始化后进行扫卡，即判断有效卡并更新数据；
步骤三，若无卡则转步骤二继续扫卡；
步骤四，检测有效卡，通过读取区块分配表AAT并判断，是有效则进到下一步骤；否则，如果未检测到卡或检测到卡内数据无效则报错，转步骤二继续扫卡；
步骤五，检测到首张卡且卡有效，则ACC打火并且锁关闭；如果ACC打火并且锁关闭失败则报错，转步骤二继续扫卡；
步骤六，若检测到2张卡，2卡串联，指针指向首张卡；
步骤七，开始配置或修改参数；并启动录像；
步骤八，按帧读录像数据，形成媒体帧数据；
步骤九，按照CPU时钟控制将轨迹项数据写到轨迹信息存储区IDX，每条轨迹项数据为连续的128个字节；
步骤十，按照CPU时钟控制将读取的媒体帧数据写到媒体信息存储区MED；
步骤十一，若写数据出错或当前卡满转步骤十四；
步骤十二，未收到停止命令则转步骤八；
步骤十三，收到停止命令则停止录像转步骤二；
步骤十四，切换至另一卡；若换卡成功则转步骤七继续写数据；
步骤十五，若换卡不成功则停止写数据转步骤二重新扫卡更新数据。
该标记区MARK容量为2M-4M字节，由系统对SD卡格式化时采用FAT32文件格式建立；当系统启动时由主引导控制引导该标记区MARK运行。
该区块分配表AAT在SD卡格式化时生成；容量为4个连续的扇区，每扇区为512个字节，各扇区内容完全相同，采用CRC32校验；
该区块分配表AAT扇区的数据结构是：
以连续的4个字符“！”作为扇区开头的四字节，以连续的4个字符“@”作为扇区结尾的四字节；
从相对于开头四字节的偏移起依次设置第一字节组，第二字节组，第三字节组，第四字节组，第五字节组和第六字节组；每字节组字节相同且每字节组为4个字节组成；
该第一字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该主参数区PRM的起始扇区地址；
该第二字节组存储分配给该主参数区PRM的扇区数量；
该第三字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该轨迹信息存储区IDX的起始扇区地址；
该第四字节组存储分配给该轨迹信息存储区IDX的扇区数量；
该第五字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该媒体信息存储区MED的起始扇区地址；
该第六字节组存储分配给该媒体信息存储区MED的扇区数量。
该主参数区PRM由连续的具有相同数据结构的64个扇区组成；每扇区为512个字节；每个扇区分别在相同的地址处设定一4字节的页码ID；该页码ID为自动递增的计数器结构，用以区别不同的扇区；采用CRC32校验；
各扇区以字符“PARAMBEG”作为扇区开头标志，以字符“PARAMEND”作为扇区结尾标志；
该主参数区PRM扇区的数据结构是：
头TAG字段，8字节，用以标志本扇区开头标记，默认值为PARAMBEG；
页码ID字段，4字节，用以区别不同的扇区，默认值为1；不为0不为0xFFFFFFFF；
版本字段，4字节，用以标明参数区版本号，默认值为0x00000003；
使用SD卡的终端设备流水号字段，16字节，为终端设备出厂唯一标识；
使用SD卡的终端设备终端号字段，16字节，为与控制中心交互的唯一标识；
参数修改时间字段，4字节，为格林威治时间从2000年1月1日开始的秒数；
参数修改轨迹项字段，4字节，为参数修改对应的轨迹项ID，即轨迹项编号UID值；默认值为0，表示为轨迹区第一项；
参数修改次数字段，4字节，默认值为1，每修改一次加1；
保留字段，4字节；
校验字段，4字节，为CRC32校验位；头尾标记和自身不参于校验；
尾TAG字段，8字节，用以标志本扇区结束标记，默认值为PARAMEND。
该轨迹信息存储区IDX内依次存储轨迹项数据，该轨迹项由连续的128个字节组成；
该轨迹项的数据结构为：
头TAG字段，1字节，用以标志该轨迹项头，缺省值为“*”；
版本字段，1字节，缺省值为0x03；
KIND字段，2字节，用以标记类型，高字节为主类型，低字节为子类型；
其中主类型：0x00-普通类型，即带有标准GPS定位信息的类型；0x01-业务相关信息的类型；0x02-事件类型，带有标准GPS定位信息；0x03-事故疑点信息；0x04-媒体数据变化类型；0x10-事件日志TRACE类型；0x20-普通图片类型，带有图片数据；0x21-特定业务类型图片；
其中子类型或系统信息0xee：0x0001-空类型，0x0002-音视频流信息，0x0004-GPS轨迹类型；0x0084-伴随的GPS轨迹类型；0x0101-驾培学时行为数据；0x2002-图片信息；0x2103-驾培图片数据；0x0401-停止所有录音录像；0x0402-启动录音录像/修改录像参数；
TIME字段，4字节，为格林威治时间从2000年1月1日开始的秒数；
轨迹项编号UID字段，4字节，为轨迹唯一的ID，跨卡递增，不为0不为0xFFFFFFFF；对于一个终端，轨迹项编号UID在生命期内不会重复；
SID字段，4字节，为操作序列ID，跨卡递增，不为0xFFFFFFFF；用于搜索连续的媒体数据，起始没有操作时为0；
通道标记字段，2字节，标明各通道是否在录像；高字节表示音频情况，低字节表示视频情况；一个通道一个位，最高位为“1”表示此索引项至少对应一个媒体帧；
OFFSET_H字段，2字节，Offset高16位；
OFFSET_L字段，4字节，Offset低32位，Offset是相对于AAT的偏移字节数；
LVIN字段，4字节，有级/无级项，用于快速搜索；
DATA字段，96字节，有效数据内容；
校验字段，2字节，累加求和，头尾TAG和自身不参于校验；
时间类型字段，1字节；
尾TAG字段，1字节，用以标志该轨迹项尾结束标记，缺省值为“#”。
该媒体信息存储区MED内依次存储媒体帧数据，该媒体帧数据不定长；一个轨迹项的OFFSET的指向位置可能存在多组媒体帧数据；
该媒体帧数据的数据结构为：
头TAG字段，1字节，用以标志该媒体帧数据起始标记，缺省值为“&”；
通道及帧类型字段，1字节；BIT7-BIT4表明通道号：0-3分别代表通道1-4；BIT3-BIT0表明帧类型：1-VIDEO，2-AUDIO，3-附加信息INFO，4-PICTURE，5-驾驶数据，其它保留；
帧属性1字段，1字节；其中BIT7:0-PAL，1-NTSC；BIT6:H264 FIELD_END标记；BIT5:H264 FRAME_END标记；BIT4:保留；BIT3-BIT0:为H264 NALU类型：1-NALU_PSLICE，5-NALU_ISLICE，6-NALU_SEI；7-NALU_SPS；8-NALU_PPS；
帧属性2字段，1字节；其中BIT7-BIT5为视频类型：1-QCIF，2-CIF，3-D1，4-HD1；BIT4-BIT0为帧率：0-25为PAL，26-30为NTSC；
TIME字段，4字节，与轨迹项中的TIME保持同步；
UID字段，4字节，与轨迹项中的轨迹项编号UID保持同步；
Length字段，4字节，数据长度的字节数；
TimeStamp字段，8字节，64位时间戳；
nIndex字段，4字节；指向轨迹区，0表示第1个轨迹，指向的轨迹区就是与这个媒体帧对应的轨迹项；
标记字段，2字节；标记是否存在选项，保留为0视频帧；BIT0-BIT7为叠加掩码位：BIT0置1为叠加时间，BIT1置1为叠加车牌，BIT2置1为叠加经纬度，BIT3置1为叠加速度；BIT8-BIT15为保留位；
选项总长度字段，2字节；
校验和字段，2字节；累加求和，头尾TAG和自身不参于校验；
时间类型字段，1字节，参于校验；
尾TAG字段，1字节，用以标志该媒体帧尾标记，缺省值为“：”；
选项数据字段，2字节；保留字节；
DATA字段，实际字节，不定长。
该步骤四中通过依次读取区块分配表AAT对应扇区的首尾字节来判断此扇区是否有效；只要读到1个扇区符合要求，就不再读取下一个，否则读取下一个，如果都不符合要求，标明卡没有格式化或SD卡坏；
该步骤六中若两张SD卡均有效则首先选择轨迹项编号UID较大的卡；
该步骤七和该步骤九中该轨迹项编号UID为轨迹项唯一ID，每次存储轨迹项就自动递增，以保证每个轨迹项的轨迹项编号UID是唯一的；多卡的时候每个卡之间的该轨迹项编号UID也是唯一的。
该主参数区PRM中的64个扇区为循环使用；当该步骤七中有参数修改时，即将修改内容按整体扇区保存到下一个扇区，并自动递增页码ID；当64个扇区使用完时，又从第一个扇区开始保存，并自动递增页码ID；每个扇区对应一个页码ID,以页码ID号最大的为最新有效参数。
采用本发明的技术方案由于通过采用抗震性能与固态硬盘相同且有较高性价比的SD卡作为存储介质，并且脱离了文件系统的束缚，通过限定的规则和算法直接存取SD卡扇区，以实现稳定、高效的存储各种格式数据，从根本上解决了文件系统存储方式不稳定的问题；并且通过限定的规则和算法实现对两张SD卡同时进行管理，扩展了存储容量，达到在严酷环境下的车载大容量多媒体信息安全存储并降低成本的效果。
附图说明
图1为本发明存储方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案详细说明如下。
如图1所示，一种车载多媒体终端SD卡的存储方法，包括如下步骤：
步骤一，系统上电初始化；
首先将至少一个SD卡区块划分，进行逻辑分区(终端设备有两个SD卡卡座，物理上是分开的，能通过电路检测哪个卡座插入了SD卡，检测到SD卡后，读区块分配表AAT并判断是否有效，如果未检测到卡或检测到卡无效，则报错重新扫卡)；该区块划分在SD卡初始化时完成；初始化后按照地址由小至大将SD卡分成三个逻辑区，依次分别为：
主引导记录区MBR，存储主引导数据；大小为一个扇区(SECTOR)；
标记区MARK，存放希望使用者或用户看到的以文件形式存在的产品信息或警示信息及DVR/DCR LOG说明文件或日志文件；该标记区MARK容量为2M-4M字节，由系统对SD卡格式化时采用FAT32文件格式建立；当系统启动时由主引导控制引导该标记区MARK运行(类似于一般的硬盘引导过程)。
数据区，存放车载大容量多媒体信息；
该数据区按照地址由小至大依次包括：
区块分配表AAT，用以存储各区块的位置、容量等信息；
主参数区PRM，主要存储跟车辆相关的信息并可循环使用；
轨迹信息存储区IDX，存储轨迹项数据，即单位时间的媒体帧数据的变化信息；
媒体信息存储区MED，存储单位时间的媒体帧数据；
步骤二，系统上电初始化后进行扫卡，即判断有效卡并更新数据；
步骤三，若无卡则转步骤二继续扫卡；
步骤四，检测有效卡，通过读取区块分配表AAT并判断，是有效则进到下一步骤；否则，如果未检测到卡或检测到卡内数据无效则报错，转步骤二继续扫卡；
步骤五，检测到首张卡且卡有效，则ACC打火并且锁关闭；如果ACC打火并且锁关闭失败则报错，转步骤二继续扫卡；
步骤六，若检测到2张卡，2卡串联，指针指向首张卡；
步骤七，开始配置或修改参数；并启动录像；
步骤八，按帧读录像数据，形成媒体帧数据；
步骤九，按照CPU时钟控制将轨迹项数据写到轨迹信息存储区IDX，每条轨迹项数据为连续的128个字节；
步骤十，按照CPU时钟控制将读取的媒体帧数据写到媒体信息存储区MED；
步骤十一，若写数据出错或当前卡满转步骤十四；
步骤十二，未收到停止命令则转步骤八；
步骤十三，收到停止命令则停止录像转步骤二；
步骤十四，切换至另一卡；若换卡成功则转步骤七继续写数据；
步骤十五，若换卡不成功则停止写数据转步骤二重新扫卡更新数据。
该区块分配表AAT在SD卡格式化时生成；容量为4个连续的扇区，每扇区为512个字节，各扇区内容完全相同，采用CRC32校验；
该区块分配表AAT扇区的数据结构是：
以连续的4个字符“！”作为扇区开头的四字节，以连续的4个字符“@”作为扇区结尾的四字节；
从相对于开头四字节的偏移起依次设置第一字节组，第二字节组，第三字节组，第四字节组，第五字节组和第六字节组；每字节组字节相同且每字节组为4个字节组成；
该第一字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该主参数区PRM的起始扇区地址；
该第二字节组存储分配给该主参数区PRM的扇区数量；
该第三字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该轨迹信息存储区IDX的起始扇区地址；
该第四字节组存储分配给该轨迹信息存储区IDX的扇区数量；
该第五字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该媒体信息存储区MED的起始扇区地址；
该第六字节组存储分配给该媒体信息存储区MED的扇区数量。
该主参数区PRM由连续的具有相同数据结构的64个扇区组成；每扇区为512个字节；每个扇区分别在相同的地址处设定一4字节的页码ID；该页码ID为自动递增的计数器结构，用以区别不同的扇区；采用CRC32校验；
各扇区以字符“PARAMBEG”作为扇区开头标志，以字符“PARAMEND”作为扇区结尾标志；
该主参数区PRM扇区的数据结构是：
头TAG字段，8字节，用以标志本扇区开头标记，默认值为PARAMBEG；
页码ID字段，4字节，用以区别不同的扇区，默认值为1；不为0不为0xFFFFFFFF；
版本字段，4字节，用以标明参数区版本号，默认值为0x00000003；
使用SD卡的终端设备流水号字段，16字节，为终端设备出厂唯一标识；
使用SD卡的终端设备终端号字段，16字节，为与控制中心交互的唯一标识；
参数修改时间字段，4字节，为格林威治时间从2000年1月1日开始的秒数；
参数修改轨迹项字段，4字节，为参数修改对应的轨迹项ID，即轨迹项编号UID值；默认值为0，表示为轨迹区第一项；
参数修改次数字段，4字节，默认值为1，每修改一次加1；
保留字段，4字节；
校验字段，4字节，为CRC32校验位；头尾标记和自身不参于校验；
尾TAG字段，8字节，用以标志本扇区结束标记，默认值为PARAMEND。
该轨迹信息存储区IDX内依次存储轨迹项数据，该轨迹项由连续的128个字节组成；所谓的依次存储可理解为每条轨迹项数据(128个字节)首尾相接的按先后顺序存储在该轨迹信息存储区IDX内；
该轨迹项的数据结构为：
头TAG字段，1字节，用以标志该轨迹项头，缺省值为“*”；
版本字段，1字节，缺省值为0x03；
KIND字段，2字节，用以标记类型，高字节为主类型，低字节为子类型；
其中主类型：0x00-普通类型，即带有标准GPS定位信息的类型；0x01-业务相关信息的类型；0x02-事件类型，带有标准GPS定位信息；0x03-事故疑点信息；0x04-媒体数据变化类型；0x10-事件日志TRACE类型；0x20-普通图片类型，带有图片数据；0x21-特定业务类型图片；
其中子类型或系统信息0xee：0x0001-空类型，0x0002-音视频流信息，0x0004-GPS轨迹类型；0x0084-伴随的GPS轨迹类型；0x0101-驾培学时行为数据；0x2002-图片信息；0x2103-驾培图片数据；0x0401-停止所有录音录像；0x0402-启动录音录像/修改录像参数；
TIME字段，4字节，为格林威治时间从2000年1月1日开始的秒数；
轨迹项编号UID字段，4字节，为轨迹唯一的ID，跨卡递增，不为0不为0xFFFFFFFF；对于一个终端，轨迹项编号UID在生命期内不会重复；
SID字段，4字节，为操作序列ID，跨卡递增，不为0xFFFFFFFF；用于搜索连续的媒体数据，起始没有操作时为0；
通道标记字段，2字节，标明各通道是否在录像；高字节表示音频情况，低字节表示视频情况；一个通道一个位，最高位为“1”表示此索引项至少对应一个媒体帧；
OFFSET_H字段，2字节，Offset高16位；
OFFSET_L字段，4字节，Offset低32位，Offset是相对于AAT的偏移字节数；
LVIN字段，4字节，有级/无级项，用于快速搜索；
DATA字段，96字节，有效数据内容；
校验字段，2字节，累加求和，头尾TAG和自身不参于校验；
时间类型字段，1字节；
尾TAG字段，1字节，用以标志该轨迹项尾结束标记，缺省值为“#”。
该媒体信息存储区MED内依次存储媒体帧数据，该媒体帧数据不定长；一个轨迹项的OFFSET的指向位置可能存在多组媒体帧数据；所谓的依次存储可理解为每条媒体帧数据(不定长)首尾相接的按先后顺序存储在该媒体信息存储区MED内；
该媒体帧数据的数据结构为：
头TAG字段，1字节，用以标志该媒体帧数据起始标记，缺省值为“&”；
通道及帧类型字段，1字节；BIT7-BIT4表明通道号：0-3分别代表通道1-4；BIT3-BIT0表明帧类型：1-VIDEO，2-AUDIO，3-附加信息INFO，4-PICTURE，5-驾驶数据，其它保留；
帧属性1字段，1字节；其中BIT7:0-PAL，1-NTSC；BIT6:H264 FIELD_END标记；BIT5:H264 FRAME_END标记；BIT4:保留；BIT3-BIT0:为H264 NALU类型：1-NALU_PSLICE，5-NALU_ISLICE，6-NALU_SEI；7-NALU_SPS；8-NALU_PPS；其中PAL为每秒25帧的电视制式，NTSC是另一种制式(美国国家电视标准委员会制定)；H264为视频编解码技术；
帧属性2字段，1字节；其中BIT7-BIT5为视频类型：1-QCIF，2-CIF，3-D1，4-HD1；BIT4-BIT0为帧率：0-25为PAL，26-30为NTSC；
TIME字段，4字节，与轨迹项中的TIME保持同步；
UID字段，4字节，与轨迹项中的轨迹项编号UID保持同步；
Length字段，4字节，数据长度的字节数；
TimeStamp字段，8字节，64位时间戳；
nIndex字段，4字节；指向轨迹区，0表示第1个轨迹，指向的轨迹区就是与这个媒体帧对应的轨迹项；
标记字段，2字节；标记是否存在选项，保留为0视频帧；BIT0-BIT7为叠加掩码位：BIT0置1为叠加时间，BIT1置1为叠加车牌，BIT2置1为叠加经纬度，BIT3置1为叠加速度；BIT8-BIT15为保留位；所谓叠加为终端显示时叠加在屏幕上以达到清楚，明了的目的；
选项总长度字段，2字节；
校验和字段，2字节；累加求和，头尾TAG和自身不参于校验；
时间类型字段，1字节，参于校验；
尾TAG字段，1字节，用以标志该媒体帧尾标记，缺省值为“：”；
选项数据字段，2字节；保留字节；
DATA字段，实际字节，不定长。
该步骤四中通过依次读取区块分配表AAT对应扇区的首尾字节来判断此扇区是否有效；只要读到1个扇区符合要求，就不再读取下一个，否则读取下一个，如果都不符合要求，标明卡没有格式化或SD卡坏；
该步骤六中若两张SD卡均有效则首先选择轨迹项编号UID较大的卡；
该步骤七和该步骤九中该轨迹项编号UID为轨迹项唯一ID，每次存储轨迹项就自动递增，以保证每个轨迹项的轨迹项编号UID是唯一的；多卡的时候每个卡之间的该轨迹项编号UID也是唯一的。
该主参数区PRM中的64个扇区为循环使用；当该步骤七中有参数修改时，即将修改内容按整体扇区保存到下一个扇区，并自动递增页码ID；当64个扇区使用完时，又从第一个扇区开始保存，并自动递增页码ID；每个扇区对应一个页码ID,以页码ID号最大的为最新有效参数。
即该存储方式以SD卡作为存储介质，不采用文件系统存储方式，直接对SD卡扇区进行存取。实现步骤如下：
首先将SD卡区块划分，进行逻辑分区，区块划分在SD卡初始化时完成。初始化后逻辑分区为：主引导记录区(MBR)、标记区(MARK)、数据区(包括区块分配表AAT、主参数区PRM、轨迹信息存储区IDX、媒体信息存储区MED)。每个区块又分为不同数量的扇区，分别存储特定的信息。
主引导记录区MBR、标记区MARK是为避免SD卡插入电脑后提示用户格式化引入的一个小的FAT分区，可在其中存放希望用户看到的产品信息或警示信息。
数据区中的区块分配表AAT存储各区块的位置、容量等信息；PRM为主参数区，可循环使用；轨迹信息存储区IDX为普通轨迹区，与媒体信息存储区MED对应，存储位置信息；媒体信息存储区MED为普通数据区，存储DVR中普通的数据信息(DVR-DigitalVideoRecorder(硬盘录像机，即数字视频录像机，它是一套进行图像存储处理的计算机系统，具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能)。
系统上电初始化后进行扫卡，更新数据。检测到卡读AAT并判断是否有效，如果未检测到卡或检测到卡内数据无效则报错，过一段时间重新扫卡。只检测到一张卡且卡有效，则ACC打火并且锁关闭，开始配置参数并录像。检测到2张卡，若只有一张卡有效，则ACC打火并且锁关闭，开始配置参数并录像，若两张卡均有效则选择轨迹项编号UID较大的卡(UID为轨迹项唯一ID。每次存储轨迹项就自动递增，保证每个轨迹项的UID是唯一的，多卡的时候每个卡之间的UID也是唯一的，即卡内UID唯一，卡间UID唯一，卡内UID递增，卡间UID递增；对于一个终端，UID在生命期内不会重复)；录像数据达到一定值后开始写媒体数据、写索引数据。写数据出错或卡满时需要切换卡，换卡成功则继续写数据，换卡不成功则停止写数据并重新扫卡更新数据。写数据过程中，如果收到停止命令则停止录像以及写数据。
所述区块分配表AAT在SD卡初始化时生成，占用4个连续的扇区SECTOR(512字节)，内容完全相同，用于容错处理。该区只读取使用，只要读到1个扇区符合要求，就不再读取下一个，否则读取下一个扇区。
所述主参数区PRM，定长一个SECTOR(扇区，每扇区512个字节)大小，64个SECTOR循环使用。以页码ID号最大的为最新有效参数；
所述轨迹信息存储区IDX(或称轨迹区)，容量在AAT中指定。轨迹区的每一项为轨迹项，按单位时钟，例如1秒钟存储一条轨迹。所述媒体信息存储区MED(或称媒体区)的每一项为媒体帧(项)，媒体帧就是存在媒体区中的一帧数据，不定长，一个媒体帧，每个媒体帧都是连续存放的，如果最后的空闲位置不足以存储一个媒体帧，那么就把这一项存储到媒体区的起始位置。一个媒体帧必须对应一个轨迹项，多个连续的媒体帧可对应同一个轨迹项，它们是一组媒体帧，其对应的定位信息、状态信息、时间信息都一致。一个轨迹项可以对应一组媒体帧，也可以不对应任何媒体帧。
本发明实施例提出了一种适合车载严酷环境的大容量多媒体信息安全存储技术，具体是通过采用抗震性能与固态硬盘一样的有较高性价比的SD卡作为存储介质，并且脱离文件系统，直接存取SD卡扇区，以实现稳定、高效的存储各种格式数据，解决文件系统存储方式不稳定的问题，并且通过算法实现对两张SD卡同时进行管理，扩展了存储容量。具体实现如下所述：
一、SD卡区块划分，进行逻辑分区，可通过工具软件实现。
逻辑分区结构如下表1所示：
表1
缩写名词说明如下：
MBR:Master Boot Record，即硬盘的主引导记录区
MARK:标记分区或标记区，用来标记提示用户的一些信息，FAT32格式，只有此分区是存在文件系统，可直接在PC上查看内容。
二、查找有效卡，有两张有效卡时选定当前存储的SD卡
终端设备有两个SD卡卡座，物理上是分开的，能通过电路检测哪个卡座插入了SD卡，检测到SD卡后，读AAT并判断是否有效，如果未检测到卡或检测到卡无效报错则重新扫卡。如果只检测到一张有效卡，开始配置参数并录像，若两张卡均有效则选择UID较大的卡(轨迹区每一项数据记录称为轨迹项，轨迹项数据结构见后面轨迹项说明，其中一个数据字段为UID,UID为轨迹项ID，每个轨迹项的ID不会重复。每次存储轨迹项UID就自动递增，保证每个轨迹项的UID是唯一的，多卡的时候每个卡之间的UID也是唯一的。对于一个终端，UID在生命期内不会重复)。
三、录像，缓存媒体数据，缓存轨迹数据，存储媒体数据，存储轨迹项数据。
标志(MARK)分区或标记区
此段分区在SD卡连接电脑后可见。可记录一些对用户可见的终端信息。类似可以有警告文件，也可存放DVR/DCR LOG文件以便远程分析之用。
区块分配表(AAT)
区块分配表(AAT)占用4个连续的扇区，内容完全相同，用于容错处理，内容以“！！！！”开头，以“@@@@”结尾。只要读到1个扇区符合要求，就不再读取下一个，否则读取下一个，如果都不符合要求，标明卡没有格式化或卡坏。
AAT在SD卡初始化时生成，定长4个SECTOR(512字节)。之后不再更改，只读取使用；区块分配表主要定义每个逻辑分区的起始地址和空间大小，在SD卡格式化时根据卡容量大小来定义，如下表2所示：
表2
主参数区(PRM)
主参数区大小为定长一个SECTOR(每SECTOR为512字节)。64个SECTOR循环使用，即主参数区有参数修改时，保存到下一个SECTOR,64个SECTOR使用完时，又从第一个SECTOR开始保存，以前的仍然保留(最多能保留63组参数)，并自动递增页码ID，每个SECROR对应一个页码ID,以页码ID号最大的为最新有效参数，主参数区主要存储跟车辆相关的信息，以“PARAMBEG”开头，以“PARAMEND”结尾，主参数区数据结构如下表3所示：
表3
主参数存储说明：
1)主参数区在内存中有一个映射，读主参数区都是直接访问；
2)上电时，如果发现主要参数与终端内部不一致，自动加入新参数，并且语音提示容量等信息；
3)参数需要重复存储，一般2次，间隔30秒。
主参数读取说明：
1)最多有64组主参数区参数，每组参数数据结构是一样的，以页码ID来区分，每组参数页码ID不一样，依次查找所有组参数，以“页码ID”最大者作为当前有效参数；
2)根据当前主参数区中“参数修改轨迹项”，查找对应轨迹项或轨迹，如果不存在，则从轨迹区最后存储的扇区开始查找，最多找4个扇区；
3)如果存在匹配轨迹，则认为在此轨迹之前的数据是与上一个“参数修改次数”对应。可以继续往前找，可以确认每一个轨迹对应的参数区；
4)如果不存在匹配索引或轨迹，则认为所有索引项或轨迹项都是采用当前参数区内容。
轨迹信息存储区或轨迹区
轨迹区每一项，称为轨迹项，轨迹项标准结构定长128字节，如下表4表示。
表4
说明：
1、UID为轨迹唯一ID，即轨迹项编号。每次存储轨迹项就自动递增，保证每个轨迹的UID是唯一的，多卡的时候每个卡之间的UID也是唯一的(即卡内UID唯一，卡间UID唯一，卡内UID递增，卡间UID递增)。对于一个终端，UID在生命期内不会重复。
2、SID为操作ID，用于搜索连续的媒体数据。起始没有操作时为0，SID跟媒体帧类型即上表中的KIND相关，每一种引起媒体帧类型改变(起动/停止)的操作时SID递增1,SID能做到卡间递增，即一个终端内唯一更好。对于一个终端，SID在生命期内不会重复。
对于DCR，启动一个自动连续拍照，SID就加1，停止这个连续拍照，再加1。
媒体信息存储区MED
按目前的实现，一个轨迹项的OFFSET的指向位置可能存在多组数据帧或媒体帧，数据帧或媒体帧不定长，格式如下表5所示。
表5
Claims (8)
1.一种车载多媒体终端SD卡的存储方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，系统上电初始化；首先将至少一个SD卡区块划分，进行逻辑分区，该区块划分在SD卡初始化时完成；初始化后按照地址由小至大将SD卡分成三个逻辑区，依次分别为：
主引导记录区MBR，存储主引导数据；大小为一个扇区；
标记区MARK，存放希望使用者或用户看到的以文件形式存在的产品信息或警示信息及DVR/DCR LOG说明文件或日志文件；
数据区，存放车载大容量多媒体信息；
该数据区按照地址由小至大依次包括：
区块分配表AAT，用以存储各区块的位置、容量信息；
主参数区PRM，主要存储跟车辆相关的信息并可循环使用；
轨迹信息存储区IDX，存储轨迹项数据，即单位时间的媒体帧数据的变化信息；
媒体信息存储区MED，存储单位时间的媒体帧数据；
步骤二，系统上电初始化后进行扫卡，即判断有效卡并更新数据；
步骤三，若无卡则转步骤二继续扫卡；
步骤四，检测有效卡，通过读取区块分配表AAT并判断，是有效则进到下一步骤；否则，如果未检测到卡或检测到卡内数据无效则报错，转步骤二继续扫卡；
步骤五，检测到首张卡且卡有效，则ACC打火并且锁关闭；如果ACC打火并且锁关闭失败则报错，转步骤二继续扫卡；
步骤六，若检测到2张卡，2卡串联，指针指向首张卡；
步骤七，开始配置或修改参数；并启动录像；
步骤八，按帧读录像数据，形成媒体帧数据；
步骤九，按照CPU时钟控制将轨迹项数据写到轨迹信息存储区IDX，每条轨迹项数据为连续的128个字节；
步骤十，按照CPU时钟控制将读取的媒体帧数据写到媒体信息存储区MED；
步骤十一，若写数据出错或当前卡满转步骤十四；
步骤十二，未收到停止命令则转步骤八；
步骤十三，收到停止命令则停止录像转步骤二；
步骤十四，切换至另一卡；若换卡成功则转步骤七继续写数据；
步骤十五，若换卡不成功则停止写数据转步骤二重新扫卡更新数据。
2.如权利要求1所述的车载多媒体终端SD卡的存储方法，其特征在于该标记区MARK容量为2M-4M字节，由系统对SD卡格式化时采用FAT32文件格式建立；当系统启动时由主引导控制引导该标记区MARK运行。
3.如权利要求1所述的车载多媒体终端SD卡的存储方法，其特征在于该区块分配表AAT在SD卡格式化时生成；容量为4个连续的扇区，每扇区为512个字节，各扇区内容完全相同，采用CRC32校验；
该区块分配表AAT扇区的数据结构是：
以连续的4个字符“！”作为扇区开头的四字节，以连续的4个字符“@”作为扇区结尾的四字节；
从相对于开头四字节的偏移起依次设置第一字节组，第二字节组，第三字节组，第四字节组，第五字节组和第六字节组；每字节组字节相同且每字节组为4个字节组成；
该第一字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该主参数区PRM的起始扇区地址；
该第二字节组存储分配给该主参数区PRM的扇区数量；
该第三字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该轨迹信息存储区IDX的起始扇区地址；
该第四字节组存储分配给该轨迹信息存储区IDX的扇区数量；
该第五字节组存储相对于该区块分配表AAT的偏移扇区数的该媒体信息存储区MED的起始扇区地址；
该第六字节组存储分配给该媒体信息存储区MED的扇区数量。
4.如权利要求1所述的车载多媒体终端SD卡的存储方法，其特征在于该主参数区PRM由连续的具有相同数据结构的64个扇区组成；每扇区为512个字节；每个扇区分别在相同的地址处设定一4字节的页码ID；该页码ID为自动递增的计数器结构，用以区别不同的扇区；采用CRC32校验；
各扇区以字符“PARAMBEG”作为扇区开头标志，以字符“PARAMEND”作为扇区结尾标志；
该主参数区PRM扇区的数据结构是：
头TAG字段，8字节，用以标志本扇区开头标记，默认值为PARAMBEG；
页码ID字段，4字节，用以区别不同的扇区，默认值为1；不为0不为0xFFFFFFFF；
版本字段，4字节，用以标明参数区版本号，默认值为0x00000003；
使用SD卡的终端设备流水号字段，16字节，为终端设备出厂唯一标识；
使用SD卡的终端设备终端号字段，16字节，为与控制中心交互的唯一标识；
参数修改时间字段，4字节，为格林威治时间从2000年1月1日开始的秒数；
参数修改轨迹项字段，4字节，为参数修改对应的轨迹项ID，即轨迹项编号UID值；默认值为0，表示为轨迹区第一项；
参数修改次数字段，4字节，默认值为1，每修改一次加1；
保留字段，4字节；
校验字段，4字节，为CRC32校验位；头尾标记和自身不参于校验；
尾TAG字段，8字节，用以标志本扇区结束标记，默认值为PARAMEND。
5.如权利要求1所述的车载多媒体终端SD卡的存储方法，其特征在于该轨迹信息存储区IDX内依次存储轨迹项数据，该轨迹项由连续的128个字节组成；
该轨迹项的数据结构为：
头TAG字段，1字节，用以标志该轨迹项头，缺省值为“*”；
版本字段，1字节，缺省值为0x03；
KIND字段，2字节，用以标记类型，高字节为主类型，低字节为子类型；
其中主类型：0x00-普通类型，即带有标准GPS定位信息的类型；0x01-业务相关信息的类型；0x02-事件类型，带有标准GPS定位信息；0x03-事故疑点信息；0x04-媒体数据变化类型；0x10-事件日志TRACE类型；0x20-普通图片类型，带有图片数据；0x21-特定业务类型图片；
其中子类型或系统信息0xee：0x0001-空类型，0x0002-音视频流信息，0x0004-GPS轨迹类型；0x0084-伴随的GPS轨迹类型；0x0101-驾培学时行为数据；0x2002-图片信息；0x2103-驾培图片数据；0x0401-停止所有录音录像；0x0402-启动录音录像/修改录像参数；
TIME字段，4字节，为格林威治时间从2000年1月1日开始的秒数；
轨迹项编号UID字段，4字节，为轨迹唯一的ID，跨卡递增，不为0不为0xFFFFFFFF；对于一个终端，轨迹项编号UID在生命期内不会重复；
SID字段，4字节，为操作序列ID，跨卡递增，不为0xFFFFFFFF；用于搜索连续的媒体数据，起始没有操作时为0；
通道标记字段，2字节，标明各通道是否在录像；高字节表示音频情况，低字节表示视频情况；一个通道一个位，最高位为“1”表示此索引项至少对应一个媒体帧；
OFFSET_H字段，2字节，Offset高16位；
OFFSET_L字段，4字节，Offset低32位，Offset是相对于AAT的偏移字节数；
LVIN字段，4字节，有级/无级项，用于快速搜索；
DATA字段，96字节，有效数据内容；
校验字段，2字节，累加求和，头尾TAG和自身不参于校验；
时间类型字段，1字节；
尾TAG字段，1字节，用以标志该轨迹项尾结束标记，缺省值为“#”。
6.如权利要求1所述的车载多媒体终端SD卡的存储方法，其特征在于该媒体信息存储区MED内依次存储媒体帧数据，该媒体帧数据不定长；一个轨迹项的OFFSET的指向位置存在多组媒体帧数据；
该媒体帧数据的数据结构为：
头TAG字段，1字节，用以标志该媒体帧数据起始标记，缺省值为“&”；
通道及帧类型字段，1字节；BIT7-BIT4表明通道号：0-3分别代表通道1-4；BIT3-BIT0表明帧类型：1-VIDEO，2-AUDIO，3-附加信息INFO，4-PICTURE，5-驾驶数据，其它保留；
帧属性1字段，1字节；其中BIT7:0-PAL，1-NTSC；BIT6:H264FIELD_END标记；BIT5:H264FRAME_END标记；BIT4:保留；BIT3-BIT0:为H264NALU类型：1-NALU_PSLICE，5-NALU_ISLICE，6-NALU_SEI；7-NALU_SPS；8-NALU_PPS；
帧属性2字段，1字节；其中BIT7-BIT5为视频类型：1-QCIF，2-CIF，3-D1，4-HD1；BIT4-BIT0为帧率：0-25为PAL，26-30为NTSC；
TIME字段，4字节，与轨迹项中的TIME保持同步；
UID字段，4字节，与轨迹项中的轨迹项编号UID保持同步；
Length字段，4字节，数据长度的字节数；
TimeStamp字段，8字节，64位时间戳；
nIndex字段，4字节；指向轨迹区，0表示第1个轨迹，指向的轨迹区就是与这个媒体帧对应的轨迹项；
标记字段，2字节；标记是否存在选项，保留为0视频帧；BIT0-BIT7为叠加掩码位：BIT0置1为叠加时间，BIT1置1为叠加车牌，BIT2置1为叠加经纬度，BIT3置1为叠加速度；BIT8-BIT15为保留位；
选项总长度字段，2字节；
校验和字段，2字节；累加求和，头尾TAG和自身不参于校验；
时间类型字段，1字节，参于校验；
尾TAG字段，1字节，用以标志该媒体帧尾标记，缺省值为“：”；
选项数据字段，2字节；保留字节；
DATA字段，实际字节，不定长。
7.如权利要求1所述的车载多媒体终端SD卡的存储方法，其特征在于该步骤四中通过依次读取区块分配表AAT对应扇区的首尾字节来判断此扇区是否有效；只要读到1个扇区符合要求，就不再读取下一个，否则读取下一个，如果都不符合要求，标明卡没有格式化或SD卡坏；
该步骤六中若两张SD卡均有效则首先选择轨迹项编号UID较大的卡；
该步骤七和该步骤九中该轨迹项编号UID为轨迹项唯一ID，每次存储轨迹项就自动递增，以保证每个轨迹项的轨迹项编号UID是唯一的；多卡的时候每个卡之间的该轨迹项编号UID也是唯一的。
8.如权利要求1所述的车载多媒体终端SD卡的存储方法，其特征在于该主参数区PRM中的64个扇区为循环使用；当该步骤七中有参数修改时，即将修改内容按整体扇区保存到下一个扇区，并自动递增页码ID；当64个扇区使用完时，又从第一个扇区开始保存，并自动递增页码ID；每个扇区对应一个页码ID,以页码ID号最大的为最新有效参数。
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Denomination of invention: Storage method of vehicle multimedia terminal SD card Effective date of registration: 20210810 Granted publication date: 20170208 Pledgee: Shenzhen hi tech investment small loan Co.,Ltd. Pledgor: SHENZHEN YUWEI INFORMATION & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021980007474 |
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