[發(fā)明專利]一種小型多通道串行數(shù)據(jù)記錄器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310208566.9
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN103631976A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李和平;王巖飛;李賀軍;吳海挺;張建龍;蔣孝恩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G06F17/40
• 分類號(hào): G06F17/40
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種小型多通道串行數(shù)據(jù)記錄器，其特征在于，該記錄器包括：數(shù)據(jù)接收及緩存單元、ARM處理器、外置存儲(chǔ)裝置、系統(tǒng)供電單元、電源檢測和掉電保護(hù)單元，其中：

所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元用于接收多通道經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后的串行輸入數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換和第一級(jí)數(shù)據(jù)暫存后發(fā)送給所述ARM處理器，以實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的低速率與所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元內(nèi)部高速傳輸速率的匹配；

所述ARM處理器對所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行第二級(jí)緩存，并采取優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整策略將各通道數(shù)據(jù)以改造的FAT32文件格式寫入所述外置存儲(chǔ)裝置中；

所述系統(tǒng)供電單元用于為所述記錄器提供電源；

所述電源檢測和掉電保護(hù)單元用于檢測電源的電壓，當(dāng)檢測到電源電壓降低到報(bào)警閾值時(shí)，將掉電瞬間接收到的數(shù)據(jù)保存到所述外置存儲(chǔ)裝置中，從而有效地實(shí)現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄器，其特征在于，所述外置存儲(chǔ)裝置為高密度大容量CF卡，所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元由FPGA實(shí)現(xiàn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元內(nèi)部為N個(gè)通道開辟了N個(gè)大小不同的緩存區(qū)，在第一級(jí)數(shù)據(jù)暫存時(shí)，所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元實(shí)時(shí)偵測輸入的數(shù)據(jù)速率，對輸入的通道按照數(shù)據(jù)率的大小進(jìn)行編號(hào)，并將需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按照編號(hào)存入對應(yīng)的緩存區(qū)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的記錄器，其特征在于，當(dāng)某一通道中緩存的數(shù)據(jù)達(dá)到一定量的時(shí)候，所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元就將相應(yīng)緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)快速導(dǎo)出，接著繼續(xù)處理其他通道的輸入數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元將通道的編號(hào)和先前各通道一級(jí)緩存區(qū)中各通道殘存的數(shù)據(jù)量傳輸給ARM處理器，暫存到ARM處理器中各自對應(yīng)的緩存空間；

所述ARM處理器獲知所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元發(fā)送的這些通道編號(hào)后，如果通道編號(hào)與之前的不一致，則將一級(jí)緩存區(qū)中各通道殘存的數(shù)據(jù)讀空，然后根據(jù)這些通道編號(hào)，調(diào)整各個(gè)通道對應(yīng)寫入文件的名稱，保持兩級(jí)數(shù)據(jù)暫存中各通道和文件名之間的對應(yīng)關(guān)系。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄器，其特征在于，所述優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整策略為：如果一級(jí)緩存區(qū)和二級(jí)數(shù)據(jù)暫存同時(shí)有多個(gè)緩存空間都達(dá)到了設(shè)定的門限值，那么ARM處理器將以所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元傳過來的通道編號(hào)順序作為優(yōu)先級(jí)判斷依據(jù)進(jìn)行響應(yīng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄器，其特征在于，所述ARM處理器為每一個(gè)通道開辟了一個(gè)大的存儲(chǔ)空間，所述存儲(chǔ)空間的分配原則為：數(shù)據(jù)速率高的通道，存儲(chǔ)空間大，否則存儲(chǔ)空間小。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄器，其特征在于，當(dāng)ARM處理器緩存空間中某一通道讀入的數(shù)據(jù)量達(dá)到預(yù)置門限時(shí)，ARM處理器啟動(dòng)文件的寫入工作，一旦啟動(dòng)，就必須將規(guī)定量的數(shù)據(jù)寫入外置存儲(chǔ)裝置，在此期間，既使其他通道的數(shù)據(jù)量達(dá)到設(shè)定的存儲(chǔ)門限值，當(dāng)前通道的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也不停止，當(dāng)完成規(guī)定量的數(shù)據(jù)寫入工作后，如果其他通道的數(shù)據(jù)量沒有達(dá)到存儲(chǔ)門限值，那么繼續(xù)寫入當(dāng)前通道的數(shù)據(jù)，一旦其他通道的數(shù)據(jù)量達(dá)到設(shè)定的存儲(chǔ)門檻值，就結(jié)束當(dāng)前通道的文件寫入工作，進(jìn)行其他通道的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

在文件寫入過程中，如果所述數(shù)據(jù)接收及緩存單元的某個(gè)一級(jí)緩存區(qū)達(dá)到門限值，那么必須無條件地、快速地將該一級(jí)緩存區(qū)的數(shù)據(jù)以直接存儲(chǔ)器訪問的方式導(dǎo)入到ARM處理器的第二級(jí)數(shù)據(jù)暫存中。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄器，其特征在于，所述改造的FAT32文件格式指：首先，在保證標(biāo)準(zhǔn)FAT32文件系統(tǒng)的鏈簇?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不變的前提下，鏈簇在物理上采取連續(xù)存儲(chǔ)方式；其次，文件創(chuàng)建和數(shù)據(jù)寫入時(shí)，提前將鏈簇對應(yīng)的扇區(qū)讀入內(nèi)存中，等到鏈簇將該扇區(qū)填滿后，才一次性寫入所述外置存儲(chǔ)裝置，所述改造的FAT32文件系統(tǒng)在創(chuàng)建文件和寫入數(shù)據(jù)時(shí)，無需為了找到空簇而與外置存儲(chǔ)裝置進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交互和判斷。