[发明专利]一种小型多通道串行数据记录器

说明书

技术领域

本发明涉及数据记录器，特别涉及一种小型多通道串行数据记录器，用于记录飞参、惯导、雷达图像、列车行车状态等串行数据。

背景技术

串行数据记录器广泛应用于飞行器、机车、舰船、工业现场等需要实时记录设备运行参数的环境中。具有高稳定性的记录器能确保数据记录的准确性，有利于正确评判设备的状态和性能，从而保证设备正常的运转。

串行数据记录器的存储模式分为转存和直存两种。转存是指将数据存储到大容量存储芯片中，等任务完成后将存储芯片上的数据转存到计算机中。采用转存方式的一些设计中，输入数据首先被存储到记录器的Nand Flash/BBSRAM/FRAM/NVSRAM等存储芯片，然后通过串行接口(RS232、RS422、USB等)或专门的回放设备将数据传输到计算机。转存方式的优点是：设备的集成度高、功耗低、抗震性强、可靠性高；不足之处：增加了数据导出这个环节，任务结束后需要将设备拆下来进行数据转存或者将计算机布置到任务设备旁边转存数据，费时费力，不便于使用。

直存方式是指直接将输入数据传输给嵌入式计算机(如PC104或ARM等)，然后由计算机将数据存入到存储设备中，如硬盘、U盘等。采用这种方式，系统研制周期短，难度低，人机界面友好，修改灵活，数据以文件的形式存储，任务结束后，只需要将存储介质取走即可，省去转存的环节。嵌入式计算机安装的操作系统一般都内嵌成熟的文件系统，研发人员不用过多介入文件系统的格式和实现过程，只需要调用文件操作的Api函数，即可完成对数据的文件操作功能。

目前，有些采取直存方式的记录器也能够不借助操作系统直接将数据以文件的形式写入存储介质，节省转存环节。但是，对于直存方式，由于采取标准的文件系统导致存储效率比较低。

FAT32文件系统是优秀的文件系统之一，它结构合理，稳定性高，应用广泛。基于U盘、SD卡、CF卡等存储介质的FAT32文件系统以簇作为基本存储单元。由DOS引导区(DOS Boot Recording-DBR)、文件分配表(File Allocation Table-FAT)和数据区等三部分组成。DBR引导区从第一扇区开始，保存每个扇区的字节数、每簇对应的扇区数等参数和引导记录。FAT区保存两个相同的文件分配表，以簇链的形式记录每个文件的存储位置。

FAT32文件系统中，文件夹和文件名都以目录项的形式存在，保存在动态的文件目录表(File Directory Table-FDT)中，与文件数据一起存储在数据区中，并登记在FAT区中。

FAT32文件系统将文件数据以簇为单位分成若干个块，存储时这些块不必相邻。各个簇号以链表的结构形式存储在FAT表中，首簇号存放在文件名目录项中。簇链存储结构使得文件数据不必存储在连续的物理空间中，从而大大提高了物理存储空间的利用率。但是，随着文件系统逐渐变得庞大，空簇搜索时间将严重制约文件的创建速度。FAT32文件系统创建文件的流程如图1所示。搜索文件夹(包括子文件夹)、文件名以及从FAT表中搜索空簇等过程需要不断与CF卡交换数据。特别是当文件系统变得庞大并且文件较小时，上述搜索过程的耗时将成为文件创建的主要时间开销。

综上，FAT32文件系统的优点为：采用带FAT的链表结构，物理存储空间能够得到充分利用；缺点为：当存储器中文件比较多，并且文件比较零碎的情况下，文件的建立耗费大量时间，严重制约了数据读写速度。

转存方式的不足之处为：增加了数据导出这个环节，任务结束后需要将设备拆下来转存数据或者拿计算机到任务设备旁边转存数据，费时费力，不方便使用。

直存方式的问题为：1)采用嵌入式计算机后，系统的体积、功耗、重量、冗余度都比较大，成本高，不利于掉电时刻数据的保存；2)采用嵌入式操作系统，异常掉电会引起系统崩溃，造成无法记录数据；3)效率低。为了保证通用性，操作系统自带的文件系统有较大的冗余度，降低了文件操作的效率，浪费存储介质宝贵的读写带宽；4)使用的接插件比较多，系统的抗震性能差。。

发明内容

为了克服上面提到的现有串行数据记录器和FAT32文件系统存在的不足，综合两种记录方式的优点，本发明提供一种小型多通道串行数据记录器。

本发明提出的一种小型多通道串行数据记录器包括：数据接收及缓存单元、ARM处理器、外置存储装置、系统供电单元、电源检测和掉电保护单元，其中：