CN219958539U - 一种外置式日志记录装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种外置式日志记录装置，包括保护壳，交互显示单元以及日志记录模组，日志记录模组包括主芯片以及与主芯片电连接的通信单元、供电单元、存储单元、姿态监测单元；通信单元具有与嵌入式设备通信的通信接口，通过通信接口接收嵌入式设备发送的包含日志信息的电信号并发送至主芯片；主芯片从供电单元接收日志信息并存储至存储单元；供电单元使用包含日志信息的电信号为日志记录模组及交互显示单元供电；姿态监测单元实时地监测外置式日志记录装置的姿态，并将监测结果发送至主芯片；交互式显示单元与主芯片电连接，用于交互地显示日志信息。本申请提供的外置式日志记录装置，能够独立于嵌入式设备对日志信息提供安全稳定的保护。

Description

一种外置式日志记录装置

技术领域

本申请属于计算机数据存储技术领域，涉及嵌入式系统日志存储技术，具体地，涉及一种外置式日志记录装置。

背景技术

现有技术中，基于嵌入式系统开发的嵌入式设备的运行状态一般通过日志文件进行记录，日志的存在能够记录调试或者用户使用过程中的嵌入式设备的行为，极大的帮助开发者发现和解决嵌入式设备软、硬件存在的各种问题。

现有的各种嵌入式设备，其日志记录模块通常作为一个软件单元运行在主控制板的CPU/MCU(微处理器)上，例如log4j就可以直接通过导入一个jar包运行在需要进行日志记录的嵌入式平台上，但是这样的应用并不能满足所有人的应用场景，尤其是对于只有小规模团队的开发者，将程序运行在资源十分有限的MCU上，有两个问题：一是自定义的日志记录系统本身占用了相当一部分算力，特别是在MCU为主控的情况下，部署文件系统如果是FATFS，则会大量消耗flash内存的，二是由于日志记录模块位于CPU/MCU中，在一些作业环境比较恶劣的情况下，当嵌入式设备遭遇坠落、倾覆或其他突发事件时，如果主板或MCU由于碰撞等原因发生损坏，则日志记录模块将同时失效，不仅无法对故障发生时的现场信息进行保存，甚至使得存储的原有日志文件也被破坏。

为了提高日志记录的安全及稳定性，需要提供一种独立于嵌入式设备的主控制板/主控制芯片的日志记录装置，该装置能够在嵌入式设备遭遇各种严重事故时，对保存运行数据及现场信息的日志文件提供更加稳定的保护，且不对嵌入式设备的功耗造成额外的负担。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种独立于嵌入式设备，在不增加系统功耗的基础上为嵌入式设备的日志信息提供安全稳定储存的外置式日志记录装置。

本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：

一种外置式日志记录装置，包括可拆卸地安装于嵌入式设备外部的保护壳，固定设置于所述保护壳表面的交互显示单元以及固定地容置于所述保护壳内的日志记录模组；

所述日志记录模组包括主芯片以及与主芯片电连接的通信单元、供电单元、存储单元、姿态监测单元；

所述通信单元具有与嵌入式设备通信的通信接口，通过所述通信接口接收嵌入式设备发送的包含日志信息的电信号并发送至所述主芯片；

所述主芯片从所述通信单元接收日志信息并存储至所述存储单元；

所述供电单元使用所述包含日志信息的电信号为所述日志记录模组及交互显示单元供电；

所述姿态监测单元实时地监测所述外置式日志记录装置的姿态，并将监测结果发送至所述主芯片；

所述交互式显示单元与所述主芯片电连接，用于交互地显示所述存储单元存储的日志信息。

优选地，所述包含日志信息的电信号通过CAN通信模式、UART通信模式、SW通信模式中的至少一种通信模式传输至所述通信接口。

进一步地，所述供电单元包括串联的5V限流电路及3.3V稳压电路；

所述5V限流电路包括拨动开关控制器、限流负载开关模块、第一稳压二极管、第一发光二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容以及第二电容；

所述限流负载开关模块的输入端与使能端分别与所述通信接口和所述拨动开关控制器的输出端电连接，设置端通过所述第一电阻接地，输出端输出5V直流电压并与所述3.3V稳压电路的输入端电连接；

所述第一稳压二极管的正极接地，负极与所述限流负载开关模块的输入端电连接；

所述第一发光二极管的正极通过所述第二电阻与所述限流负载开关模块的输出端电连接，负极接地；

所述第一电容的第一端接地，第二端与所述限流负载开关模块的输入端电连接，所述第二电容的第一端接地，第二端与所述限流负载开关模块的输出端电连接。

进一步地，所述3.3V稳压电路包括线性稳压器、第三电阻、第一限压二极管、第三电容及第四电容；

所述线性稳压器的使能端通过第三电阻与所述限流负载开关模块的输出端电连接，输入端与所述限流负载开关模块的输出端电连接，输出端输出3.3V直流电压；

所述第一限压二极管的阳极与所述线性稳压器的输出端电连接，阴极与所述限流负载开关模块的输出端电连接；

所述第三电容的第一端接地，第二端与所述限流负载开关模块的输出端电连接，所述第四电容的第一端接地，第二端与所述线性稳压器的输出端电连接。

进一步地，所述存储单元包括闪存芯片及其外围电路，所述闪存芯片与所述主芯片通信连接，用于接收并存储嵌入式设备发送的日志信息。

优选地，所述姿态监测单元包括陀螺仪芯片及恒温控制电路，所述恒温控制电路包括多个设置于所述陀螺仪芯片的背面的恒温控制电阻，基于温度控制信号调节所述恒温控制电阻的发热量，使所述陀螺仪芯片的表面温度保持在预设的温度区间。

优选地，所述交互显示单元包括固定安装于所述保护壳表面的显示屏模组、旋钮及按键；

所述显示屏模组、旋钮及按键分别通过对应的驱动电路与所述主芯片电连接，通过旋转所述旋钮及按压所述按键在所述显示屏模组上交互地选择并显示日志文件中的信息。

本申请的实施例提供的一种外置式日志记录装置，通过嵌入式系统发送的带有日志信息的电信号为交互显示单元及日志记录模组供电，在嵌入式设备开机并生成日志信息后再开始进行日志信息的记录，采用该供电方式，无需增加嵌入式设备的功耗即可实现对日志信息的记录；同时通过姿态监测单元实时监测设备姿态，并通过带有抗震结构的保护壳提供防撞击、防摔保护，在嵌入式设备遭遇各类突发状况时，能够为日志文件提供安全稳定的保护。

附图说明

图1为根据本申请实施例提供的外置式日志记录装置的外观示意图；

图2为根据本申请实施例的日志记录模组的架构示意图；

图3为根据本申请实施例的主芯片的引脚图；

图4为根据本申请实施例的CAN信号传输电路的电路原理图；

图5为根据本申请实施例的5V限流电路的电路原理图；

图6为根据本申请实施例的3.3V稳压电路的电路原理图；

图7为根据本申请实施例的存储单元的电路原理图；

图8为根据本申请实施例的陀螺仪芯片及其外围电路的示意图；

图9为根据本申请实施例的恒温控制电路的电路原理图；

图10为根据本申请实施例的显示屏模组的驱动电路原理图；

图11为根据本申请实施例的按键的驱动电路原理图；

图12为根据本申请实施例的旋钮的驱动电路原理图。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本申请进行进一步说明。

此外，为了方便理解，放大或者缩小了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本申请的保护范围。

在本申请实施例中的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本申请实施例的产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中，为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性，其在本申请的详细说明与权利要求书上，其名称可能会不同。

本说明书中词汇是为了说明本申请的实施例而使用的，但不是试图要限制本申请。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请提供一种外置式日志记录装置，用于记录嵌入式设备的日志文件，在一些优选的实施例中，该外置式日志记录装置包括保护壳、日志记录模组及交互显示单元。

图1示出了在一些具体的实施例中，该外置式日志记录装置的外观示意图，如图1所示，保护壳由互相配合的上壳和下壳构成，上壳开有螺孔，下壳内设置有对应的螺柱，通过螺栓实现上壳与下壳的可拆卸连接，此外，也可以采用例如互相配合的凹槽-卡扣等方式实现上壳与下壳的可拆卸连接。

如图1所示，交互式显示单元包括显示屏模组、旋钮及按钮，上述显示屏模组、旋钮及按钮均连接有相应的控制电路，上壳的表面开有通孔，用于容纳并固定显示屏模组、旋钮及按键；保护壳内固定设置有PCB板(图中未示出)，PCB板上设置有日志记录模组的各个芯片及分立元器件所构成的电路；在保护壳的侧面开有通孔，其中至少一个通孔的形状与下述的通信单元的通信接口适配，以容纳并固定通信接口，从嵌入式设备引出的数据线通过通信接口向该日志记录装置发送日志信息，还有一个通孔用于安装该外置式日志记录装置的拨动开关。

在本申请的实施例中，上壳和下壳可以选用具有高强度、抗冲击的材料，例如聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯等材料，通过模制等方式加工制成；优选地，其内部可以设置加强筋、隔热层及缓冲垫等结构，以进一步加强其结构强度，增强抗震、隔热性能，以适应嵌入式设备在各种极端环境条件下的使用。

在本申请的实施例中，下壳还设置有螺孔或卡槽等结构，上述结构可以与嵌入式设备外部的相应结构配合，以将该日志记录系统可拆卸地安装于嵌入式设备外部，再将自嵌入式设备引出的数据线接入该日志记录系统外壳侧面的通信接口，即可实现对日志文件的独立记录与保护。

图2示出了在一些优选的实施例中，该外置式日志记录装置中日志记录模组的架构示意图，如图2所示，该日志记录模组包括主芯片以及与主芯片电连接的通信单元、供电单元、存储单元、姿态监测单元，日志记录模组是本申请中实现嵌入式设备日志文件独立记录的关键部分，以下结合附图及具体实施方式对其进行详细说明。

图3示出了在一些优选的实施例中，主芯片的引脚示意图，如图3所示，主芯片采用的型号为STM32F40VET6，其分别通过各个引脚控制通信单元、存储单元、姿态监测单元及交互显示单元，并从供电单元接受3.3V输入。

在本申请的实施例中，如图2所示，通信单元具有与嵌入式设备通信的通信接口，该外置式日志记录装置通过通信接口接收嵌入式设备发送的包含日志信息的电信号并发送至主芯片。

在本申请的实施例中，通信接口包含多个接头，包含日志信息的电信号可以通过CAN通信模式、UART通信模式、SW通信模式中的至少一种通信模式传输至通信接口的对应接头，并分别通过对应的信号传输电路传输至主芯片，图4示出了在一个具体的实施例中，对应于CAN通信模式的传输电路，对于UART通信模式及SW通信模式，可以采用类似的传输电路进行传输，在此不再赘述。

由于外置式日志记录装置包含有主芯片及各个功能单元，其运行过程应尽量避免对嵌入式设备的整体功耗造成显著提升，为此，在本申请的实施例中，供电单元不采用单独的电源，如干电池、可充电电池等进行供电，而是通过从通信接口接收到的包含日志信息的电信号为日志记录模组及交互显示单元供电。具体地，供电单元包括串联的5V限流电路及3.3V稳压电路，图5、图6分别示出了在一些实施例中，5V限流电路及3.3V稳压电路的电路原理图。

如图5所示，5V限流电路包括拨动开关控制器S4、限流负载开关模块U6、第一稳压二极管D17、第一发光二极管D15、第一电阻R47、第二电阻R48、第一电容C22以及第二电容C23。

其中，限流负载开关模块U6选用MT9700，其输入端与使能端分别与通信接口和所述拨动开关控制器S4的输出端电连接，设置端通过第一电阻R47接地，输出端输出5V直流电压并与3.3V稳压电路的输入端电连接；第一稳压二极管D17的正极接地，负极与限流负载开关模块U6的输入端电连接；第一发光二极管D15的正极通过第二电阻R48与限流负载开关模块U6的输出端电连接，负极接地；第一电容C22的第一端接地，第二端与限流负载开关模块U6的输入端电连接，第二电容C23的第一端接地，第二端与限流负载开关模块U6的输出端电连接。

拨动开关控制器S4选用SSAL220100，受图1中的拨动开关41控制，根据拨动开关41的档位切换限流负载开关模块U6的通断模式，以实现对该外置式日志记录装置的开关机操作。

如图6所示，3.3V稳压电路包括线性稳压器U7、第三电阻R51、第一限压二极管D20、第三电容C25及第四电容C29；

线性稳压器U7选用LP5907QMFX-3.3Q1，其使能端通过第三电阻R51与限流负载开关模块U6的输出端电连接，输入端与限流负载开关模块U6的输出端电连接，输出端输出3.3V直流电压；第一限压二极管D20的阳极与线性稳压器U7的输出端电连接，阴极与限流负载开关模块U6的输出端电连接；第三电容C25的第一端接地，第二端与限流负载开关模块U6的输出端电连接，第四电容C29的第一端接地，第二端与线性稳压器U7的输出端电连接。

通过上述5V限流电路及3.3V稳压电路，供电单元在嵌入式设备发送日志信息，且开关处于开机档位的情况下为该外置式日志记录装置的各个功能单元提供5V及3.3V供电。

图7示出了在一些优选的实施例中，存储单元的电路原理图，如图7所示，存储单元由闪存芯片CARD1TF-015及其外围电路构成，闪存芯片与主芯片通信连接，用于接收并存储嵌入式设备发送的日志信息。

在本申请的实施例中，姿态监测单元的核心部分为陀螺仪芯片，图8示出了在一些具体的实施例中，陀螺仪芯片ICM20602及其外围电路的原理图，陀螺仪芯片实时地获取该外置式日志记录装置的姿态信息，当发生严重的碰撞、跌落等情况时，主芯片根据陀螺仪芯片的实时监测结果记录撞击下的数据并且存储在SD卡中，同时可以向嵌入式设备发送警告信息以进行必要的保护。

此外，在一些优选的实施例中，姿态监测单元还包括恒温控制电路，恒温控制电路包括多个设置于陀螺仪芯片背面的恒温控制电阻，其通过5V限流电路的输出端供电，基于主芯片发送的温度控制信号调节恒温控制电阻的发热量，使陀螺仪芯片的表面温度保持在预设的温度区间，图9示出了在一些优选的实施例中，该恒温控制电路的原理图。

图10至图12分别示出了在一些优选的实施例中，交互显示单元的显示屏模组、按键及旋钮对应的驱动电路，上述驱动电路与主芯片电连接，通过旋转旋钮及按压按键，在显示屏模组上交互地选择并显示日志文件中的信息。

以上对本申请的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种外置式日志记录装置，包括可拆卸地安装于嵌入式设备外部的保护壳，固定设置于所述保护壳表面的交互显示单元以及固定地容置于所述保护壳内的日志记录模组，其特征在于：

所述日志记录模组包括主芯片以及与主芯片电连接的通信单元、供电单元、存储单元、姿态监测单元；

所述通信单元具有与嵌入式设备通信的通信接口，通过所述通信接口接收嵌入式设备发送的包含日志信息的电信号并发送至所述主芯片；

所述主芯片从所述通信单元接收日志信息并存储至所述存储单元；

所述供电单元使用所述包含日志信息的电信号为所述日志记录模组及交互显示单元供电；

所述姿态监测单元实时地监测所述外置式日志记录装置的姿态，并将监测结果发送至所述主芯片；

所述交互显示单元与所述主芯片电连接，用于交互地显示所述存储单元存储的日志信息。

2.根据权利要求1所述的外置式日志记录装置，其特征在于：

所述包含日志信息的电信号通过CAN通信模式、UART通信模式、SW通信模式中的至少一种通信模式传输至所述通信接口。

3.根据权利要求1所述的外置式日志记录装置，其特征在于：

所述供电单元包括串联的5V限流电路及3.3V稳压电路；

所述5V限流电路包括拨动开关控制器、限流负载开关模块、第一稳压二极管、第一发光二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容以及第二电容；

所述限流负载开关模块的输入端与使能端分别与所述通信接口和所述拨动开关控制器的输出端电连接，设置端通过所述第一电阻接地，输出端输出5V直流电压并与所述3.3V稳压电路的输入端电连接；

所述第一稳压二极管的正极接地，负极与所述限流负载开关模块的输入端电连接；

所述第一发光二极管的正极通过所述第二电阻与所述限流负载开关模块的输出端电连接，负极接地；

所述第一电容的第一端接地，第二端与所述限流负载开关模块的输入端电连接，所述第二电容的第一端接地，第二端与所述限流负载开关模块的输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的外置式日志记录装置，其特征在于：

所述3.3V稳压电路包括线性稳压器、第三电阻、第一限压二极管、第三电容及第四电容；

所述线性稳压器的使能端通过第三电阻与所述限流负载开关模块的输出端电连接，输入端与所述限流负载开关模块的输出端电连接，输出端输出3.3V直流电压；

所述第一限压二极管的阳极与所述线性稳压器的输出端电连接，阴极与所述限流负载开关模块的输出端电连接；

所述第三电容的第一端接地，第二端与所述限流负载开关模块的输出端电连接，所述第四电容的第一端接地，第二端与所述线性稳压器的输出端电连接。

5.根据权利要求1所述的外置式日志记录装置，其特征在于：

所述存储单元包括闪存芯片及其外围电路，所述闪存芯片与所述主芯片通信连接，用于接收并存储嵌入式设备发送的日志信息。

6.根据权利要求1所述的外置式日志记录装置，其特征在于：

所述姿态监测单元包括陀螺仪芯片及恒温控制电路，所述恒温控制电路包括多个设置于所述陀螺仪芯片的背面的恒温控制电阻，基于温度控制信号调节所述恒温控制电阻的发热量，使所述陀螺仪芯片的表面温度保持在预设的温度区间。

7.根据权利要求1所述的外置式日志记录装置，其特征在于：

所述交互显示单元包括固定安装于所述保护壳表面的显示屏模组、旋钮及按键；

所述显示屏模组、旋钮及按键分别通过对应的驱动电路与所述主芯片电连接，通过旋转所述旋钮及按压所述按键在所述显示屏模组上交互地选择并显示日志文件中的信息。