應(yīng)用背景
隨著32位嵌入式微處理器的推廣使用，越來越多的應(yīng)用場(chǎng)合需要大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案，傳統(tǒng)的基于硬盤存儲(chǔ)方案，雖然也能實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，但無論是系統(tǒng)體積、成本、功耗、可靠性和易用性等方面都不盡如人意，因此，迫切需要一種能以較低的成本、功耗和體積，實(shí)現(xiàn)便攜式大容量、高可靠性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。
廣州市樂誠電子科技有限公司作為專業(yè)的嵌入式應(yīng)用開發(fā)商和方案提供商，針對(duì)行業(yè)用戶的不同需求，提供高性價(jià)比的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，幫助用戶實(shí)現(xiàn)**的便攜式RS232/485數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。
應(yīng)用場(chǎng)合
便攜式RS232/485數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案可用于如下應(yīng)用場(chǎng)合：
＊ 需要大容量本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)；
＊ 各種車載、艦載、機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀，如“黑匣子”等；
＊ 公共**、公共交通等信息查詢系統(tǒng)；
＊ 各類儀器儀表以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份或移動(dòng)存儲(chǔ)；
方案介紹
隨著大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用需求的逐步提高，不僅對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性提出了更高的要求，還要求存儲(chǔ)的文件系統(tǒng)具有更加苛刻的文件管理功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用一種全新的方式來實(shí)現(xiàn)高性能的大容量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。
系統(tǒng)構(gòu)成及基本工作原理
隨著高性能嵌入式微處理器價(jià)格的逐漸降低以及SD/TF卡存儲(chǔ)容量的不斷提高，采用以高性能32位工業(yè)級(jí)ARM微處理器為系統(tǒng)核心結(jié)合CPLD時(shí)序控制，嵌入FAT32文件系統(tǒng)，通過大容量存儲(chǔ)卡以及USB數(shù)據(jù)拷貝功能，實(shí)現(xiàn)高性能、低功耗、低成本、小體積的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及拷貝，具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。
圖1為便攜式RS232/485數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)：
在該系統(tǒng)中，高性能32位工業(yè)級(jí)ARM微處理器和大容量?jī)?nèi)存卡為系統(tǒng)核心，隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)很容易在市場(chǎng)上買到幾十G的SD/TF卡，可以實(shí)現(xiàn)大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高可靠性、高效率的工作，必須采用基于ARM架構(gòu)的高性能32位嵌入式微處理器作為系統(tǒng)的管理核心，通過與高效的嵌入式操作系統(tǒng)相結(jié)合，采用獨(dú)特的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配算法，以此管理文件系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的消耗和釋放，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，避免數(shù)據(jù)丟失，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可靠存儲(chǔ)。
SD/TF卡與ARM接口軟件設(shè)計(jì)：
a 首先初始化SD/TF卡、檢查狀態(tài)、扇區(qū)讀寫等基本操作。文件系統(tǒng)層按照PC文件系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)，如FAT表、文件目錄表等兼容PC機(jī)的文件管理系統(tǒng)，從而能夠大大簡(jiǎn)化后端數(shù)據(jù)的分析和處理。文件操作層包括文件的建立、讀寫、刪除等。
b 當(dāng)檢測(cè)到有串口數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)在SD/TF卡上創(chuàng)建一個(gè)事先定義好的文件夾，目錄下生成一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。文件夾名稱可通過配置軟件自定義命名，例如2011年的數(shù)據(jù)，文件夾名稱可以定義為20111001；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件為.TXT文件，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建，自動(dòng)編號(hào)，不重復(fù)覆蓋，便于文件管理。
c 由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的限制和具體環(huán)境的要求，便攜式RS232/485數(shù)據(jù)存儲(chǔ)必需適合長(zhǎng)期無人值守、速度快、通用性好。為了能夠長(zhǎng)期進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)除了采用更大容量的SD/TF卡外，如果幾G甚至幾十G的數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)在同一個(gè)文件中，這樣大量的數(shù)據(jù)后端分析和處理必定會(huì)給我們?cè)斐删薮蟮穆闊虼艘蟊銛y式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的FAT32文件系統(tǒng)的處理更加完善、更加智能化。這就需要探索一種更好的文件管理方式，經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)與嘗試，采用定時(shí)創(chuàng)建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件進(jìn)行存儲(chǔ)，有利于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更有效的管理，更好的分析處理。例如：假定用戶通過配置軟件設(shè)置間隔24個(gè)小時(shí)即**（根據(jù)用戶設(shè)備具體的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大小情況決定時(shí)間）創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存文件，那么N天后，文件夾20111001下將自動(dòng)創(chuàng)建有N個(gè)TXT文件分別為0001.TXT、0002.TXT……N.TXT，各個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)將完整的保存在相對(duì)應(yīng)的文件中，不丟失任何字節(jié)。
d 在一些特定應(yīng)用場(chǎng)合，并不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和顯示，只是記錄下原始數(shù)據(jù)，將其作為一個(gè)“黑匣子”，為后端處理做準(zhǔn)備。這就需要SD/TF卡可以循環(huán)使用，當(dāng)數(shù)據(jù)量達(dá)到已設(shè)定的存儲(chǔ)卡容量后，自動(dòng)覆蓋原有的存儲(chǔ)文件。
f 以往的大容量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)只具有被動(dòng)的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行保存功能，然而隨著技術(shù)的不斷更新，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集設(shè)備的需求；更多的用戶設(shè)備，需要由數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)處于主機(jī)狀態(tài)，主動(dòng)發(fā)送握手信號(hào)，用戶設(shè)備接收到信號(hào)后被動(dòng)反饋信息，然后由數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。串行通信接口由用戶來控制，用戶可以設(shè)置10多條不同的“輪詢”指令，和間隔時(shí)間。系統(tǒng)在主程序中初始化，采用串行口工作方式由系統(tǒng)主機(jī)向數(shù)據(jù)設(shè)備進(jìn)行呼叫，定期讀取數(shù)據(jù)或者寫入數(shù)據(jù)，其程序流程圖如下 :
硬件接口設(shè)計(jì)：
a 提供RS232/485接口，支持2400~115200寬范圍波特率。串口全透明數(shù)據(jù)傳輸，無需傳輸協(xié)議，透明保存用戶的數(shù)據(jù)，100%可靠存儲(chǔ)，支持高達(dá)14K 字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力。
b 具有USB拷貝數(shù)據(jù)功能，U盤式管理，高速USB2.0接口; USB自動(dòng)識(shí)別，無需安裝驅(qū)動(dòng).
耐震動(dòng)設(shè)計(jì)：
無論是在存儲(chǔ)管道在線檢測(cè)數(shù)據(jù)，還是無人航載信息黑匣子都需要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備具有一定強(qiáng)度的耐震動(dòng)能力，對(duì)此硬件設(shè)計(jì)上采用自鎖式卡座，內(nèi)嵌存儲(chǔ)卡，具有防震功能；避免由于意外使存儲(chǔ)卡與卡座接觸**，而造成數(shù)據(jù)無法儲(chǔ)存。
蜂鳴器報(bào)警功能：
對(duì)于重要數(shù)據(jù)，丟失數(shù)據(jù)給我們帶來的損失是慘痛的，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)了系統(tǒng)出錯(cuò)報(bào)警。系統(tǒng)上電后，首先對(duì)SD/TF卡進(jìn)行初始化，初始化成功蜂鳴器響一下，說明系統(tǒng)運(yùn)行正常；蜂鳴器長(zhǎng)響為出錯(cuò)報(bào)警。
典型應(yīng)用
總結(jié)：
嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)中具有至關(guān)重要的作用，依托高性能嵌入式操作系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，該方案實(shí)現(xiàn)了各種常用文件系統(tǒng)的支持，便于數(shù)據(jù)的遷移，同時(shí)，嵌入式操作系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)介質(zhì)的自動(dòng)管理、自動(dòng)糾錯(cuò)、疲勞算法等，保證了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的高可靠性。百度“廣州樂誠電子科技有限公司”或者“LCW-S04數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器”了解更多資料。
樂誠科技成功案例
＊ 某單位艦載信息黑匣子
＊ 消防主機(jī)監(jiān)控與采集終端
＊ 某大學(xué)科研室海洋聲納數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
＊ 超聲波流量計(jì)存儲(chǔ)擴(kuò)展
＊ 某大型企業(yè)物料名稱掃描數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
＊ 汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
