CN208400186U

CN208400186U - 具有视音频记录功能的高速数据记录仪

Info

Publication number: CN208400186U
Application number: CN201721926126.7U
Authority: CN
Inventors: 唐鑫
Original assignee: Beijing Zhongke Haixun Digital Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongke Haixun Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-31
Filing date: 2017-12-31
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2027-12-31

Abstract

本实用新型提供一种存储速度更高、数据接口更通用、同时具有视音频数据记录功能的数据记录仪，包含磁盘存储阵列，音频输入接口、音频输出接口、视频输入接口、视频输出接口，系统电源，网络数据接口，交换机和数据记录模块与视音频记录模块，其特征在于，所述音频输入接口、音频输出接口、视频输入接口、视频输出接口与视音频记录模块相连接，所述网络接口与数据记录模块相连接，所述数据记录模块与视音频记录模块通过交换机相连接，所述数据记录模块与视音频记录模块分别连接磁盘存储阵列。

Description

具有视音频记录功能的高速数据记录仪

技术领域

本发明涉及一种数据记录仪，具体是一种具有视音频记录功能的高速数据记录仪。

背景技术

具有视音频记录功能的高速数据记录仪是为具有高速数据记录需求的声纳信号处理系统设计，目前现有的声纳系统记录设备的缺陷主要是存储速度慢、数据接口不通用、数据记录功能单一，已有设备仅仅几十兆的数据带宽已经不适应现在大阵元数量、高采样精度的需求，并且接口高度定制化，通用性差，无法对视音频数据进行记录。

实用新型内容

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种存储速度更高、数据接口更通用、同时具有视音频数据记录功能的数据记录仪。发明采用FPGA做为数据记录主控芯片，直接对硬盘实现存取操作，以实现数据的高速存储。对外使用标准TCP/IP的万兆网络接口，使数据接口具有通用性。同时提供VGA输入/输出和音频输入/输出接口，用以实现视音频数据采集。

2、为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：

具有视音频记录功能的高速数据记录仪，包含数据记录模块与视音频记录模块两个主要功能模块。数据记录模块和视频音频记录模块各自独立工作，统一使用以太网做为控制命令接口，两个模块都与机箱内交换机相连，由交换机引出端口接至机箱外部插头，用以外部设备对数据记录模块和视频音频记录模块进行控制。

其中数据记录模块包括主控芯片、SATA硬盘存储阵列和数据缓存，主控芯片上安装万兆数据接口、硬盘驱动程序，万兆数据接口连接万兆网，硬盘驱动程序连接SATA硬盘存储阵列。为了实现高速存储的效果，主控芯片在万兆数据接口与硬盘驱动程序之间构建一个数据缓存，当万兆数据接口的数据进入缓存后，主控芯片不对数据进行读取，而是控制数据直接写入硬盘。具体的，数据缓存可以采用DDR内存，主控芯片在万兆数据接口与DDR内存之间构建DMA(直接存储器访问，direct memory access)通道，使万兆数据接口接收到的数据直接存放到DDR内存；同时，主控芯片也在DDR内存与硬盘驱动程序之间构建DMA(directmemory access)通道，使数据可以直接从DDR内存写入硬盘；在这里，主控芯片将万兆数据接口在DDR内存上的DMA(direct memory access)接收地址与硬盘驱动程序的DMA(directmemory access)发送地址设置为同一地址，免去数据的搬移过程，使万兆数据接口接收到数据后主控芯片可以立刻控制数据写入硬盘，从而达到高速存储的效果。

具体的，所述数据记录模块中的主控芯片使用一块xilinx的FPGA芯片构建，在FPGA上运行一个microblaze核心，通过microblaze核心来管理控制SATA硬盘、万兆数据接口、硬盘驱动、DDR缓存；万兆数据接口采用BCM8727做为物理芯片，外接光模块，FPGA逻辑实现TCP/IP协议栈，该接口提供了10Gbs的数据输入输出带宽，对外接口通用；硬盘驱动程序由FPGA逻辑实现SATA控制器功能，无需外接SATA控制芯片，控制器驱动程序实现exFAT标准文件系统支持，每个SATA口有独立电源控制，支持热插拔操作；机箱内置网络交换机，实现机箱各个模块的网络互连；SATA硬盘存储阵列使用通用2.5寸固态硬盘，采用柔性电缆与主控模块相连。

视音频记录模块包括主控CPU、视频采集卡，由主控CPU控制视频采集卡采集VGA视频数据及音频数据，实现视音频记录功能。

具体的，所述视音频记录模块采用工控CPU模块作为主控CPU，工控CPU模块常用接口齐全，且体积小，适合于本应用；采用一块视频采集卡实现VGA信号采集，通过miniPCIe接口安装到CPU模块上；增加一路USB声卡扩展音频输入/输出；最终通过软件将视频/音频分量信号压缩为一个MP4格式或AVI格式的视音频文件存储；具有视音频记录功能的高速数据记录仪使用以太网做为命令接口，记录仪机箱内置交换机，对外提供了光纤与电口两种以太网接口；

进一步的，为了保证SATA硬盘连接稳定，所述数据记录模块所述主控模块增加了增强SATA驱动力电路,优选地，使用了TI_SN75LVCP601RTJT芯片增强SATA驱动力。

进一步的，为了保证硬盘更换方便，所述存储模块增加了硬盘托盘，安装于机箱前面板。

进一步的，为了方便察觉工作状态，所述主控模块增加了状态指示灯，置于机箱前面板。

3、本实用新型技术方案中，所提供的这种具有视音频记录功能的高速数据记录仪，具有存储速度快、数据接口通用、数据记录多功能化、结构设计合理、使用方便的特点；具有视音频记录功能的高速数据记录仪的数据记录主控模块使用FPGA做为控制核心，性能更稳定，可以适用于严苛的环境，直接由FPGA实现对SATA硬盘的控制与管理，有效避免了使用通用处理器时硬盘操作效率低，读写速度慢的问题，使持续读写硬盘速度可以达到硬盘自身速度的90％以上；具有视音频记录功能的高速数据记录仪对外的高速数据接口使用了普通的两芯光纤插头，运行TCP/IP协议，可以适用于任何支持万兆以太网的系统使用，具有适用范围广，接入方便的特点；具有视音频记录功能的高速数据记录仪同时对视音频数据记录的支持，可以实现对VGA信号和音频信号的采集记录与回放，记录仪的功能不再局限于只对声纳数据进行记录。

附图说明

图1是本实用新型实施方案的结构示意图。

图中，1、电源输入接口；2、系统电源模块；3、音频输出接口；4、音频输入接口；5、VGA视频输出接口；6、VGA视频输入接口；7、输入声纳数据的万兆以太网接口；8、视音频记录模块；9、内部交换机模块；10、数据记录模块；11、USB、RJ45接口；12、视音频模块数据记录硬盘；13、数据记录硬盘。

图2是数据记录模块数据流程框图。

图3是视音频记录模块数据流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种数据记录仪，包含磁盘存储阵列13，音频输入接口4、音频输出接口3、视频输入接口6、视频输出接口5，系统电源1，网络数据接口7，交换机9和数据记录模块10与视音频记录模块8，其特征在于，所述音频输入接口、音频输出接口、视频输入接口、视频输出接口与视音频记录模块相连接，所述网络接口与数据记录模块相连接，所述数据记录模块与视音频记录模块通过交换机相连接，所述数据记录模块与视音频记录模块分别连接磁盘存储阵列。

进一步的，所述数据记录模块包括主控芯片、数据缓存、硬盘驱动程序，所述数据缓存位于网络接口与硬盘驱动程序之间；所述视音频记录模块包括主控CPU、视频采集卡，由主控CPU控制视频采集卡采集VGA视频数据及音频数据，实现视音频记录功能。

进一步的，所述主控芯片在网络数据接口与数据缓存之间构建直接存储器访问通道，使网络数据接口接收到的数据直接存放到数据缓存；所述主控芯片也在数据缓存与硬盘驱动程序之间构建直接存储器访问通道，使数据可以直接从DDR内存写入硬盘；所述主控芯片将网络数据接口在DDR内存上的直接存储器访问通道接收地址与硬盘驱动程序的直接存储器访问通道发送地址设置为同一地址。

进一步的，所述数据记录模块中的主控芯片使用一块xilinx的FPGA芯片构建，在FPGA上运行一个microblaze核心，通过microblaze核心来管理控制SATA硬盘、网络数据接口、硬盘驱动程序、数据缓存，所述数据缓存采用DDR内存。

进一步的，所述数据记录模块中的网络数据接口采用BCM8727做为物理芯片，外接光模块，FPGA逻辑实现TCP/IP协议栈，该接口提供10Gbs的数据输入输出带宽，对外接口通用；硬盘驱动程序由FPGA逻辑实现SATA控制器功能，无需外接SATA控制芯片，控制器驱动程序实现exFAT标准文件系统支持，每个SATA口有独立电源控制，支持热插拔操作；机箱内置网络交换机，实现机箱各个模块的网络互连；SATA硬盘存储阵列使用通用2.5寸固态硬盘，采用柔性电缆与主控模块相连。

进一步的，所述视音频记录模块采用工控CPU模块作为主控模块；采用一块视频采集卡实现VGA信号采集，通过miniPCIe接口链接到CPU模块上；增加一路USB声卡扩展音频输入/输出；采用以太网做为命令接口，所述记录仪机箱内置交换机，对外提供光纤与电口两种以太网接口。

进一步的，为了保证SATA硬盘连接稳定，所述数据记录模块使用了TI_SN75LVCP601RTJT芯片增强SATA驱动力。

进一步的，为了保证硬盘更换方便，所述存储模块增加了硬盘托盘，安装置机箱前面板。

Claims

1.一种数据记录仪，包含磁盘存储阵列，音频输入接口、音频输出接口、视频输入接口、视频输出接口，系统电源，网络数据接口，交换机和数据记录模块与视音频记录模块，其特征在于，所述音频输入接口、音频输出接口、视频输入接口、视频输出接口与视音频记录模块相连接，所述网络接口与数据记录模块相连接，所述数据记录模块与视音频记录模块通过交换机相连接，所述数据记录模块与视音频记录模块分别连接磁盘存储阵列。

2.如权利要求1所述一种数据记录仪，其特征在于，所述数据记录模块包括主控芯片、数据缓存、硬盘驱动程序，所述数据缓存位于网络接口与硬盘驱动程序之间；所述视音频记录模块包括主控CPU、视频采集卡，由主控CPU控制视频采集卡采集VGA视频数据及音频数据，实现视音频记录功能。

3.如权利要求2所述一种数据记录仪，其特征在于，所述主控芯片在网络数据接口与数据缓存之间构建直接存储器访问通道，使网络数据接口接收到的数据直接存放到数据缓存；所述主控芯片也在数据缓存与硬盘驱动程序之间构建直接存储器访问通道，使数据可以直接从数据缓存写入硬盘；所述主控芯片将网络数据接口在数据缓存上的直接存储器访问通道接收地址与硬盘驱动程序的直接存储器访问通道发送地址设置为同一地址。

4.如权利要求3所述一种数据记录仪，其特征在于，所述数据记录模块中的主控芯片使用一块xilinx的FPGA芯片构建，在FPGA上运行一个microblaze核心，通过microblaze核心来管理控制SATA硬盘、网络数据接口、硬盘驱动程序、数据缓存，所述数据缓存采用DDR内存。

5.如权利要求4所述一种数据记录仪，其特征在于，所述数据记录模块中的网络数据接口采用BCM8727做为物理芯片，外接光模块，FPGA逻辑实现TCP/IP协议栈，该接口提供10Gbs的数据输入输出带宽，对外接口通用；硬盘驱动程序由FPGA逻辑实现SATA控制器功能，无需外接SATA控制芯片，控制器驱动程序实现exFAT标准文件系统支持，每个SATA口有独立电源控制，支持热插拔操作；机箱内置网络交换机，实现机箱各个模块的网络互连；SATA硬盘存储阵列使用通用2.5寸固态硬盘，采用柔性电缆与主控模块相连。

6.如权利要求5所述一种数据记录仪，其特征在于，所述视音频记录模块采用工控CPU模块作为主控模块；采用一块视频采集卡实现VGA信号采集，通过miniPCIe接口链接到CPU模块上；增加一路USB声卡扩展音频输入/输出；采用以太网做为命令接口，所述记录仪机箱内置交换机，对外提供光纤与电口两种以太网接口。

7.如权利要求6所述一种数据记录仪，其特征在于，所述数据记录模块使用TI_SN75LVCP601RTJT芯片。

8.如权利要求7所述一种数据记录仪，其特征在于，所述存储模块增加硬盘托盘，安装至机箱前面板。

9.如权利要求8所述一种数据记录仪，其特征在于，所述主控模块增加了状态指示灯。