本发明属于数据存储领域，具体涉及一种多通道飞行数据记录和卸载装置及其方法。该装置包括：数据记录控制器、DDR存储器、SATA通道控制器、状态判别器、闪存控制器和闪存芯片。本发明提出的多通道飞行数据记录和卸载装置，组成部件体积小，功耗低，满足飞行记录系统的小型化要求。本发明的记录方法简单，能够支持多种接口飞行数据的记录与管理，而且可以根据实际需求进行扩展，灵活性高。本发明的卸载方法采用SATA接口，该接口适用性强，传输速度快，能够提供快速的卸载操作。本发明中记录和卸载两种状态是根据接口连接关系进行自动切换，不需要人工干预，易于使用，减少出错风险。本发明采用闪存控制器对闪存芯片进行管理，降低了用户对闪存芯片的使用要求。
1.一种多通道飞行数据记录和卸载装置，其特征在于，所述装置包括：数据记录控制器、DDR存储器、SATA通道控制器、状态判别器、闪存控制器和闪存芯片；其中，所述数据记录控制器具有第一数据传输接口、第二数据传输接口、DDR存储器接口和SATA接口；其中，所述数据记录控制器通过所述第一数据传输接口和所述第二数据传输接口与机载飞行数据采集设备连接，分别接收所述机载飞行数据采集设备从所述第一数据传输接口和所述第二数据传输接口发送的飞行数据；所述数据记录控制器通过所述DDR存储器接口与所述DDR存储器连接，用于将接收到的所述飞行数据缓存到所述DDR存储器中，并对缓存在所述DDR存储器中的所述飞行数据进行数据管理；所述数据记录控制器通过所述SATA接口与所述SATA通道控制器连接，用于将经过所述数据管理的所述飞行数据通过所述SATA通道控制器和所述闪存控制器发送至所述闪存芯片；
所述DDR存储器，用于对所述数据记录控制器接收到的所述飞行数据进行缓存；
所述SATA通道控制器，具有2个对外SATA接口和1个对内SATA接口；其中，通过2个对外SATA接口分别与所述数据记录控制器和数据卸载设备连接，通过对内SATA接口与所述闪存控制器连接；所述SATA通道控制器与所述状态判别器连接，根据所述状态判别器的控制信号，在其中1个对外SATA接口和对内SATA接口之间建立连接，形成飞行数据传输通道；
所述状态判别器，与所述SATA通道控制器连接，当判断所述数据记录控制器处于记录状态时，在所述对内SATA接口和与所述数据记录控制器连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于记录飞行数据的数据传输通道，将飞行数据通过所述闪存控制器写入所述闪存芯片；当判断所述数据记录控制器处于卸载状态时，在所述对内SATA接口和与所述数据卸载设备连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于卸载飞行数据的数据传输通道，将所述闪存芯片中的飞行数据通过所述闪存控制器和所述SATA通道控制器读出到所述数据卸载设备；
所述闪存控制器，具有SATA接口和闪存芯片接口；其中，通过SATA接口与所述SATA通道控制器连接，通过所述闪存芯片接口与所述闪存芯片连接；所述闪存控制器用于将由所述数据记录控制器发送的飞行数据在所述闪存芯片中进行写入和读取，并对所述闪存芯片进行空间管理；
所述闪存芯片，用于对由所述数据记录控制器发送的飞行数据进行存储。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一数据传输接口为EMIF接口。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二数据传输接口为RS422接口。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据记录控制器为FPGA芯片。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据记录控制器通过航空插座与所述机载飞行数据采集设备连接。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述SATA通道控制器通过SATA连接器与所述数据卸载设备连接。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述状态判别器为电平检测模块；所述电平检测模块与所述SATA连接器连接，用于检测所述SATA连接器的连接状态；其中，当所述电平检测模块检测到所述SATA连接器处于高阻模式时，判断此时为记录状态，控制所述SATA通道控制器形成用于记录飞行数据的数据传输通道；当所述电平检测模块检测到所述SATA连接器处于连接模式时，判断此时为卸载状态，控制所述SATA通道控制器形成用于卸载飞行数据的数据传输通道。
8.一种多通道飞行数据记录和卸载方法，其特征在于，采用如权利要求1～7中任一项所述的装置，所述方法包括如下步骤：
S1、所述数据记录控制器通过所述第一数据传输接口和所述第二数据传输接口与所述机载飞行数据采集设备连接，分别接收所述机载飞行数据采集设备从所述第一数据传输接口和所述第二数据传输接口发送的飞行数据；
S2、所述数据记录控制器通过所述DDR存储器接口与所述DDR存储器连接，将接收到的所述飞行数据缓存到所述DDR存储器中，并对缓存在所述DDR存储器中的所述飞行数据进行数据管理；
S3、当所述状态判别器判断所述数据记录控制器处于记录状态时，在所述对内SATA接口和与所述数据记录控制器连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于记录飞行数据的数据传输通道，将飞行数据通过所述闪存控制器写入所述闪存芯片；
S4、当所述状态判别器判断所述数据记录控制器处于卸载状态时，在所述对内SATA接口和与所述数据卸载设备连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于卸载飞行数据的数据传输通道，将所述闪存芯片中的飞行数据通过所述闪存控制器和所述SATA通道控制器读出到所述数据卸载设备。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在所述装置系统上电后，当所述状态判别器判断所述数据记录控制器处于记录状态时，将所述SATA通道控制器切换到用于记录飞行数据的数据传输通道，分别初始化所述DDR存储器和SATA接口，初始化完成后从所述闪存芯片中读取前次上电时已记录数据的状态，保证后续记录数据不会破坏已有数据，当接收到新的飞行数据后，将数据保存到所述闪存芯片中，并且更新记录状态；
当所述状态判别器判断所述数据记录控制器处于卸载状态时，将所述SATA通道控制器切换到用于卸载飞行数据的数据传输通道，初始化SATA接口，等待所述数据卸载设备进行数据读取。
一种多通道飞行数据记录和卸载装置及其方法
技术领域
[0001] 本发明属于数据存储领域，具体涉及一种多通道飞行数据记录和卸载装置及其方法。
背景技术
[0002] 在飞行任务过程中，飞行器中的各种飞行数据需要保存下来，在当飞行任务结束后需要了解飞行情况时，可以通过卸载设备把信息和数据转移到地面设备进行回放。
[0003] 但是，由于机载应用环境中存在不同的飞行数据采集设备，其接口也存在差异，因此需要数据记录装置具有多种接口，支持不同设备的接入，并且具有一定的灵活性，同时满足小型化要求。
[0004] 而对数据进行卸载时，要求数据记录装置的读取速度快，能够在短时间内将数据转移到其它设备上保存，数据记录装置可以再次供飞行使用，同时保证卸载的数据准确无误。由此，对飞行数据记录和卸载装置提出了更高的要求。
发明内容
[0005] (一)要解决的技术问题
[0006] 本发明的目的是提出一种多通道飞行数据记录和卸载装置及其方法，以解决如何高速和稳定地对飞行数据进行记录和卸载的问题。
[0007] (二)技术方案
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提出一种多通道飞行数据记录和卸载装置，该装置包括：数据记录控制器、DDR存储器、SATA通道控制器、状态判别器、闪存控制器和闪存芯片；其中，
[0009] 数据记录控制器具有第一数据传输接口、第二数据传输接口、DDR存储器接口和SATA接口；其中，数据记录控制器通过第一数据传输接口和第二数据传输接口与机载飞行数据采集设备连接，分别接收机载飞行数据采集设备从第一数据传输接口和第二数据传输接口发送的飞行数据；数据记录控制器通过DDR存储器接口与DDR存储器连接，用于将接收到的飞行数据缓存到DDR存储器中，并对缓存在DDR存储器中的飞行数据进行数据管理；数据记录控制器通过SATA接口与SATA通道控制器连接，用于将经过数据管理的飞行数据通过SATA通道控制器和闪存控制器发送至闪存芯片；
[0010] DDR存储器，用于对数据记录控制器接收到的飞行数据进行缓存；
[0011] SATA通道控制器，具有2个对外SATA接口和1个对内SATA接口；其中，通过2个对外SATA接口分别与数据记录控制器和数据卸载设备连接，通过对内SATA接口与闪存控制器连接；SATA通道控制器与状态判别器连接，根据状态判别器的控制信号，在其中1个对外SATA接口和对内SATA接口之间建立连接，形成飞行数据传输通道；
[0012] 状态判别器，与SATA通道控制器连接，当判断数据记录控制器处于记录状态时，在对内SATA接口和与数据记录控制器连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于记录飞行数据的数据传输通道，将飞行数据通过闪存控制器写入闪存芯片；当判断数据记录控制器处于卸载状态时，在对内SATA接口和与数据卸载设备连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于卸载飞行数据的数据传输通道，将闪存芯片中的飞行数据通过闪存控制器和SATA通道控制器读出到数据卸载设备；
[0013] 闪存控制器，具有SATA接口和闪存芯片接口；其中，通过SATA接口与SATA通道控制器连接，通过闪存芯片接口与闪存芯片连接；闪存控制器用于将由数据记录控制器发送的飞行数据在闪存芯片中进行写入和读取，并对闪存芯片进行空间管理；
[0014] 闪存芯片，用于对由数据记录控制器发送的飞行数据进行存储。
[0015] 进一步地，第一数据传输接口为EMIF接口。
[0016] 进一步地，第二数据传输接口为RS422接口。
[0017] 进一步地，数据记录控制器为FPGA芯片。
[0018] 进一步地，数据记录控制器通过航空插座与机载飞行数据采集设备连接。
[0019] 进一步地，SATA通道控制器通过SATA连接器与数据卸载设备连接。
[0020] 进一步地，状态判别器为电平检测模块；电平检测模块与SATA连接器连接，用于检测SATA连接器的连接状态；其中，当电平检测模块检测到SATA连接器处于高阻模式时，判断此时为记录状态，控制SATA通道控制器形成用于记录飞行数据的数据传输通道；当电平检测模块检测到SATA连接器处于连接模式时，判断此时为卸载状态，控制SATA通道控制器形成用于卸载飞行数据的数据传输通道。
[0021] 此外，本发明还提出一种多通道飞行数据记录和卸载方法，采用上述装置，该方法包括如下步骤：
[0022] S1、数据记录控制器通过第一数据传输接口和第二数据传输接口与机载飞行数据采集设备连接，分别接收机载飞行数据采集设备从第一数据传输接口和第二数据传输接口发送的飞行数据；
[0023] S2、数据记录控制器通过DDR存储器接口与DDR存储器连接，将接收到的飞行数据缓存到DDR存储器中，并对缓存在DDR存储器中的飞行数据进行数据管理；
[0024] S3、当状态判别器判断数据记录控制器处于记录状态时，在对内SATA接口和与数据记录控制器连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于记录飞行数据的数据传输通道，将飞行数据通过闪存控制器写入闪存芯片；
[0025] S4、当状态判别器判断数据记录控制器处于卸载状态时，在对内SATA接口和与数据卸载设备连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于卸载飞行数据的数据传输通道，将闪存芯片中的飞行数据通过闪存控制器和SATA通道控制器读出到数据卸载设备。
[0026] 进一步地，该方法进一步包括：在装置系统上电后，当状态判别器判断数据记录控制器处于记录状态时，将SATA通道控制器切换到用于记录飞行数据的数据传输通道，分别初始化DDR存储器和SATA接口，初始化完成后从闪存芯片中读取前次上电时已记录数据的状态，保证后续记录数据不会破坏已有数据，当接收到新的飞行数据后，将数据保存到闪存芯片中，并且更新记录状态；当状态判别器判断数据记录控制器处于卸载状态时，将SATA通道控制器切换到用于卸载飞行数据的数据传输通道，初始化SATA接口，等待数据卸载设备进行数据读取。
[0027] (三)技术效果
[0028] 本发明提出的多通道飞行数据记录和卸载装置，组成部件体积小，功耗低，满足飞行记录系统的小型化要求。本发明的记录方法简单，能够支持多种接口飞行数据的记录与管理，而且可以根据实际需求进行扩展，灵活性高。本发明的卸载方法采用SATA接口，该接口是现代计算机设备上的必备接口，适用性强，传输速度快，能够提供快速的卸载操作。本发明中记录和卸载两种状态是根据接口连接关系进行自动切换，不需要人工干预，易于使用，减少出错风险。本发明采用闪存控制器对闪存芯片进行管理，降低了用户对闪存芯片的使用要求。
附图说明
[0029] 图1为本发明实施例1的多通道飞行数据记录和卸载装置构成图；
[0030] 图2为本发明实施例1的多通道飞行数据记录和卸载方法工作流程图；
[0031] 图3为本发明实施例2的多通道飞行数据记录和卸载装置构成图。
具体实施方式
[0032] 为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
[0033] 实施例1
[0034] 本实施例1的多通道飞行数据记录和卸载装置构成，如图1所示。该装置包括：数据记录控制器、DDR存储器、SATA通道控制器、状态判别器、闪存控制器和闪存芯片。
[0035] 数据记录控制器具有EMIF接口、RS422接口、DDR存储器接口和SATA接口。数据记录控制器通过EMIF接口和RS422接口与机载飞行数据采集设备连接，分别接收机载飞行数据采集设备从EMIF接口和RS422接口发送的飞行数据。
[0036] 数据记录控制器通过DDR存储器接口与DDR存储器连接，用于将接收到的飞行数据缓存到DDR存储器中，并对缓存在DDR存储器中的飞行数据进行数据管理。
[0037] 数据记录控制器通过SATA接口与SATA通道控制器连接，用于将经过数据管理的飞行数据通过SATA通道控制器和闪存控制器发送至闪存芯片。
[0038] DDR存储器，用于对数据记录控制器接收到的飞行数据进行缓存。
[0039] SATA通道控制器，具有2个对外SATA接口和1个对内SATA接口。其中，通过2个对外SATA接口分别与数据记录控制器和数据卸载设备连接，通过对内SATA接口与闪存控制器连接。SATA通道控制器与状态判别器连接，根据状态判别器的控制信号，在其中1个对外SATA接口和对内SATA接口之间建立连接，形成飞行数据传输通道；
[0040] 状态判别器，与SATA通道控制器连接，当判断数据记录控制器处于记录状态时，在对内SATA接口和与数据记录控制器连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于记录飞行数据的数据传输通道，将飞行数据通过闪存控制器写入闪存芯片；当判断数据记录控制器处于卸载状态时，在对内SATA接口和与数据卸载设备连接的对外SATA接口之间建立连接，形成用于卸载飞行数据的数据传输通道，将闪存芯片中的飞行数据通过闪存控制器和SATA通道控制器读出到数据卸载设备；
[0041] 闪存控制器，具有SATA接口和闪存芯片接口。其中，通过SATA接口与SATA通道控制器连接，通过闪存芯片接口与闪存芯片连接。闪存控制器用于将由数据记录控制器发送的飞行数据在闪存芯片中进行写入和读取，并对闪存芯片进行空间管理。
[0042] 闪存芯片，用于对由数据记录控制器发送的飞行数据进行存储。
[0043] 本实施例的多通道飞行数据记录和卸载方法工作流程，如图2所示。该方法包括：系统上电，当状态判别器判断数据记录控制器处于记录状态时，将SATA通道控制器切换到用于记录飞行数据的数据传输通道，分别初始化DDR存储器和SATA接口，初始化完成后从闪存芯片中读取前次上电时现有记录数据的状态，保证后续记录数据不会破坏已有数据，当接收到新的飞行数据后，将数据保存到闪存芯片中，并且更新记录状态。当状态判别器判断数据记录控制器处于卸载状态时，将SATA通道控制器切换到用于卸载飞行数据的数据传输通道，初始化SATA接口，等待数据卸载设备进行数据读取。
[0044] 实施例2
[0045] 本实施例2的多通道飞行数据记录和卸载装置构成，如图2所示。该装置包括：作为数据记录控制器的FPGA、作为DDR存储器的DDR3SDRAM、作为SATA通道控制器的SATA切换芯片、作为状态判别器的电平检测模块、作为闪存控制器的SSD控制器和作为闪存芯片的NAND Flash芯片。FPGA通过航空插座与机载飞行数据采集设备连接。SATA切换芯片通过SATA连接器与数据卸载设备连接。
[0046] FPGA采用Xilinx公司的Zynq系列XC7Z045芯片。该芯片具有可编程逻辑单元、内嵌ARM处理内核、集成DDR存储接口和高速串行GTX接口。FPGA连接外部晶振作为时钟源输入。可编程逻辑单元可以实现EMIF和RS422等对外接口的功能定制，利用GTX接口实现SATA协议的数据传输功能，DDR存储接口与DDR3SDRAM连接完成数据缓存功能。
[0047] 航空插座选用J30J插座，支持EMIF接口、RS422接口以及电源信号的连接功能，同时便于该记录板的插拔。
[0048] SATA切换芯片采用NXP公司的CBTL02043A芯片，该芯片支持最高10GHz带宽的差分串行信号的2对1切换，可以最高满足SATA6Gbps的协议传输与通道切换。
[0049] 电平检测模块用于检测SATA连接器的连接状态。如果检测到SATA连接器处于高阻模式，即表示现在非卸载状态，则指示SATA切换芯片切换到记录通道；如果检测到SATA连接器处于连接模式，即表示现在为卸载状态，则指示SATA切换芯片切换到卸载通道，等待卸载设备的数据读取。
[0050] SSD控制器采用SMI公司的SM2246芯片。该芯片具备固态存储主控功能，能够支持SATA对外接口，同时对内连接多个NAND Flash芯片，完成数据高速存储功能。
[0051] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
