CN104391810B - 一种微型机载数据记录装置的数据记录和卸载方法 - Google Patents

一种微型机载数据记录装置的数据记录和卸载方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微型机载数据记录装置的数据记录和卸载方法，所述的数据记录装置包括数据记录仪和数据转接板，数据记录仪通过微型接口板与机载系统连接，数据记录仪通过微型接口板与数据转接板连接，数据转接板通过标准接口与外接计算机连接。它包括数据记录步骤和数据卸载步骤。数据记录步骤包括默认工作模式和中断缓存模式两个子步骤，数据卸载步骤包括外接计算机控制数据卸载、机载系统控制数据卸载和数据卸载三个子步骤。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的数据记录和卸载方法
技术领域
本发明涉及一种微型机载数据记录装置的数据记录和卸载方法。
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的数据记录和卸载方法，该数据记录和卸载方法简单、数据记录和卸载速度快，所述的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的数据记录和卸载方法，所述的数据记录装置包括数据记录仪和数据转接板，数据记录仪通过微型接口板与机载系统连接，数据记录仪通过微型接口板与数据转接板连接，数据转接板通过标准接口与外接计算机连接。
它包括数据记录步骤和数据卸载步骤。
所述的数据记录步骤包括以下多个子步骤：
S11，默认工作模式：机载系统的RS422接口与微型接口板的RS422接口连接，机载系统通过RS422接口将数据传输给数据记录仪；数据记录仪中的CYUSB3023芯片将微型接口板接收到的数据存储到eMMC存储模块中；
S12，中断缓存模式：机载系统的RS422接口与微型接口板的RS422接口连接，在数据记录仪上电后，开始接收RS422数据中断，在中断服务程序中对机载系统发出的数据进行缓存后，再存储到eMMC存储模块中；
S13：多次存储的数据通过推包数据进行区分，以区分不同飞行架次的数据存储。
所述的数据卸载步骤包括以下多个子步骤：
S21，外接计算机控制数据卸载：外接计算机的RS232接口通过数据转接板的RS232接口与数据记录仪的微型接口连接，通过数据转接板将数据记录仪的微型接口转换为标准的RS232接口，外接计算机通过RS232接口向CYUSB3023芯片发送数据卸载指令，CYUSB3023芯片对该数据卸载指令进行解析，并控制数据卸载子步骤的启动与停止，CYUSB3023芯片还通过RS232接口将数据卸载进度发送给外接计算机，并通过外接计算机对数据卸载进度进行显示；
S22，机载系统控制数据卸载：机载系统通过RS422接口与数据记录仪的微型接口连接，机载系统通过RS422接口向CYUSB3023芯片发送数据卸载指令，CYUSB3023芯片对该数据卸载指令进行解析，并控制数据记录仪进行数据卸载工作；
S23，数据卸载：外接计算机的USB3.0接口或USB2.0接口通过数据转接板的USB3.0接口或USB2.0接口与数据记录仪的微型接口连接，通过数据转接板将数据记录仪的微型接口转换为标准的USB3.0接口或USB2.0接口，当CYUSB3023芯片接收到外接计算机发出的启动数据卸载指令时，将eMMC存储模块中存储的相应的卸载数据传输到外接计算机进行数据卸载；当CYUSB3023芯片接收到外接计算机发出的停止数据卸载指令时，CYUSB3023芯片停止向外接计算机传送数据。
本发明的有益效果是：
1）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。
2）本发明数据记录和数据卸载的方法简单、数据记录和卸载速度快，通过数据转接板实现外接计算机对数据记录仪进行数据卸载操作。
3）本发明中的数据记录装置所选用的元器件积小、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。
4）本发明中的数据记录装置结构简单，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。
5）本发明中的数据记录装置选用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。
6）本发明中的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。
附图说明
图1为本实用新型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的数据记录和卸载方法，所述的数据记录装置包括数据记录仪和数据转接板，数据记录仪通过微型接口板与机载系统连接，数据记录仪通过微型接口板与数据转接板连接，数据转接板通过标准接口与外接计算机连接。
它包括数据记录步骤和数据卸载步骤。
所述的数据记录步骤包括以下多个子步骤：
S11，默认工作模式：机载系统的RS422接口与微型接口板的RS422接口连接，机载系统通过RS422接口将数据传输给数据记录仪；数据记录仪中的CYUSB3023芯片将微型接口板接收到的数据存储到eMMC存储模块中；
S12，中断缓存模式：机载系统的RS422接口与微型接口板的RS422接口连接，在数据记录仪上电后，开始接收RS422数据中断，在中断服务程序中对机载系统发出的数据进行缓存后，再存储到eMMC存储模块中；
S13：多次存储的数据通过推包数据进行区分，以区分不同飞行架次的数据存储。
所述的数据卸载步骤包括以下多个子步骤：
S21，外接计算机控制数据卸载：外接计算机的RS232接口通过数据转接板的RS232接口与数据记录仪的微型接口连接，通过数据转接板将数据记录仪的微型接口转换为标准的RS232接口，外接计算机通过RS232接口向CYUSB3023芯片发送数据卸载指令，CYUSB3023芯片对该数据卸载指令进行解析，并控制数据卸载子步骤的启动与停止，CYUSB3023芯片还通过RS232接口将数据卸载进度发送给外接计算机，并通过外接计算机对数据卸载进度进行显示；
S22，机载系统控制数据卸载：机载系统通过RS422接口与数据记录仪的微型接口连接，机载系统通过RS422接口向CYUSB3023芯片发送数据卸载指令，CYUSB3023芯片对该数据卸载指令进行解析，并控制数据记录仪进行数据卸载工作；
S23，数据卸载：外接计算机的USB3.0接口或USB2.0接口通过数据转接板的USB3.0接口或USB2.0接口与数据记录仪的微型接口连接，通过数据转接板将数据记录仪的微型接口转换为标准的USB3.0接口或USB2.0接口，当CYUSB3023芯片接收到外接计算机发出的启动数据卸载指令时，将eMMC存储模块中存储的相应的卸载数据传输到外接计算机进行数据卸载；当CYUSB3023芯片接收到外接计算机发出的停止数据卸载指令时，CYUSB3023芯片停止向外接计算机传送数据。
本发明中所述的微型机载数据记录装置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。
本发明数据记录和数据卸载的方法简单、数据记录和卸载速度快，通过eMMC存储模块和USB3.0接口，其数据卸载速度可达到40MB/s。本发明可通过外接计算机和机载系统对eMMC存储数据进行卸载。

Claims (1)

1.一种微型机载数据记录装置的数据记录和卸载方法，所述的数据记录装置包括数据记录仪和数据转接板，数据记录仪通过微型接口板与机载系统连接，数据记录仪通过微型接口板与数据转接板连接，数据转接板通过标准接口与外接计算机连接；
它包括数据记录步骤和数据卸载步骤；
所述的数据记录步骤包括以下多个子步骤：
S11，默认工作模式：机载系统的RS422接口与微型接口板的RS422接口连接，机载系统通过RS422接口将数据传输给数据记录仪；数据记录仪中的CYUSB3023芯片将微型接口板接收到的数据存储到eMMC存储模块中；
S12，中断缓存模式：机载系统的RS422接口与微型接口板的RS422接口连接，在数据记录仪上电后，开始接收RS422数据中断，在中断服务程序中对机载系统发出的数据进行缓存后，再存储到eMMC存储模块中；
S13：多次存储的数据通过推包数据进行区分，以区分不同飞行架次的数据存储；
所述的数据卸载步骤包括以下多个子步骤：
S21，外接计算机控制数据卸载：外接计算机的RS232接口通过数据转接板的RS232接口与数据记录仪的微型接口连接，通过数据转接板将数据记录仪的微型接口转换为标准的RS232接口；
S22，机载系统控制数据卸载：机载系统通过RS422接口与数据记录仪的微型接口连接；
S23，数据卸载：外接计算机的USB3.0接口或USB2.0接口通过数据转接板的USB3.0接口或USB2.0接口与数据记录仪的微型接口连接，通过数据转接板将数据记录仪的微型接口转换为标准的USB3.0接口或USB2.0接口，其特征在于：
所述步骤S21还包括外接计算机通过RS232接口向CYUSB3023芯片发送数据卸载指令，CYUSB3023芯片对该数据卸载指令进行解析，并控制数据卸载子步骤的启动与停止，CYUSB3023芯片还通过RS232接口将数据卸载进度发送给外接计算机，并通过外接计算机对数据卸载进度进行显示；
所述步骤S22中还包括机载系统通过RS422接口向CYUSB3023芯片发送数据卸载指令，CYUSB3023芯片对该数据卸载指令进行解析，并控制数据记录仪进行数据卸载工作；
所述步骤S23还包括当CYUSB3023芯片接收到外接计算机发出的启动数据卸载指令时，将eMMC存储模块中存储的相应的卸载数据传输到外接计算机进行数据卸载；当CYUSB3023芯片接收到外接计算机发出的停止数据卸载指令时，CYUSB3023芯片停止向外接计算机传送数据。
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