CN104361656B - 一种用于航空的数据记录仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于航空的数据记录仪，它包括数据接收模块、数据记录模块、收发器，所述的数据记录模块通过航空接口与数据接收模块连接，数据记录模块还通过航空接口和转接模块与上位机连接，数据接收模块通过收发器与航空插座连接。本发明结构简单，采用航空插头与航空插座连接的数据记录仪支持带电热拔插，拆卸与安装简单方便，具有可携带性。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据记录仪，特别是涉及一种用于航空的数据记录仪。
背景技术
一种用于航空的数据记录仪即飞行数据记录仪，是一种将飞机飞行的情况储存下来的仪器，当以后需要了解飞行情况时，可以通过重放设备把它们放出来。
飞行数据记录仪，即通常说的黑匣子，一般是在一个匣子里装上磁记录设备，它可以实时地把飞行员说的话、飞行员机外通讯及飞行数据记录下来。一般在飞机出事前30分钟的各种信息，它都可以保留下来。这样，就为事后分析故障提供了方便。
最早利用黑匣子的是军用飞机。1908年，美国发生了第一起军用飞机事故。以后，随着飞行事故增加，迫切需要有一种研究事故原因的仪器。二战时，飞行记录仪正式在军用飞机上使用。二战后，开始用到民航飞机上。早期的记录方式比较落后，用的是机械记录的方法，记录在照相纸上。磁记录方式发明后，才变得方便可靠了，黑匣子由早期的机械记录方式发展为今天的飞行数据记录仪。
传统的数据记录仪数据接收接口单一，不能同时接收多种数据信息，不支持热拔插，不能带电拔插，拆卸和安装都比较麻烦不方便，更不便于携带。在上位机访问数据记录仪中的信息时，数据读取及下载速度缓慢。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于航空的数据记录仪，结构简单，采用航空插头与航空插座连接的数据记录仪支持带电热拔插，拆卸与安装简单方便，具有可携带性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于航空的数据记录仪，它包括数据接收模块、数据记录模块、收发器，所述的数据记录模块通过航空接口与数据接收模块连接，数据记录模块还通过航空接口和转接模块与上位机连接，数据接收模块通过收发器与航空插座连接。
数据接收模块包括第一USB接口B、第一SPI接口、第一UART接口和第一电源模块中的一种或多种，相应的，所述的数据记录模块包括第二USB接口B、第二SPI接口、第二UART接口和第二电源模块中的一种或多种，数据记录模块还包括第一USB接口A。
数据记录模块的第一USB接口A通过航空接口和转接模块与上位机的第四USB接口A连接。
数据记录模块的第二USB接口B通过航空接口与数据接收模块的第一USB接口B连接。
数据记录模块的第二SPI接口通过航空接口与数据接收模块的第一SPI接口连接。
数据记录模块的第二UART接口通过航空接口与数据接收模块的第一UART接口连接。
数据记录模块的第二电源模块通过航空接口与数据接收模块的第一电源模块连接。
数据接收模块的第一电源模块还通过电源航空插头与航空插座连接。
所述的转接模块包括第二USB接口A和第三USB接口A，第二USB接口A通过航空接口与数据记录模块的第一USB接口A连接，第三USB接口A与上位机的第四USB接口A连接。
所述的航空接口集成在数据记录模块上。
所述的航空接口为J30J接口。
所述的收发器包括第一收发器、第二收发器和第三收发器，所述的第一收发器、第二收发器和第三收发器的数据输入端分别与航空插座的数据输出接口连接，第一收发器、第二收发器和第三收发器的数据输出端分别与数据接收模块的数据输入端连接。
所述的收发器还包括总线收发器，所述的总线收发器的控制输入端与航空插座的控制输出端连接，总线收发器的信号输出端与航空插座的信号输入接口连接，总线收发器还与数据接收模块连接并进行相互通信。
所述的第一收发器为RS-422收发器。
所述的第二收发器为RS-422收发器。
所述的第三收发器为RS-232收发器。
所述的第一收发器为MAX3490ESA芯片。
所述的第二收发器为MAX3490ESA芯片。
所述的第三收发器为MAX3232ESE+芯片。
所述的总线收发器为74HC245芯片。
本发明的有益效果是：本发明是一种用于航空的便携式数据记录仪，结构简单，精度高，该数据记录仪采用航空插头与航空插座连接，符合航空用设备的电气指标，保证数据记录仪的稳定性和可靠性，同时采用航空插头与航空插座连接的数据记录仪支持带电热拔插，拆卸与安装简单方便，具有可携带性。
本发明数据记录仪的数据记录板通过J30J航空接口与上位机和数据接收板连接，使得数据记录板也具有拆卸简单、携带方便、且支持带电拔插的功能。
本发明具有两个RS422收发器和一个RS232收发器，抗干扰能力强，接口丰富，可同时接收存储多种数据；同时还具有一个74HC245总线收发器，为数据记录仪提供高带载能力。
本发明具有一个转接模块，使得上位机能够高速读取和下载数据记录仪中的数据。
附图说明
图1为本发明数据记录仪的原理框图；
图2为本发明数据记录仪实施案例之一的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种用于航空的数据记录仪，它包括数据接收模块、数据记录模块、收发器，所述的数据记录模块通过航空接口与数据接收模块连接，数据记录模块还通过航空接口和转接模块与上位机连接，数据接收模块通过收发器与航空插座连接。
数据接收模块包括第一USB接口B、第一SPI接口、第一UART接口和第一电源模块中的一种或多种，相应的，所述的数据记录模块包括第二USB接口B、第二SPI接口、第二UART接口和第二电源模块中的一种或多种，数据记录模块还包括第一USB接口A。
数据记录模块的第一USB接口A通过航空接口和转接模块与上位机的第四USB接口A连接。
数据记录模块的第二USB接口B通过航空接口与数据接收模块的第一USB接口B连接。
数据记录模块的第二SPI接口通过航空接口与数据接收模块的第一SPI接口连接。
数据记录模块的第二UART接口通过航空接口与数据接收模块的第一UART接口连接。
数据记录模块的第二电源模块通过航空接口与数据接收模块的第一电源模块连接。
数据接收模块的第一电源模块还通过电源航空插头与航空插座连接。
所述的转接模块包括第二USB接口A和第三USB接口A，第二USB接口A通过航空接口与数据记录模块的第一USB接口A连接，第三USB接口A与上位机的第四USB接口A连接。
所述的航空接口集成在数据记录模块上。
所述的航空接口为J30J连接器。
J30J连接器是一种航空插头，体积小，可实现快速连接与分离。广泛应用于各类军用电子设备的电路连接，特别适用于安装空间小，要求重量轻的场合。该连接器可以采用新型高可靠绞线柔性插针，高密度的接触对排列，外壳有塑料外壳和金属外壳两种选择。J30J连接器使数据记录板支持带电插拔的能力。
所述的收发器包括第一收发器、第二收发器和第三收发器，所述的第一收发器、第二收发器和第三收发器的数据输入端分别与航空插座的数据输出接口连接，第一收发器、第二收发器和第三收发器的数据输出端分别与数据接收模块的数据输入端连接。
所述的收发器还包括总线收发器，所述的总线收发器的控制输入端与航空插座的控制输出端连接，总线收发器的信号输出端与航空插座的信号输入接口连接，总线收发器还与数据接收模块连接并进行相互通信。
如图2所示，所述的数据记录模块为数据记录板，数据接收模块为数据接收板，转换模块为转接线，所述的航空接口为J30J接口。
所述的第一收发器为RS-422收发器。
所述的第二收发器为RS-422收发器。
所述的第三收发器为RS-232收发器。
所述的第一收发器为MAX3490ESA芯片。
所述的第二收发器为MAX3490ESA芯片。
所述的第三收发器为MAX3232ESE+芯片。
所述的总线收发器为74HC245芯片。
总线收发器（bus transceiver）是典型的CMOS型三态缓冲门电路。74HC245是方向可控的八路缓冲器，主要用于实现数据总线的双向异步通信。为了保护脆弱的主控芯片，通常在主控芯片的并行接口与外部受控设备的并行接口间添加缓冲器。当主控芯片与受控设备之间需要实现双向异步通信时，自然就得选用双向的八路缓冲器了。
第一收发器MAX3490ESA和第二收发器MAX3490ESA均包括正电压数据输入RX+、负电压数据输入RX-和数据输出TX，第一收发器和第二收发器的正电压数据输入RX+和负电压数据输入RX-分别与航空插座连接，其数据输出TX分别与数据接收板的输入连接。
第三收发器MAX3232ESE+也包括数据输入RX和数据输出TX，其数据输入RX与航空插座连接，数据输出TX与数据接收板的一个输入连接。
总线收发器74HC245通过3条控制线与航空插座的控制输出连接，总线收发器74HC245通过4条LED线与航空插座的输入连接，总线收发器74HC245还通过FPGA IO数据接口与数据接收板连接。
数据记录板与J30J接口连接，通过USB3.0数据线与转接线连接，转接线通过USB数据线与上位机连接，实现上位机能够高速读取数据记录板上的功能。
数据记录板与J30J接口连接，通过USB2.0数据线与数据接收板连接，并接收数据接收板发送的数据。
数据记录板与J30J接口连接，通过SPI数据线与数据接收板连接，并接收数据接收板发送的数据。
数据记录板的SPI接口加电阻隔离，如果USB2.0接口成功，则SPI接口不用。
所述的SPI数据线包括串行时钟线SPI CLK、数据记录板输入/数据接收机输出数据线SPI MISO和片选信号数据线CS。
数据记录板与J30J接口连接，通过UART数据线与数据接收板连接，并和数据接收板进行数据收发。
用于航空的数据记录仪应达到波特率精度要求，即其精度控制在1%以内，因此，数据记录仪尽量采用适合115.2K的晶振。
数据记录仪的板卡背面可以布设器件，最好只布局阻容器件。
数据记录仪的串口物理层格式为1位起始位、1位停止位和8位数据位。
数据记录仪具备通过2路RS422实现同步HDLC硬件的能力，暂时不处理HDLC；每路RS422的波特率为230.4 Kbps。
数据记录仪的J30J接口板与数据记录板之间具有SPI接口、USB2.0接口和UART接口。
数据记录仪的TTL电平为5V，接口板内部使用上拉电阻，外部通过悬空或接地进行模式选择。
数据记录仪还具有5V直流电源，航空插座输出5V直流电源，数据接收板的电源输入通过电源航空插头与航空插座的5V直流电源连接，数据接收板的电源输出通过J30J航空插头的电源线与数据记录板连接。
Claims (8)
1.一种用于航空的数据记录仪，其特征在于：它包括数据接收模块、数据记录模块、收发器，所述的数据记录模块通过航空接口与数据接收模块连接，数据记录模块还通过航空接口和转接模块与上位机连接，数据接收模块通过收发器与航空插座连接；数据记录模块具有拆卸简单、携带方便、且支持带电拔插的功能；
数据接收模块包括第一USB接口B、第一SPI接口、第一UART接口和第一电源模块中的一种或多种，相应的，所述的数据记录模块包括第二USB接口B、第二SPI接口、第二UART接口和第二电源模块中的一种或多种，数据记录模块还包括第一USB接口A；
数据记录模块的第一USB接口A通过航空接口和转接模块与上位机的第四USB接口A连接；
数据记录模块的第二USB接口B通过航空接口与数据接收模块的第一USB接口B连接；
数据记录模块的第二SPI接口通过航空接口与数据接收模块的第一SPI接口连接；
数据记录模块的第二UART接口通过航空接口与数据接收模块的第一UART接口连接；
数据记录模块的第二电源模块通过航空接口与数据接收模块的第一电源模块连接；
数据接收模块的第一电源模块还通过电源航空插头与航空插座连接；数据记录仪支持带电热拔插，拆卸与安装简单方便，具有可携带性；
所述的转接模块包括第二USB接口A和第三USB接口A，第二USB接口A通过航空接口与数据记录模块的第一USB接口A连接，第三USB接口A与上位机的第四USB接口A连接。
2.根据权利要求1中任意一项所述的一种用于航空的数据记录仪，其特征在于：所述的航空接口集成在数据记录模块上。
3.根据权利要求2所述的一种用于航空的数据记录仪，其特征在于：所述的航空接口为J30J接口。
4.根据权利要求1所述的一种用于航空的数据记录仪，其特征在于：所述的收发器包括第一收发器、第二收发器和第三收发器，所述第一收发器、第二收发器和第三收发器的数据输入端分别与航空插座的数据输出接口连接，第一收发器、第二收发器和第三收发器的数据输出端分别与数据接收模块的数据输入端连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于航空的数据记录仪，其特征在于：所述的收发器还包括总线收发器，所述的总线收发器的控制输入端与航空插座的控制输出端连接，总线收发器的信号输出端与航空插座的信号输入接口连接，总线收发器还与数据接收模块连接并进行相互通信。
6.根据权利要求4所述的一种用于航空的数据记录仪，其特征在于：
所述的第一收发器为RS-422收发器；
所述的第二收发器为RS-422收发器；
所述的第三收发器为RS-232收发器。
7.根据权利要求4所述的一种用于航空的数据记录仪，其特征在于：
所述的第一收发器为MAX3490ESA芯片；
所述的第二收发器为MAX3490ESA芯片；
所述的第三收发器为MAX3232ESE+芯片。
8.根据权利要求5所述的一种用于航空的数据记录仪，其特征在于：所述的总线收发器为74HC245芯片。
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