CN104391809A - 一种微型机载数据记录装置 - Google Patents

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张澜
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Abstract

本发明公开了一种微型机载数据记录装置，它包括数据记录仪和数据转接板；所述的数据记录仪包括USB控制器、RS422通信模块、eMMC存储模块和微型接口板，所述的微型接口板包括USB3.0接口和RS422接口，所述的USB控制器通过RS422通信模块与RS422接口连接，USB控制器的eMMC控制端与eMMC存储模块连接，USB控制器的USB控制端与USB3.0接口连接；数据记录仪还通过RS422接口与机载系统连接；所述的数据转接板包括RS422转RS232模块、USB3.0转USB2.0模块和USB3.0接口模块中的一种或多种的组合，数据记录仪的微型接口板通过RS422转RS232模块、USB3.0转USB2.0模块或USB3.0接口模块与外接计算机连接。本发明结构简单体积小，可通过RS422接口和RS232接口完成数据记录仪的数据记录，并通过USB3.0接口实现数据记录仪的数据高速卸载。

Description

一种微型机载数据记录装置
技术领域
本发明涉及一种微型机载数据记录装置。 
背景技术
目前，飞行员的飞行训练频率越来越大，民航航班的班次也越来越多，每个架次或班次的飞行数据需进行严格的保存。而在对飞行数据的进行记录和卸载时，要求数据记录仪的读取速度快，数据读取稳定无误。 
在机载的应用环境中，又要求数据记录仪满足小型化，要保证在一个很小的体积上即可完成数据记录和卸载的工作。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微型机载数据记录装置，结构简单体积小，可通过RS422接口和RS232接口完成数据记录仪的数据记录，并通过USB3.0接口实现数据记录仪的数据高速卸载。 
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种微型机载数据记录装置，它包括数据记录仪和数据转接板；所述的数据记录仪包括USB控制器、RS422通信模块、eMMC存储模块和微型接口板，所述的微型接口板包括USB3.0接口和RS422接口，所述的USB控制器通过RS422通信模块与RS422接口连接，USB控制器的eMMC控制端与eMMC存储模块连接，USB控制器的USB控制端与USB3.0接口连接；数据记录仪还通过RS422接口与机载系统连接；所述的数据转接板包括RS422转RS232模块、USB3.0转USB2.0模块和USB3.0接口模块中的一种或多种的组合，数据记录仪的微型接口板通过RS422转RS232模块、USB3.0转USB2.0模块或USB3.0接口模块与外接计算机连接。 
USB控制器为USB3.0控制器，USB控制器为CYUSB3023芯片。 
所述的eMMC存储模块内嵌有Nand Flash存储器。 
所述的数据记录仪还包括晶体振荡器，晶体振荡器的时钟信号输出与USB控制器的时钟信号输入连接。 
所述的数据记录仪还包括电源模块，所述的电源模块为DC/DC电源模块，所述的微型接口板还包括电源接口，电源模块的输入与电源接口连接，电源模块的输出分别与USB控制器、RS422通信模块和eMMC存储模块的电源输入连接。 
本发明的有益效果是： 
1）本发明选用的元器件积小、功耗低，使得数据记录仪的体积可以做得更小，满足微型机载式数据记录仪的设计要求。
2）本发明结构简单，其数据记录仪采用CYUSB3023芯片作为USB控制器，具有eMMC控制接口，可以直接实现与eMMC存储模块的无缝连接，实现对eMMC存储模块的控制，并可实现通过USB3.0接口对eMMC存储模块中的存储数据进行高速卸载。 
3）选用eMMC作为存储介质，其内嵌Nand Flash的控制器，可实现对Nand Flash的ECC纠错、磨损均衡和坏块剔除的工作，对用户而言不需要对Flash进行管理就直接可以对eMMC进行数据存储和回读。 
4）数据记录仪采用微型接口，有效减少接口面积，通过数据转接板实现微型接口到标准接口的转换。 
5）本发明在数据记录时，数据记录仪通过RS422接口接收机载系统发出的数据，并将其记录到eMMC存储模块中；在数据卸载时，卸载计算机通过USB3.0接口与数据记录仪连接完成数据高速卸载，也可通过RS232接口和USB2.0接口与数据记录仪连接，控制该数据记录仪进行数据卸载工作。 
附图说明
图1为本发明微型机载数据记录装置的系统原理框图； 
图2为本发明微型机载数据记录仪的电路原理框图。
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，一种微型机载数据记录装置，它包括数据记录仪和数据转接板。 
所述的数据记录仪包括USB控制器、RS422通信模块、eMMC存储模块和微型接口板，所述的微型接口板包括USB3.0接口和RS422接口，所述的USB控制器通过RS422通信模块与RS422接口连接，USB控制器的eMMC控制端与eMMC存储模块连接，USB控制器的USB控制端与USB3.0接口连接；数据记录仪还通过RS422接口与机载系统连接。 
所述的数据转接板包括RS422转RS232模块、USB3.0转USB2.0模块和USB3.0接口模块中的一种或多种的组合，数据记录仪的微型接口板通过RS422转RS232模块、USB3.0转USB2.0模块或USB3.0接口模块与外接计算机连接。数据转接板的一端具有标准的RS232接口、USB2.0接口和USB3.0接口，其另一端具有与数据记录仪所具有的微型接口板相应的微型接口。 
一般的外接计算机都设置有RS232接口和USB2.0/USB3.0接口，外接计算机的RS232接口与数据转接板的RS232接口连接，数据转接板的RS232接口通过RS422转RS232模块与数据转接板的RS422接口连接，数据转接板的RS422接口与数据记录仪的RS422接口连接，实现外接计算机通过RS232接口对数据记录仪eMMC中的数据进行录入和卸载。 
外接计算机的USB2.0接口与数据转接板的USB2.0接口连接，数据转接板的USB2.0接口通过USB3.0转USB2.0模块与数据转接板的USB3.0接口连接，数据转接板的USB3.0接口与数据记录仪的USB3.0接口连接，实现外接计算机通过USB2.0接口对数据记录仪eMMC中的数据进行录入和卸载。 
外接计算机的USB3.0接口与数据转接板的USB3.0接口连接，数据转接板的USB3.0接口通过USB3.0模块与数据记录仪的USB3.0接口连接，实现外接计算机通过USB3.0接口对数据记录仪eMMC中的数据进行高速录入和卸载。 
所述的机载系统通过RS422接口与数据记录仪连接。 
如图2所示，USB控制器为USB3.0控制器，可采用Cypress公司的EZ-USB SD3系列的CYUSB3023芯片。该CYUSB3023芯片内嵌ARM处理内核，集成了一个USB3.0接口和一个eMMC控制器接口，可以直接实现eMMC存储模块的无缝连接，并具备SPI，I2C，UART和I2S接口，UART接口用于接收RS422接口传送过来的数据。eMMC控制器接口可以直接实现eMMC存储模块的无缝连接，用于实现对eMMC器件的控制，USB接口可以实现对eMMC存储模块的存储数据进行高速卸载。 
所述的eMMC存储模块为以eMMC作为存储介质、内嵌Nand Flash的控制器。可实现对Nand Flash的ECC纠错、磨损均衡和坏块剔除的工作。对用户而言不需要对Flash进行控制和管理就直接可以对其进行数据存储和回读。 
eMMC存储模块最大的优点是低复杂度、高集成度和低布线难度等，无需考虑主控模块与闪存是否兼容的问题，无兼容烦恼，难度和占用体积以及数据记录仪的电路板的复杂度都会降低。 
eMMC存储模块可选用镁光公司的MTFC8GLDEA-4M IT芯片或MTFC4GMDEA-4M IT芯片，其中MTFC8GLDEA-4M IT芯片具有8GB的存储容量，MTFC4GMDEA-4M IT芯片具有4GB的存储容量。这两种芯片均属于管理型Nand Flash，其内部实现了Flash的控制、ECC纠错、磨损均衡和坏块管理的功能。 
所述的RS422通信模块选用MAXIM公司的MAX14783E芯片，具有实现RS422的收发接口电路，可以做到35KV的抗ESD的能力。 
所述的数据记录仪还包括晶体振荡器，晶体振荡器的时钟信号输出与USB控制器的时钟信号输入连接。 
所述的数据记录仪还包括电源模块，所述的电源模块为DC/DC电源模块，所述的微型接口板还包括电源接口，电源模块的输入与电源接口连接，电源模块的输出分别与USB控制器、RS422通信模块和eMMC存储模块的电源输入连接。电源模块输入端接收5V的直流电源，其输出端输出1.2V和3.3V的直流电源。 
电源模块可以采用TI公司的DCDC TPS62590芯片，以提供本发明电路板所需要的电源。 
本发明中的数据记录仪所选用的元器件需尽量为体积小、功耗低的器件，以满足小型化的要求，本发明中数据记录仪的体积参数为2.5cm*3.5cm*0.8cm。 
其中，USB控制器采用Cypress的EZ-USB SD3系列的CYUSB3023芯片，该芯片的封装可以选择WLCSP封装，体积参数为5.099mm*4.695mm*0.55mm。 
eMMC存储模块选用镁光公司的MTFC8GLDEA-4M IT芯片或MTFC4GMDEA-4M IT芯片，该器件封装可以选择WFBGA封装，体积参数为11.5mm*13mm*0.8mm。 
RS422通信模块选用MAXIM公司的MAX14783E芯片，该芯片的体积参数为3mm*3mm*0.5mm。 
电源模块选用TI公司的DCDC TPS62590芯片，该芯片的体积参数为2.1mm*2.1mm*0.8mm。 
本发明中数据记录仪的电路板上所设计的其他电阻和电容元器件，尽量使用0402封装，保证电路的小体积装配。

Claims (5)

1.一种微型机载数据记录装置，其特征在于：它包括数据记录仪和数据转接板；
所述的数据记录仪包括USB控制器、RS422通信模块、eMMC存储模块和微型接口板，所述的微型接口板包括USB3.0接口和RS422接口，所述的USB控制器通过RS422通信模块与RS422接口连接，USB控制器的eMMC控制端与eMMC存储模块连接，USB控制器的USB控制端与USB3.0接口连接；数据记录仪还通过RS422接口与机载系统连接；
所述的数据转接板包括RS422转RS232模块、USB3.0转USB2.0模块和USB3.0接口模块中的一种或多种的组合，数据记录仪的微型接口板通过RS422转RS232模块、USB3.0转USB2.0模块或USB3.0接口模块与外接计算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种微型机载数据记录装置，其特征在于：USB控制器为USB3.0控制器，USB控制器为CYUSB3023芯片。
3.根据权利要求1所述的一种微型机载数据记录装置，其特征在于：所述的eMMC存储模块内嵌有Nand Flash存储器。
4.根据权利要求1所述的一种微型机载数据记录装置，其特征在于：所述的数据记录仪还包括晶体振荡器，晶体振荡器的时钟信号输出与USB控制器的时钟信号输入连接。
5.根据权利要求1所述的一种微型机载数据记录装置，其特征在于：所述的数据记录仪还包括电源模块，所述的电源模块为DC/DC电源模块，所述的微型接口板还包括电源接口，电源模块的输入与电源接口连接，电源模块的输出分别与USB控制器、RS422通信模块和eMMC存储模块的电源输入连接。
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