УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Полезная модель относится к информационно-измерительной технике, а именно, к средствам цифровой записи иараметрических, речевых или иных данных в твердотельный энергонезависимый накопитель информации бортового устройства регистрации, используемого для диагностики состояния объекта, например, транспортного средства, и оценки действий обслуживающего персонала (экипажа).
Известно устройство для сбора и регистрации информации многоканальной системы регистрации параметров МСРП-А-01, использующее магнитную ленту (см. Автоматизированная обработка полетной информации. Под ред. В.Н.Букова, М., Воениздат, 1995г., стр.87-92), в котором регистрируемую информацию записывают на магнитный ленточный носитель, имеющий 8 дорожек записи. При достижении конца дорожки приводной механизм реверсируется и переключается на следующую дорожку. После последовательного заполнения всех дорожек запись осуществляют вновь на первую дорожку путем замещения предыдущей записи, образуя тем самым непрерывную запись по кольцу. Конец предыдущей записи определяют механически по месту остановки магнитного носителя. Маркировка начала каждой регистрации не предусмотрена, а принадлежность записи определяют по опознавательным данным (по номеру рейса, по дате и времени суток, т.е. по служебной информации, содержащейся внутри параметрической).
Это устройство содержит коммутатор аналоговых параметров, подключенный через согласующее устройство к преобразователю частота-код (ПЧК), а также нормализатор переменного тока, нормализатор напряжения и усилитель-нормализатор ми;шивольтовых сигналов, соединенные через устройство масштабирования с преобразователем напряжение-код (ПНК). Результат преобразования входных сигналов в последовательном коде от ПЧК и в параллельном двоичном коде от ППК вместе с информацией о последовательных кодах (ПК) и разовых командах (РК) подается в устройство сбора данных (УСД) вместе с опознавательными данными и значением текущего времени, поступающими через преобразователь кодов с пульта управления. Все устройства управляются устройством программного управления, соединенным с первым
2 О 031.Z 11 4 О
GO ID 9/00 G06F 3/06
синхронизатором. Для приема последовательных кодов устройство содержит два приемника ПК, два устройства переадресации, формирователь адреса и два запоминающих устройства (ЗУ), управляемых вторым устройством управления, которое, в сиою очередь, управляется вторым синхронизатором, согласованным с первым. Выходной информационный поток из ЗУ по команде из устройства управления поступает во второе устройство сбора данных.
Это устройство характеризуется большими аппаратурными затратами и низким уровнем программного обеспечения, что приводит к увеличению массогабаритных показателей и снижению быстродействия и надежности работы устройства, связанных с наличием движущихся и изнашивающихся деталей. Кроме того, как и другие устройства записи на магнитную ленту, оно обладает малой информационной емкостью и скоростью.
Известно устройство ввода информации для записи данных в твердотельный накопитель по патенту РФ .№ 2097825, СЮбР 3/06, 1996г., содержащее блок предварительной обработки информации, входы которого являются входами устройства, соединенный двусторонней связью с микроЭВМ, схему индикации объема информации, блок памяти, также соединенный двусторонней связью с микроЭВМ, блок управления питанием, подключенный к блоку питания, и схему контроля питания для формирования сигнала прерывания записи регистрируемой информации при снижении напряжения питания ниже допустимого. Блок памяти в устройстве вьшолнен съемным в виде карты памяти.
Для записи полетной информации на карту памяти после включения питания входные параллельные информационные коды в сопровождении тактовых импульсов подают на вход блока предварительной обработки информации, где их стробируют (синхронизируют), производят предварительную побайтовую упаковку и буферизацию входной информации и, по мере ее поступления, записывают поочередно в одно из двух оперативных запоминаюпщх устройств (ОЗУ) до их заполнения. Затем с помощью процессора и контроллера, входящих в состав микроЭВМ, регистрируемая информация считывается из ОЗУ, проверяется и записьшается в виде файла в блок памяти устройства (накопитель) до его заполнения, после чего запись останавливается. Состояние устройства при этом визуализируется на индикаторах лицевой панели корпуса устройства, а объем заполнения блока памяти (в процентах к его полному объему) отображается схемой индикации объема информации.
Это устройство записи позволяет несколько повысить скорость регистрации данных и упростить процесс их дальнейшей обработки, а также контролировать возможное время регистрации, чтобы избежать потерь информации. В то же время возможный объем записываемой информации в этом устройстве ограничивается техническими характеристиками (объемом) карты памяти, и при длительном полете летательного аппарата может возникнуть необходимость в ее замене, что снижает функциональные возможности устройства записи.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для цифровой записи информации, реализованное в виде твердотельного бортового накопителя типа ТБН-К-4 (см. Руководство по технической эксплуатации МИВЮ.794121.003, АО НПО Нрибор, 1998г.). Носителем информации в этом устройстве также служит электронная карта памяти. При этом запись информации от каждого входа устройства производят в отдельные соответствующие им блоки памяти накопителя информационными массивами определенной длины. После заполнения каждого блока памяти продолжают запись информации взамен ранее записанной информации с образованием так называемого кольца. Для маркирования конца записи в кольце после записи каждого массива информации записывают массив единиц, длина которого существенно превьщтает массив полезной информации (в частности, при длине массива полезной информации 512 байт длина массива единиц составляет примерно 2 килобайта); при этом каждый следующий массив информации и сопровождающий его массив единиц записывают взамен предьщущего массива единиц. Таким образом, в записи информации, принимаемой от каждого входа, присутствует единственный массив единиц, относящийся к последнему записанному массиву информации, что позволяет при включении питания накопителя обнаруживать адрес окончания предьщущей записи путем нахождения массива единиц.
После выключения питания накопителя по тем или иным причинам и последующем его включении запись очередного массива информации в блок памяти продолжают с того места, где была прервана предьщущая запись. При этом предварительно в блоке памяти находят начальный адрес массива единиц, начиная с этого адреса записывают массив нулей длиной 512 байт для маркировки начала записи данного включения, а затем очередной массив информации.
поступающей информации, связанное двусторонней связью с микроЭВМ, а также индикатор состояния устройства и блок питания со схемой его управления. С выхода микроэвм, включающей процессор и контроллер, соединенные внутренней щиной, регистрируемая информация подается в твердотельный накопитель (на электронную карту памяти), в котором вьщелены блоки памяти по количеству входов устройства.
Однако в таком устройстве необходимость записи массива единиц после регистрации каждого массива информации снижает реальное быстродействие записи. При этом возможность снижения этих потерь за счет увеличения длины массива информации отсутствует, поскольку при неожиданном выключении питания теряются все данные, подготовленные для записи, но не записанные на электронную карту, т.е. чем длиннее установленный массив полезной информации, тем больщая часть данных может быть потеряна. Уменьщение длины массива единиц также невозможно, т.к. эта длина определяется необходимостью отличить границу записи от максимально возможной последовательности единиц в полезной информации.
Кроме того, после включения питания для определения начального адреса записи поступающих на входы накопителя новых данных необходимо произвести поиск массива единиц в каждом блоке памяти. С ростом емкости электронных карт памяти время поиска этого массива единиц, то есть время приведения устройства в состояние готовности к работе, пропорционально увеличивается, и при значениях емкости более 1 Гбайта может достигать десятков минут. Это недопустимо с точки зрения его функционального назначения и тем самым ограничивает возможность применения в известном устройстве электронных карт памяти больщой емкости.
Одним из недостатков известного устройства является и отсутствие возможности непосредственно, без расщифровки накопленной информации, синхронизировать по времени массивы данных, записанные от разных входов накопителя. Кроме того, запись данных на электронную карту памяти не сопровождается записью каких-либо дополнительных данных, устанавливающих правильность вьшолнения этой записи, что может привести к неконтролируемому снижению достоверности записи.
Полезная модель решает задачу повьппения быстродействия записи информации в твердотельный накопитель, снижения времени поиска границы записи после включения питания, синхронизации массивов данных, повьппения достоверности записи информации.
Для этого в устройстве для записи цифровой информации, содержащем блок предварительной обработки информации с одним или несколькими входами, которые являются входами устройства, микроЭВМ, связанную двусторонней связью с блоком предварительной обработки информации, твердотельный накопитель информации с вьщеленными в нем блоками памяти по количеству входов устройства, соединенный двусторонней связью с выходом микроЭВМ, и блок питания, твердотельный накопитель снабжен дополнительно сформированным в нем блоком памяти поиска, подключенным двусторонней связью к микроЭВМ и предназначенным для поиска конца предыдущей записи с помощью записи служебной информации в виде номера включения накопителя и адреса начала записи с осуществлением записи по кольцу.
При этом твердотельный накопитель информации вьшолнен в виде электронной карты памяти на микросхемах флэщ-памяти, а микроЭВМ вьшолнена в виде процессора, подключенного двусторонней связью к контроллеру.
Блок предварительной обработки информации в устройстве вьшолнен в виде приемников-преобразователей в количестве, соответствующем числу входов устройства, подключенных к контроллеру обмена, соединенному двусторонней связью с буферным устройством, и регистра сигналов состояния, вход которого подключен к выходу контроллера обмена.
Кроме того, для контроля технического состояния накопителя он дополнительно снабжен сформированным в нем блоком памяти ошибок, также соединенным двусторонней связью с микроЭВМ.
Полезная модель поясняется чертежами, где на Фиг.1 показана структурная схема заявленного устройства, на Фиг.2 - структурная схема блока предварительной обработки информации.
Устройство для записи цифровой информации содержит блок 1 предварительной обработки информации, имеющий один или несколько входов для приема информации, которые одновременно являются входами устройства. В заявленном устройстве блок 1 вьшолняет функцию устройства согласования и формирования сигналов и предназначен для приема, преобразования и буферизации входной информации.
К блоку 1 подключена двусторонней связью микроЭВМ 2, содержащая процессор 3 и контроллер 4 накопителя, связанные между собой общей шиной. Процессор 3 предназначен для приема накопленной в блоке 1 информации, формирования ее в информационные блоки определенной длины, включающие как рабочую, так и
служебную информацию, и их запись в соответствующие номеру входа блоки памяти накопителя с помощью контроллера 4. Кроме этого, в функции контроллера 4 входит также проверка правильности записи информации в накопитель и передача в процессор 3 сообщения об ошибках записи.
К выходам микроэвм 2 через контакты контроллера 4 подключен двусторонней связью твердотельный накопитель 5, вьшолненный, например, в виде электронной карты на микросхемах флэш-памяти. Конструктивно накопитель 5 вьшолнен съемным и подключен к контроллеру 4 с помощью разьема.
В вариантах исполнения накопитель 5 может быть вьшолнен не только в виде электронной карты памяти, но также в виде блока памяти, состоящего из одной или нескольких микросхем со схемой их управления, в виде твердотельного диска и т.п.
В зависимости от количества входов устройства в накопителе 5 сформировано (вьщелено) соответствующее количество зон для записи входных данных - блоков памяти 6. Кроме них в накопителе 5 дополнительно сформированы два служебных блока памяти: блок памяти поиска 7 и блок памяти ошибок 8, которые так же, как и остальные блоки памяти, имеют двустороннюю связь с микроЭВМ 2.
К одному из выходов блока 1 предварительной обработки информации подключен также индикатор состояния 9, который размещается на лицевой панели устройства и предназначен для индикации готовности накопителя 5 к регистрации информации.
Питание всех блоков устройства осуществляется от блока питания 10, подключенного к внешней ншне питания (на чертеже не показана) напряжением +27В, формирующего на выходе два уровня напряжения: +5В и +15В. К выходу блока питания 10 подключен модуль И обогрева, для электропитания которого предусмотрен отдельный вход, подключенный к внешней шине питания.
Напряжение питания на выходе блока 10 может иметь и другие значения, которые, так же как наличие электрообогрева или охлаждения, определяются условиями эксплуатации накопителя и примененной в устройстве элементной базой.
Блок 1 предварительной обработки информации содержит приемникипреобразователи 12 в количестве, соответствующем числу входов устройства, выходы которых подключены к контроллеру 13 обмена, а также буферное устройство 14, соединенное двусторонней связью с контроллером 13, и регистр 15 сигналов состояния, вход которого подключен к выходу контроллера 13, а выход - ко входу индикатора состояния 9.
приемники-преобразователи 12 предназначены для логического и/или электрического преобразования входной информации в формат, пригодный для дальнейшей обработки в данном устройстве. Так, например, в заявленном устройстве производится преобразование из двуполярных адресных и безадресных последовательных кодов в униполярные последовательные коды. Контроллер 13 обмена служит для управления работой всех узлов блока 1, для записи и чтения информации из буферного устройства 14, для осуществления обмена данными с микроЭВМ 2, а также управляет работой индикатора 9 через регистр 15 сигналов состояния. Буферное устройство 14 представляет собой обычное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
Устройство работает следующим образом.
После включения устройства информация, принимаемая от каждого входа устройства, поступает в блок 1 предварительной обработки информации, где она с помощью соответствующих приемников-преобразователей 12, подключенных к каждому из входов, преобразуется на логическом и электрическом уровнях до вида, пригодного для дальнейшей обработки, т.е. в упомянутые вьшхе униполярные последовательные коды, и записывается в буферное устройство 14 с помощью контроллера 13 обмена.
Через порт данных микроЭВМ 2 процессор 3, в соответствии с заложенной в нем программой, считьшает накопленную информацию из буферного устройства блока 1 по каждому из входных каналов, компонует из нее информационные блоки определенной длины, содержащие фиксированное число байтов, добавляет байты служебной информации и передает полученную информацию по шине на контроллер 4, который обеспечивает ее запись в соответствующие номеру входа блоки памяти 6 накопителя 5 с одновременной проверкой правильности записи.
При выключении питания процессор 3 прекращает запись регистрируемой информации с сохранением данных, записанных на этот момент на карту памяти, а информация, находящаяся в буфере блока 1 предварительной обработки, в накопитель не записывается.
Перед первой установкой накопителя 5 в устройство записи и при изменении количества входных информационных потоков карту памяти форматируют и подготавливают, формируя в ней :онкретное количество блоков памяти 6 входных данных. При этом каждому входу устройства и соответствующему ему блоку памяти 6 присваивают номер, далее называемый номером входа.
Запись производят массивами определенной длины (в заявленном устройстве, например, эта длина равна 512 байт), причем после заполнения каждого блока памяти 6 последующие информационные массивы записывают взамен ранее записанных с образованием кольца.
Каждый массив, кроме входной информации, содержит также номер включения. Порядковый номер включения при записи на вновь отформатированную карту памяти устанавливают равным О и далее циклически увеличивают на 1 при каждом включении, пропуская значение 0. Таким образом, нулевое значение номера включения имеет только вновь отформатированная карта памяш.
Номер цикла используют при длительной записи без выключения питания накопителя. Для определения многократности прохождения кольца в блоке памяти в течение одного включения накопителя число полных проходов по кольцу обозначают номером цикла и записывают в блок памяти поиска 7 в виде служебной информации, дополняющей номер включения накопителя. При этом порядковый номер цикла при каждом включении устанавливают равным нулю, а далее при замыкании кольца записи, когда начальный адрес записи очередного массива совпадает с начальным адресом записи первого массива, номер цикла увеличивается на 1.
Таким образом, после включения устройства, помимо записи в блоки памяти 6 информации, поступающей на его ЕХОДЫ, в блок памяти поиска 7, сформированный в накопителе 5, записывают служебную информацию, содержащую номер включения, общий для всех блоков памяти 6 входных данных, и адрес начала записи информации на карте памяти от момента включения. Если в процессе записи накопитель принимает информацию от нескольких входов и записывает ее в соответствующие им блоки памяти 6 входных данных, то в блок поиска 7 записьтают соответствующее число информационных массивов, содержащих адрес начала записи информации для каждого блока памяти входных данных.
Перечисленную служебную информацию записывают в блок поиска 7 также с образованием кольца. Последнюю запись в кольце отмечают массивом единиц, длина которого существенно превьщ1ает длину единичного информационного массива.
Перед началом текущей записи осуществляют поиск конца записи при предыдущем включении путем обнаружения в блоке памяти поиска 7 порядкового номера предыдущего включения и начальных адресов записи в каждом информационном массиве, проверки наличия по заданному адресу информационного массива с указанным
порядковым номером предыдущего включения. Затем в направлении записи производят пошаговый поиск информационного массива с другим номером включения, и при его обнаружении конец записи предыдущего включения считают расположенньм внутри последнего шага, а дальнейший поиск производят последовательно сужающимися шагами.
При этом длина первого шага при пошаговом поиске конца записи предыдущего включения не должна превьппать длины суммарного массива информации, принимаемого при максимальном числе разрешенн .к номеров включения. Такая длина шага заведомо короче полного цикла перебора номеров включения даже в случае записи только одного массива информации при каждом включении питания накопителя, что гарантирует правильное обнаружение конца предыдущей записи.
Для синхронизации данных, накапливаемьк в разных блоках памяти накопителя, т.е. поступающих от разных входов устройства, для всех блоков памяти в течение одного включения используют один и тот же (одинаковый) номер включения независимо от наличия или отсутствия информации на любом из этих входов. При этом необходимость проведения дополнительной обработки накопленной в этих блоках информации исключается.
В процессе работы устройств правильность записи информации на карту памяти контролируют с помощью дополнительно сформированного в накопителе служебного блока памяти ошибок 8. При обнаружении ошибки записи массива информации его запись повторяют в следующую зону карты памяти, а в блок ошибок 8 записьшают такие данные, как номер включения, номер входа, начальный адрес массива информации с обнаруженной ошибкой. Накопленное в блоке ошибок 8 количество записей является показателем технического состояния карты памяти.
Таким образом, заявленное устройство для записи информации с вьщеленными в нем двумя дополнительными блоками памяти позволяют существенно повысить эффективность работы устройства за счет повьппения быстродействия записи ш:формации, уменьшения времени поиска границы последней записи после включения питания и синхронизации массивов данных, а также повьшхения достоверности записи информации.