CN108280901A - 一种多通道飞行数据记录装置 - Google Patents

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周津
何全
杨阳
杨硕
刘超
王晓璐
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    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0841—Registering performance data
    • G07C5/085—Registering performance data using electronic data carriers

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Abstract

本发明公开了一种多通道飞行数据记录装置，包括数据记录控制器、DDR存储器、SATA通道控制器、状态判别器、闪存控制器和闪存芯片；所述数据记录控制器具有EMIF接口、RS422接口、DDR存储器接口与和SATA接口；所述数据记录控制器通过EMIF接口和RS422接口与飞行器上的机载数据采集设备连接，通过DDR存储器接口与DDR存储器连接，通过SATA接口与SATA通道控制器连接；所述SATA通道控制器具有两个对外SATA接口和一个对内SATA接口；所述SATA通道控制器通过对外SATA接口分别与数据记录控制器和卸载设备连接，通过对内SATA接口与闪存控制器连接；所述SATA通道控制器与状态判别器连接；所述闪存控制器通过SATA接口与SATA通道控制器连接，通过闪存芯片接口与闪存芯片连接。

Description

一种多通道飞行数据记录装置
技术领域
本发明属于数据存储领域，具体是一种多通道飞行数据记录装置。
背景技术
在飞行任务过程中，飞行器的各种飞行数据需要保存下来，当任务结束后需要了解飞行情况时，可以通过卸载设备把信息和数据转移到地面设备进行回放。
由于机载应用环境中存在不同的数据采集设备，其接口也存在差异，因此需要数据记录装置具有多种接口，支持不同设备的接入，具有一定的灵活性，同时满足小型化要求。而对数据进行卸载时，要求数据记录装置的读取速度快，能够在短时间内将数据转移到卸载设备上保存，数据记录装置可以再次供飞行使用，同时保证卸载的数据准确无误。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种多通道飞行数据记录装置。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种多通道飞行数据记录装置，其特征在于该装置包括数据记录控制器、DDR存储器、SATA通道控制器、状态判别器、闪存控制器和闪存芯片；
所述数据记录控制器具有EMIF接口、RS422接口、DDR存储器接口与和SATA接口；所述数据记录控制器通过EMIF接口和RS422接口与飞行器上的机载数据采集设备连接，通过DDR存储器接口与DDR存储器连接，通过SATA接口与SATA通道控制器连接；
所述SATA通道控制器具有两个对外SATA接口和一个对内SATA接口；所述SATA通道控制器通过对外SATA接口分别与数据记录控制器和卸载设备连接，通过对内SATA接口与闪存控制器连接；所述SATA通道控制器与状态判别器连接；
所述闪存控制器具有SATA接口和闪存芯片接口；所述闪存控制器通过SATA接口与SATA通道控制器连接，通过闪存芯片接口与闪存芯片连接。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)本发明组成部件体积小，功耗低，满足飞行记录系统的小型化要求。
(2)本发明的记录方法结构简单，能够支持多种接口飞行数据的记录与管理，而且可以根据实际需求进行扩展，灵活性高。
(3)本发明的卸载方法采用SATA接口，该接口是现代计算机设备上的必备接口，适用性强，传输速度快，能够提供快速的卸载操作。
(4)本发明中记录和卸载两种状态是根据接口连接关系进行自动切换，不需要人工干预，易于使用，减少出错风险。
(5)采用闪存控制器对闪存进行管理，其内置磨损均衡、ECC纠错、坏块管理等功能，降低了用户对Flash的使用要求。
(6)该方法的结构灵活，可以通过EMIF接口和RS422接口完成数据记录功能，并且通过SATA接口实现记录数据的高速卸载。
附图说明
图1是本发明多通道飞行数据记录装置一种实施例的整体结构示意框图。
图2是本发明多通道飞行数据记录装置实施例1的整体结构示意框图。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种多通道飞行数据记录装置(参见图1-2，简称装置)，其特征在于该装置包括数据记录控制器1、DDR存储器2、SATA通道控制器3、状态判别器4、闪存控制器5和闪存芯片6；
所述数据记录控制器1具有EMIF接口、RS422接口、DDR存储器接口与和SATA接口；所述数据记录控制器1通过EMIF接口和RS422接口与飞行器上的机载数据采集设备连接，通过DDR存储器接口与DDR存储器2连接，通过SATA接口与SATA通道控制器3连接；
所述SATA通道控制器3具有两个对外SATA接口和一个对内SATA接口；所述SATA通道控制器3通过对外SATA接口分别与数据记录控制器1和卸载设备连接，通过对内SATA接口与闪存控制器5连接；所述SATA通道控制器3与状态判别器4连接；根据状态判别器4的控制信号，将其中一个对外SATA接口与对内SATA接口建立连接，形成数据传输通道；
所述闪存控制器5具有SATA接口和闪存芯片接口；所述闪存控制器5通过SATA接口与SATA通道控制器3连接，通过闪存芯片接口与闪存芯片6连接；将数据记录控制器1发送来的各种数据在闪存芯片6中进行保存，同时对闪存进行空间管理。
本发明提供了一种多通道飞行数据记录和卸载的方法，其特征在于该方法基于所述多通道飞行数据记录装置，具体包括以下步骤：
(1)装置上电后，数据记录控制器1接收飞行器上的机载数据采集设备从不同接口发送的飞行数据，数据将首先被缓存到DDR存储器2中，进行数据的管理和重组；
(2)状态判别器4根据当前SATA通道控制器3的连接关系进行工作状态判断，如果检测到SATA通道控制器3处于高阻模式，即判断为记录状态，SATA通道控制器3在数据记录控制器1和闪存控制器5之间建立数据通道，分别初始化DDR存储器2和SATA通道控制器3与数据记录控制器1之间的SATA接口，初始化完成后从闪存芯片6中读取前次上电时已记录的数据，保证后续记录的数据不会破坏已有数据，再将数据记录控制器1中的新的飞行数据写入闪存芯片6并且更新记录状态；如果检测到SATA通道控制器3处于连接模式，即判断为卸载状态，SATA通道控制器3在卸载设备和闪存控制器5之间建立数据通道，闪存芯片6中的飞行数据被读出到卸载设备中。
实施例1
所述数据记录控制器1包括航空插座11、FPGA12和晶振13；所述SATA通道控制器3包括SATA切换芯片31和SATA连接器32；
所述FPGA12分别与航空插座11和晶振13连接；所述航空插座11通过EMIF接口和RS422接口与飞行器上的机载数据采集设备连接；所述FPGA12通过DDR存储器接口与DDR存储器2连接；所述FPGA12通过SATA接口与SATA切换芯片31连接；所述SATA切换芯片31与SATA连接器32连接；所述SATA连接器32通过对外SATA接口与卸载设备连接；所述SATA切换芯片31通过对外SATA接口与FPGA12连接，通过对内SATA接口与闪存控制器5连接；所述SATA切换芯片31与状态判别器4连接；所述闪存控制器5通过SATA接口与SATA切换芯片31连接，通过闪存芯片接口与闪存芯片6连接；
所述航空插座11选用J30J插座，支持EMIF接口、RS422接口以及电源信号的连接功能，同时便于该装置的插拔。
所述FPGA12采用Xilinx公司的Zynq系列XC7Z045芯片。该芯片具有可编程逻辑单元、内嵌ARM处理内核、集成DDR存储接口和高速串行GTX接口，可以连接晶振13作为时钟源输入。可编程逻辑单元可以实现EMIF和RS422等对外接口的功能定制，利用GTX接口实现SATA协议的数据传输功能，DDR存储接口与DDR3SDRAM连接完成数据缓存功能。
所述DDR存储器2选用Micron公司MT41J256M DDR3SDRAM；
所述SATA切换芯片31采用NXP公司的CBTL02043A芯片，该芯片支持最高10GHz带宽的差分串行信号的2对1切换，可以最高满足SATA6Gbps的协议传输与通道切换。
所述SATA连接器32采用标准22针SATA接口，便于与卸载设备的SATA接口进行连接，无需进行接口转换。
所述状态判别器4采用电平检测模块；电平检测模块用于在检测SATA连接器32的连接状态。如果检测到SATA连接器32处于高阻模式，即表示现在非卸载状态，则指示SATA切换芯片31切换到记录通道；如果检测到SATA连接器处于连接模式，即表示现在为卸载状态，则指示SATA切换芯片31切换到卸载通道，等待卸载设备读取数据。
所述闪存控制器5采用SMI公司的SM2246芯片。该芯片具备固态存储主控功能，能够支持SATA对外接口，同时对内连接多个NAND Flash芯片，完成数据高速存储功能。
所述闪存芯片6采用Micron公司MT29F512G08C NAND Flash芯片。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种多通道飞行数据记录装置，其特征在于该装置包括数据记录控制器、DDR存储器、SATA通道控制器、状态判别器、闪存控制器和闪存芯片；
所述数据记录控制器具有EMIF接口、RS422接口、DDR存储器接口与和SATA接口；所述数据记录控制器通过EMIF接口和RS422接口与飞行器上的机载数据采集设备连接，通过DDR存储器接口与DDR存储器连接，通过SATA接口与SATA通道控制器连接；
所述SATA通道控制器具有两个对外SATA接口和一个对内SATA接口；所述SATA通道控制器通过对外SATA接口分别与数据记录控制器和卸载设备连接，通过对内SATA接口与闪存控制器连接；所述SATA通道控制器与状态判别器连接；
所述闪存控制器具有SATA接口和闪存芯片接口；所述闪存控制器通过SATA接口与SATA通道控制器连接，通过闪存芯片接口与闪存芯片连接。
2.根据权利要求1所述的多通道飞行数据记录装置，其特征在于所述数据记录控制器包括航空插座、FPGA和晶振；所述SATA通道控制器包括SATA切换芯片和SATA连接器；
所述FPGA分别与航空插座和晶振连接；所述航空插座通过EMIF接口和RS422接口与飞行器上的机载数据采集设备连接；所述FPGA通过DDR存储器接口与DDR存储器连接；所述FPGA通过SATA接口与SATA切换芯片连接；所述SATA切换芯片与SATA连接器连接；所述SATA连接器通过对外SATA接口与卸载设备连接；所述SATA切换芯片通过对外SATA接口与FPGA连接，通过对内SATA接口与闪存控制器连接；所述SATA切换芯片与状态判别器连接；所述闪存控制器通过SATA接口与SATA切换芯片连接，通过闪存芯片接口与闪存芯片连接。
3.根据权利要求2所述的多通道飞行数据记录装置，其特征在于所述航空插座选用J30J插座。
4.根据权利要求2所述的多通道飞行数据记录装置，其特征在于所述FPGA采用Xilinx公司的Zynq系列XC7Z045芯片。
5.根据权利要求2所述的多通道飞行数据记录装置，其特征在于所述DDR存储器选用Micron公司MT41J256M DDR3SDRAM。
6.根据权利要求2所述的多通道飞行数据记录装置，其特征在于所述SATA切换芯片采用NXP公司的CBTL02043A芯片。
7.根据权利要求2所述的多通道飞行数据记录装置，其特征在于所述SATA连接器采用标准22针SATA接口。
8.根据权利要求2所述的多通道飞行数据记录装置，其特征在于所述闪存控制器采用SMI公司的SM2246芯片。
9.根据权利要求2所述的多通道飞行数据记录装置，其特征在于所述闪存控制器采用SMI公司的SM2246芯片。
10.一种多通道飞行数据记录和卸载的方法，其特征在于该方法采用权利要求1-9任一所述多通道飞行数据记录装置，具体包括以下步骤：
(1)装置上电后，数据记录控制器接收飞行器上的机载数据采集设备从不同接口发送的飞行数据，数据将首先被缓存到DDR存储器中，进行数据的管理和重组；
(2)状态判别器根据当前SATA通道控制器的连接关系进行工作状态判断，如果检测到SATA通道控制器处于高阻模式，即判断为记录状态，SATA通道控制器在数据记录控制器和闪存控制器之间建立数据通道，分别初始化DDR存储器和SATA通道控制器与数据记录控制器之间的SATA接口，初始化完成后从闪存芯片中读取前次上电时已记录的数据，保证后续记录的数据不会破坏已有数据，再将数据记录控制器中的新的飞行数据写入闪存芯片并且更新记录状态；如果检测到SATA通道控制器处于连接模式，即判断为卸载状态，SATA通道控制器在卸载设备和闪存控制器之间建立数据通道，闪存芯片中的飞行数据被读出到卸载设备中。
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