CN115134552B - 一种支持远程数据下载功能的数据记录装置及实现方法 - Google Patents

一种支持远程数据下载功能的数据记录装置及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种支持远程数据下载功能的数据记录装置及实现方法。数据记录装置包括主处理器芯片、音频编解码芯片、以太网PHY芯片、主存储芯片、数字隔离芯片；数据记录装置工作期间接收机车综合无线通信设备各个功能模块的通信数据并将数据存储至内部存储器实现数据的记录功能。数据记录装置工作期间通过以太网将内部存储的记录数据同步发送给车载网关，机车入库后地面运维人员通过地面设备向车载网关发送数据下载配置文件，车载网关将同步数据下载到地面设备，用于机车综合无线通信设备数据分析，实现了记录数据远程下载，提高了机车通信设备运维效率。

Description

一种支持远程数据下载功能的数据记录装置及实现方法
技术领域
本发明涉及铁路综合无线通信设备数据记录、下载，特别涉及一种支持远程数据下载功能的数据记录装置及实现方法。
背景技术
机车综合无线通信设备CIR是铁路调度通信系统的重要设备之一，是行车安全的重要保证设备，为确保整套系统运行正常，CIR需要一个数据记录装置，用于存储CIR操作、语音信息。整个行车过程的数据和操作记录，需要有快速便捷、安全可靠的导出方式，通过对导出数据的分析，可以掌握设备运行情况和分析设备故障的原因。原有数据记录装置需要地面维护人员上车导出数据，操作非常不便。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种支持远程数据下载功能的数据记录装置及实现方法。数据记录装置将机车综合无线通信设备行车过程中的报文、语音数据分类存储在内部存储器，工作期间将内部存储器中的数据通过以太网同步发送到车载网关，机车返回维护车间具备传输条件时车载网关将数据发送至地面设备，远程数据下载功能便于操作，提高了机车综合无线通信设备运维效率。
本发明采取的技术方案是：一种支持远程数据下载功能的数据记录装置包括型号为LPC4337的主处理器芯片、型号为TLV320AIC3106的音频编解码芯片、型号为DP83848IVV的以太网PHY芯片、型号为MTFC8GAKAJCN-4M IT的主存储芯片、型号为DS3232SN的时钟芯片和型号为ADUM1201ARZ的数字隔离芯片；其中，所述主处理器芯片通过SD/MMC接口连接所述主存储器芯片进行数据传输及存储；所述主处理器芯片通过IIC接口、IIS接口连接所述音频编解码芯片传输控制指令、传输将机车综合无线通信设备的模拟音频转换成的数字音频；所述主处理器芯片通过RMII接口连接所述以太网PHY芯片进行以太网物理层协议转换以及对接收到的数据进行数据转换；所述主处理器芯片通过IIC接口连接所述时钟芯片；所述主处理器芯片通过UART接口连接数字隔离芯片实现与机车综合无线通信设备传输串口通信数据。
一种支持远程数据下载功能的数据记录装置实现方法是：所述数字隔离芯片接收机车综合无线通信设备串口通信报文数据，通过UART接口发送至所述主处理器芯片；主处理器芯片接收到UART接口的通信报文数据后获取数据编号；主处理器芯片接收到UART接口的通信报文数据后通过IIC接口读取所述时钟芯片中的时间信息，然后采用原始二进制数据方法将所述通信报文数据、数据编号、时间信息组成原始二进制报文存储格式数据，再通过SD/MMC接口将所述原始二进制报文存储格式数据以及存储地址发送至主存储芯片，主存储芯片将接收到的所述原始二进制报文存储格式数据存储到指定地址处。
所述音频编解码芯片将接收到的所述机车综合无线通信设备模拟音频信号转换成数字音频信号，通过IIS接口将数字音频信号传输到主处理器芯片；主处理器芯片接收到IIS接口的数字音频信号后获取语音编号；主处理器芯片接收到IIS接口的数字音频信号后，通过IIC接口读取时钟芯片中的时间信息，然后采用原始二进制数据方法将音频数据、语音编号、时间信息组成原始二进制音频存储格式数据，再通过SD/MMC接口将所述原始二进制音频存储格式数据以及存储地址发送至主存储芯片，主存储芯片将接收到的所述原始二进制音频存储格式数据存储到指定地址处。
所述主处理器芯片通过以太网通信将内部存储的所述原始二进制报文存储格式数据、原始二进制音频存储格式数据的记录文件不断地同步传输到车载网关对应的文件中；地面远程数据下载时，车载网关将接收到的记录文件传输到地面设备实现车载记录装置数据远程下载功能。
本发明的有益效果是：数据记录装置准确、详细记录综合无线通信设备各装置模块间的通信数据以及音频数据，对故障分析、事件追溯起到关键作用。远程数据下载功能实现在机车入库时将车载设备存储数据自动下载到地面，便于操作，地面维护人员不用上车导数据，在复杂的机车维护车间环境下提高了维护人员的安全性，减少了维护时间，上车导数据总时长由之前的45分钟减少到10分钟，提高了运维效率。
附图说明
图1为本发明数据记录装置与车载网关连接原理框图；
图2为本发明数据记录装置与车载网关数据同步流程图；
图3为本发明数据记录装置远程数据下载工作流程图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和实施例详细描述：
如图1所示，数据记录装置主处理器芯片型号为LPC4337；音频编解码芯片型号为TLV320AIC3106；时钟芯片型号为DS3232SN；主存储芯片型号为MTFC8GAKAJCN-4M IT；数字隔离芯片型号为ADUM1201ARZ；以太网PHY芯片型号为DP83848IVV。主处理器芯片LPC4337通过SD/MMC接口连接主存储芯片MTFC8GAKAJCN-4M IT，实现存储数据传输，主存储芯片接收到存储数据后进行数据记录。主处理器芯片LPC4337通过IIC接口、IIS接口连接音频编解码芯片TLV320AIC3106，IIC接口传输控制指令，IIS接口传输数字音频，音频编解码芯片负责将机车综合无线通信设备的模拟音频转换成数字音频。主处理器芯片LPC4337通过RMII接口连接以太网PHY芯片DP83848IVV实现以太网物理层协议转换，以太网PHY芯片负责把从主处理器芯片LPC4337的MAC控制器传送过来的数据转换成可以在网线上传输的信号，或者接收网线上传输过来的信号，转换成数字信号发送给主处理器芯片LPC4337的MAC控制器。主处理器芯片LPC4337通过IIC接口连接时钟芯片DS3232SN，时钟芯片存储年、月、日、十、分、秒等时间信息、温度信息、SRAM内存信息。主处理器芯片LPC4337通过UART接口连接数字隔离芯片ADUM1201ARZ，实现与机车综合无线通信设备传输串口通信数据。
本发明一种支持远程数据下载功能的数据记录装置实现方法是：数据记录装置工作期间，数字隔离芯片ADUM1201ARZ接收机车综合无线通信设备串口通信报文数据，通过UART接口发送至主处理器芯片LPC4337；主处理器芯片接收到UART接口的通信报文数据后获取数据编号；主处理器芯片LPC4337接收到UART的报文数据后通过IIC接口读取时钟芯片DS3232SN中的时间信息并将通信报文数据、数据编号、时间信息组成原始二进制报文存储格式数据，通过SD/MMC将原始二进制报文存储格式数据以及存储地址发送至主存储芯片MTFC8GAKAJCN-4M IT，主存储芯片将接收到的原始二进制报文存储格式数据存储到报文数据存储区指定地址处。每条原始二进制报文存储格式数据记录都对应唯一一个数据记录地址，当完成一次原始二进制报文存储格式数据记录后主处理器芯片LPC4337更新数据记录地址并通过IIC接口写入时钟芯片DS3232SN的SRAM中。数据记录装置工作期间，音频编解码芯片TLV320AIC3106将机车综合无线通信设备模拟音频转换成数字音频信号，通过IIS接口将数字音频传输到主处理器芯片LPC4337；主处理器芯片接收到IIS接口的数字音频信号后获取语音编号；主处理器芯片LPC4337接收到IIS的音频数据后通过IIC接口读取时钟芯片DS3232SN中的时间信息并将音频数据、语音编号、时间信息组成原始二进制音频存储格式数据，通过SD/MMC将原始二进制音频存储格式数据以及存储地址发送至主存储芯片MTFC8GAKAJCN-4M IT，主存储芯片将接收到的原始二进制音频存储格式数据存储到音频数据存储区指定地址处。每条原始二进制音频存储格式数据记录都唯一对应一个音频数据记录地址，当一次通话结束后主处理器芯片LPC4337更新音频数据记录地址并通过IIC接口写入时钟芯片DS3232SN的SRAM中。车载网关中设立一块存储空间，并生成以数据记录装置设备ID为文件名的、大小与数据记录装置存储空间一致的数据记录文件。数据记录装置工作期间，主处理器芯片LPC4337通过以太网通信将自身内部存储原始二进制报文存储格式数据、原始二进制音频存储格式数据不断地同步到车载网关对应的文件中。远程数据下载时，地面设备通过无线通信向车载网关发送下载配置文件，请求远程数据下载，车载网关判断配置文件有效后通过无线通信将记录文件传输到地面设备，通过以上方法实现车载数据记录装置数据远程下载功能。
数据记录装置正常工作时，记录综合无线通信设备向数据记录装置发送的报文、音频数据，数据记录装置存储原始二进制数据，原始二进制数据方法是将整个存储空间分为四个存储区域（如表1所示）：第一个存储区域总大小2MB，存储数据记录装置存储区域描述表，此描述表详细描述各个存储区域基本信息，描述表以64字节作为一个存储段描述各个存储区开始地址、结束地址、存储区存储容量、最小存储单元格大小信息。第二个存储区域存储报文数据记录，总大小730MB，以128个字节作为一个存储段存储报文数据，报文长度大于128字节进行分段处理。第三个存储区域存储语音数据记录，总大小130MB，以2048个字节作为一个存储段存储语音数据。第四个存储区存储日志数据记录，方便问题查找，总大小64MB，以512个字节作为一个存储段存储日志数据。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
数据记录装置报文数据存储步骤如下：
步骤1、数据记录装置接收到综合无线通信设备报文数据，校验数据有效性。
步骤2、数据无效周期执行步骤1，数据有效，添加数据记录编号、时间信息、数据有效长度等附加信息组成原始二进制报文存储格式数据写入主存储芯片报文存储区。
步骤3、更新报文数据记录位置信息写入时钟芯片。
数据记录装置语音数据存储步骤如下：
步骤1、接收到综合无线通信设备模拟音频。
步骤2、音频编解码芯片将模拟音频转换为数字音频发送主处理器芯片的M4核处理器。
步骤3、主处理器芯片的M4核处理器将音频数据压缩处理，将压缩后音频数据发送主处理器芯片的M0核处理器。
步骤4、主处理器芯片的M0核处理器添加音频数据记录编号、时间信息、数据有效长度等附加信息组成原始二进制音频存储格式数据写入主存储芯片音频存储区。
步骤5、更新音频数据记录位置信息写入时钟芯片。
本发明数据记录装置处理音频数据，综合无线通信设备模拟音频输入到数据记录装置，音频编解码芯片将模拟音频转换为数字音频发送至主处理器芯片的M4核处理器，M4核处理器执行数字音频压缩处理，M4核处理器将压缩后的音频数据发送至M0核处理器，M0核处理器收到音频数据后添加语音编号、位置信息、时间信息等附加信息进行本地存储。
本发明数据记录装置实时存储报文数据、音频数据，对每一次通话记录，每一条报文记录都有各自的存储地址，为方便上电后查找最新报文记录、语音记录的存储位置，数据记录装置在时钟芯片DS3232SN自带SRAM中规划8个字节分别存储语音存储最新位置、报文记录存储最新位置，每一次报文或语音数据记录时，主处理器芯片都会将更新的存储地址通过IIC接口写入时钟芯片SRAM中相应的规划区域，这样数据记录装置每次上电都可以直接读取报文、语音最新存储地址，解决了因上电查找最新位置产生的寻址错乱问题。
本发明数据远程下载时车载网关向地面设备发送的数据文件，文件命名规则为：XXXXXXXXXXXXXXXX.crd文件。其中：XXXXXXXXXXXXXXXX为数据记录装置主处理器芯片的UUID编码，实现每个数据记录装置有唯一一个文件与之相对应；crd代表数据记录装置在车载网关上的同步文件。
如图2所示，数据记录装置运行期间通过以太网将自身内部存储的原始二进制报文存储格式数据、原始二进制音频存储格式数据不断地同步传输到车载网关对应的文件中，具体步骤如下：
A1、数据记录装置上电运行后向车载网关申请查询存储记录文件的校验信息，并对是否收到车载网关返回记录文件数据校验值进行判断，如果未收到则进行周期性查询，如果收到则执行步骤A2。
A2、数据记录装置向车载网关申请指定区域记录文件数据校验值，并对是否收到车载网关返回指定区域记录文件数据校验值进行判断，如果未收到则周期性向车载网关申请指定区域记录文件数据校验值，如果收到则执行步骤A3。
A3、数据记录装置将收到的指定区域记录文件数据校验值与自身指定区域数据校验值进行比较，如果两者数据校验值一致，数据记录装置修改指定区域地址后继续执行步骤A2，如果两者数据校验值不一致则执行步骤A4。
A4、数据记录装置向车载网关发送记录文件数据信息。
A5、数据记录装置修改指定区域地址后继续执行步骤A2。
如图3所示，地面远程数据下载时，维护人员首先要准备一个数据下载配置文件record-download.cfg，此配置文件的作用是启动数据下载功能。将此配置文件通过地面设备的无线通信发送至车载网关，请求远程数据下载。车载网关收到配置文件后解析配置文件，配置文件有效，车载设备通过无线通信将本地crd文件传输到地面设备，完成记录数据的远程下载，具体步骤如下：
S1、车载网关执行正常业务功能。
S2、车载网关判断是否接收到数据下载配置文件，如果未收到则返回继续执行步骤S1，如果收到则执行步骤S3。
S3、车载网关停止接收数据记录装置记录文件同步数据，解析数据下载配置文件。
S4、车载网关对解析后的数据下载配置文件有效性进行判断，如果数据下载配置文件无效则返回继续执行步骤S1，如果数据下载配置文件有效则向所述地面设备发送记录文件。
S5、车载网关完成记录文件传输后返回继续执行步骤S1。
本发明一种支持远程数据下载功能的数据记录装置工作过程如下：
机车上电，数据记录装置开机上电，主处理芯片LPC4337通过IIC接口读取时钟芯片DS3232SN中存储的报文数据记录最新存储位置，根据存储位置读取主存储芯片中最新存储报文数据，解析存储的报文数据获取最新报文记录编号。同理获得最新语音数据记录编号。数据记录装置运行过程中，主处理器芯片LPC4337通过UART接收机车综合无线通信设备串口通信报文数据，通过IIC接口读取时钟芯片DS3232SN中的时间信息并将通信报文数据、数据编号、时间信息组成原始二进制报文存储格式数据，通过SD/MMC将报文存储格式数据以及存储地址发送至主存储芯片MTFC8GAKAJCN-4M IT，主存储芯片将接收到的报文存储数据存储到报文数据存储区指定地址处。当完成一次原始二进制报文存储格式数据记录后主处理器芯片LPC4337更新数据记录地址并通过IIC接口写入时钟芯片DS3232SN的SRAM中。数据记录装置工作期间，音频编解码芯片TLV320AIC3106接收机车综合无线通信设备模拟音频转换成数字音频信号，通过IIS接口将数字音频传输到主处理器芯片LPC4337。主处理器芯片LPC4337接收到IIS的音频数据后通过IIC接口读取时钟芯片DS3232SN中的时间信息并将音频数据、语音编号、时间信息组成原始二进制音频存储格式数据，通过SD/MMC将音频存储格式数据以及存储地址发送至主存储芯片MTFC8GAKAJCN-4M IT，主存储芯片将接收到的原始二进制音频存储格式数据存储到音频数据存储区指定地址处。当一次通话结束后主处理器芯片LPC4337更新音频数据记录地址并通过IIC接口写入时钟芯片DS3232SN的SRAM中。车载网关中设立一块存储空间，并生成以数据记录装置设备ID为文件名的、大小与数据记录装置存储空间一致的数据记录文件。主处理器芯片LPC4337通过以太网通信将内部存储的所述原始二进制报文存储格式数据、原始二进制音频存储格式数据的记录文件不断地同步传输到车载网关对应的文件中。机车运行到维护车间时，维护人员在地面维护设备准备一个配置文件record-download.cfg，将此配置文件通过无线通信发送至车载网关，请求远程数据下载。车载网关收到配置文件后解析配置文件，配置文件有效，车载网关停止接收数据记录装置所有通信数据，车载设备通过无线通信将本地crd文件传输到地面设备，完成记录数据的远程下载。
数据记录装置工作期间接收机车综合无线通信设备各个功能模块的通信数据并将数据存储至内部存储器实现数据的记录功能。数据记录装置工作期间通过以太网将内部存储的记录数据同步发送给车载网关，机车入库后地面运维人员通过地面设备向车载网关发送数据下载配置文件，车载网关将同步数据下载到地面设备，用于机车综合无线通信设备数据分析，实现了记录数据远程下载，提高了机车通信设备运维效率。

Claims (2)

1.一种支持远程数据下载功能的数据记录装置实现方法，其特征在于，所述数据记录装置包括型号为LPC4337的主处理器芯片、型号为TLV320AIC3106的音频编解码芯片、型号为DP83848IVV的以太网PHY芯片、型号为MTFC8GAKAJCN-4M IT的主存储芯片、型号为DS3232SN的时钟芯片和型号为ADUM1201ARZ的数字隔离芯片；其中，所述主处理器芯片通过SD/MMC接口连接所述主存储芯片进行数据传输及存储；所述主处理器芯片通过IIC接口、IIS接口连接所述音频编解码芯片传输控制指令、传输将机车综合无线通信设备的模拟音频转换成的数字音频；所述主处理器芯片通过RMII接口连接所述以太网PHY芯片进行以太网物理层协议转换以及对接收到的数据进行数据转换；所述主处理器芯片通过IIC接口连接所述时钟芯片；所述主处理器芯片通过UART接口连接数字隔离芯片实现与机车综合无线通信设备传输串口通信数据；
所述数字隔离芯片接收机车综合无线通信设备串口通信报文数据，通过UART接口发送至所述主处理器芯片；主处理器芯片接收到UART接口的通信报文数据后获取数据编号；主处理器芯片接收到UART接口的通信报文数据后通过IIC接口读取所述时钟芯片中的时间信息，然后采用原始二进制数据方法将所述通信报文数据、数据编号、时间信息组成原始二进制报文存储格式数据，再通过SD/MMC接口将所述原始二进制报文存储格式数据以及存储地址发送至主存储芯片，主存储芯片将接收到的所述原始二进制报文存储格式数据存储到指定地址处；
所述音频编解码芯片将接收到的所述机车综合无线通信设备模拟音频信号转换成数字音频信号，通过IIS接口将数字音频信号传输到主处理器芯片；主处理器芯片接收到IIS接口的数字音频信号后获取语音编号；主处理器芯片接收到IIS接口的数字音频信号后，通过IIC接口读取时钟芯片中的时间信息，然后采用原始二进制数据方法将音频数据、语音编号、时间信息组成原始二进制音频存储格式数据，再通过SD/MMC接口将所述原始二进制音频存储格式数据以及存储地址发送至主存储芯片，主存储芯片将接收到的所述原始二进制音频存储格式数据存储到指定地址处；
所述主处理器芯片通过以太网通信将内部存储的所述原始二进制报文存储格式数据、原始二进制音频存储格式数据的记录文件不断地同步传输到车载网关对应的文件中；地面远程数据下载时，车载网关将接收到的记录文件传输到地面设备实现车载数据记录装置数据远程下载功能；
所述原始二进制数据方法是将整个存储空间分为四个区域：第一个区域存储数据记录装置存储区描述表；第二个区域存储报文数据记录；第三个区域存储语音数据记录；第四区域存储日志数据记录；
所述地面远程数据下载时车载网关执行以下操作：
S1、所述车载网关执行正常业务功能；
S2、所述车载网关判断是否接收到数据下载配置文件，如果未收到则返回继续执行步骤S1，如果收到则执行步骤S3；
S3、所述车载网关停止接收数据记录装置记录文件同步数据，解析数据下载配置文件；
S4、所述车载网关对解析后的数据下载配置文件有效性进行判断，如果数据下载配置文件无效则返回继续执行步骤S1，如果数据下载配置文件有效则向所述地面设备发送记录文件；
S5、所述车载网关完成记录文件传输后返回继续执行步骤S1。
2.根据权利要求1所述的一种支持远程数据下载功能的数据记录装置实现方法，其特征在于，所述数据记录装置与车载网关进行记录文件同步传输执行以下操作：
A1、所述数据记录装置上电运行后向车载网关申请查询存储记录文件的校验信息，并对是否收到所述车载网关返回记录文件数据校验值进行判断，如果未收到则进行周期性查询，如果收到则执行步骤A2；
A2、所述数据记录装置向车载网关申请指定区域记录文件数据校验值，并对是否收到所述车载网关返回指定区域记录文件数据校验值进行判断，如果未收到则周期性向车载网关申请指定区域记录文件数据校验值，如果收到则执行步骤A3；
A3、所述数据记录装置将收到的指定区域记录文件数据校验值与自身指定区域数据校验值进行比较，如果两者数据校验值一致，数据记录装置修改指定区域地址后继续执行步骤A2，如果两者数据校验值不一致则执行步骤A4；
A4、所述数据记录装置向车载网关发送记录文件数据信息；
A5、所述数据记录装置修改指定区域地址后继续执行步骤A2。
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