[发明专利]具有视音频记录功能的高速数据记录仪

说明书

本发明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。

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。

发明内容

1、本发明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。