[发明专利]一种数据存储设备及其串口通信优化方法

说明书

本发明提出一种数据存储设备及其串口通信优化方法，所述的数据存储设备通过选用两线制的RS485总线替换了传统需多根信号线支撑的I2C接口，降低了航空电子设备间航空电缆的线数量、直径、重量和成本，选择RS485收发芯片替换众多分立元器件组成的差分放大、滤波、整形电路，提升了电路集成度，降低了分立器件数量，也有利于提升串口通信速率和设备数据读写速率；选用CPLD核心芯片作为设备智能化核心，通过一路I2C接口分别与主存储芯片、备份存储芯片双向连接，实现对主存储芯片、备份存储芯片对应的I2C接口管脚的同时控制，实现UART接口到I2C接口的接口协议转换，降低硬件资源消耗，提高通信可靠性。

技术领域

本发明涉及航空发动机数据存储设计的技术领域，更具体地，涉及一种数据存储设备及其串口通信优化方法。

背景技术

数据存储设备是航空发动机数控系统的一个重要附件，一般通过设备内部集成的EEPROM存储器件存储发动机参数，例如发动机序列号、总工作时间、进气导向叶片角度、发动机控制系统偏移量、工作次数、使用情况和健康管理统计数据等，这些发动机参数既可以在发动机起动过程中为发动机起动提供必需的关键工作参数，也可以在地面导出后用于发动机的维护维修。

目前，一些现有型号的数据存储设备均是通过差分后的I2C总线传输串行时钟信号和串行数据信号，由发动机数控系统根据EEPROM器件手册中的I2C串口协议，直接对数据存储设备内的EEPROM存储器件进行读写。

如2020年2月28日公开的中国发明专利(公开号：CN110851391A)中公开了一种数据存储装置，用于航空发动机的数据存储，该专利中提出的数据存储装置通过采用非标准的基于I2C总线的三线串行通讯电路，分别对时钟信号和数据信号进行放大和整形处理后传输至存储电路汇总进行存储，存储电路中的数据经过整形后再输出至上位机，相对于现有的标准I2C总线通讯电路采用的两线串行方式，即一条输入信号线和一条输出信号线串行的方式，在长距离传输中不会出现数据丢失，大大提升了数据传输距离和I2C总线通讯的使用范围，但串行时钟、数据发送、数据接收，需要三组差分线一共6根信号线进行传输，信号线缆数量多，使得连接发动机数控系统和数据存储设备的航空电缆的直径和数量增大，电缆成本高，也不利于提升系统可靠性；另外，输入输出信号的调理电路使用的分立器件多，导致元器件的种类和数量增加，增加了数据存储设备的成本和系统复杂性，而且使得差分信号在调理过程中引入了较大延时和波形的变形，并且串行时钟和串行数据间的同步关系无法维持，导致串行通信速率很难提高，数据读写速率低；最后，这种数据存储设备仅存在单一存储芯片，不包括智能核心，无法实现数据通信过程中的备份和纠错，当存储芯片损坏、信号调理电路中某个分立器件损坏后会直接导致数据存储设备失效，不能有效的识别和隔离故障，因此，通信可靠性差。

发明内容

为解决当前航空发动机数据存储设备成本高、串口通信速率低且通信可靠性差的问题，本发明提出一种数据存储设备及其串口通信优化方法，降低成本，降低数据串口通信及数据实际读写之间的时间延迟，提高串口通信速率及通信可靠性。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提出一种数据存储设备，包括CPLD核心芯片、RS485收发芯片、存储芯片及电源转换模块；所述电源转换模块将外部电源提供的电压转换，为数据存储设备供电；所述RS485收发芯片的一端通过RS485总线与外部发动机数控系统双向连接，CPLD核心芯片通过设置的UART接口与RS485收发芯片的另一端双向连接；所述存储芯片包括主存储芯片及备份存储芯片，所述CPLD核心芯片通过输出两个通道的I2C接口同时控制主存储芯片、备份存储芯片，实现UART接口到I2C接口的接口协议转换。

进一步地，所述数据存储设备还设有晶振单元及指示灯模块，所述晶振单元为CPLD核心芯片提供时钟信号；所述指示灯模块连接CPLD核心芯片，用于指示数据存储设备的工作状态，在工作出错时能够通过不同的闪烁频率提醒用户处理，从而方便调试。