一种机载总线数据记录装置的制作方法

技术特征：
1.一种机载总线数据记录装置，该装置包括在主处理模块、存储模块、存储器pl_ddr_1、存储器pl_ddr_2和非易失存储器pl_nvram，其特征在于：所述主处理模块，采用sopc芯片，sopc芯片的pl端连接存储器pl_ddr_1、存储器pl_ddr_2和非易失存储器pl_nvram；同时pl端通过pcie总线与外部pcie桥片连接，外部pcie桥片与存储模块连接；pl端上运行的逻辑包括缓存管理逻辑、光纤接口逻辑、数据压缩逻辑和存储阵列管理逻辑；在数据记录时：缓存管理逻辑管理数据缓存区各缓存数据，数据缓存区包括数据收发缓存、数据压缩缓存和pl非易失缓存，数据收发缓存使用存储器pl_ddr_1，数据压缩缓存使用存储器pl_ddr_2，pl非易失缓存使用非易失存储器pl_nvram；缓存管理逻辑依次检查数据收发缓存中各接收缓存块的水位线，当接收缓存块中接收缓存条带数目超过预设水位线或最大时间时，由缓存管理逻辑启动dma传输，将数据缓存块中有效数据传输至数据压缩逻辑，触发数据压缩；缓存管理逻辑依次检查数据压缩缓存中各压缩缓存块的水位线，当数据压缩缓存块中数据水位线超过预先设定阈值时，由缓存管理逻辑触发存储模块写入操作；光纤接口逻辑按照配置定义的机载总线数据接收数据，并对数据进行解析、分类；分类后的数据在头部位置插入时标信息、帧编号和长度信息，处理后的数据被缓存至数据缓存区中对应数据类型的数据接收缓存块中；其中，数据接收缓存块由若干接收缓存条带组成，每一个条带缓存一帧接收数据；数据压缩逻辑在缓存管理逻辑触发接收数据缓存块dma传输时，接收数据收发缓存中分类区域的数据接收缓存块并进行压缩，压缩完成后的数据连续缓存至对应分类的数据压缩缓存块中；存储阵列管理逻辑在缓存管理逻辑触发存储模块写入操作时，并将数据压缩缓存中的压缩分类数据按顺序写入至对应分类的存储模块的存储空间。2.根据权利要求1所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于数据压缩逻辑遵循rfc-1952标准，使用的数据压缩处理带宽高于光纤接口数据峰值带宽，不同接收数据缓存块共用一个数据压缩逻辑，采用分时复用方式执行压缩过程。3.根据权利要求1所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于缓存管理逻辑按照ps_nvram中配置的接收缓存块的调度方式依次检查各接收缓存块的水位线，直至最后一个接收缓存块后重新开始，形成一条闭环；特殊的，对于会产生峰值数据的接收缓存块，接收缓存块的调度方式中增加该接收缓存块在闭环中的频次；缓存管理逻辑按照ps_nvram中配置的压缩缓存块的调度方式依次检查各压缩缓存块的水位线，直至最后一个压缩缓存块后重新开始，形成一条闭环。4.根据权利要求1所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于存储模块由数个nvme ssd组成存储阵列，对上呈现为一个大空间的逻辑硬盘；该逻辑硬盘按照参数配置被划分为多个分区，每个分区对应一种类型数据，一个分区内包含若干个文件数据块，每个文件数据块大小为与压缩缓存块中水位线保持一致，并为nvme ssd逻辑块大小的整数倍。5.根据权利要求1所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于数据收发缓存是由若干个接收数据缓存块和一个数据发送缓存块组成，每个接收缓存块由若干个接收缓存条
带构成，每个接收缓存条带可存放该类型数据一帧数据，包括时标、帧号和长度信息；光纤接口逻辑将接收、解析、处理后的数据存放至对应的缓存条带；数据压缩缓存由若干个压缩缓存块组成，压缩缓存块数目与接收缓存块一致，每个压缩缓块大小根据ps_nvram中的数据压缩缓存参数配置。6.根据权利要求1所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于还包含非易失存储器ps_nvram；sopc芯片ps端连接外部非易失存储器ps_nvram，对pl端的光纤接口逻辑、缓存管理逻辑、数据压缩逻辑、存储阵列管理逻辑以及数据收发缓存区、数据压缩缓存区和存储模块的配置是由主处理模块的ps端根据ps_nvram中的逻辑功能及参数配置信息来实现，详细配置如下：为光纤接口逻辑配置机载总线数据传输定义、数据类型n、单帧长度l和传输速率r；数据接收缓存中接收缓存块和数据压缩缓存中压缩缓存块的个数均为n；各接收缓存块中接收缓存条带大小为l “时标信息、帧编号和帧长度信息”的长度，接收缓存条带的数目根据pl_ddr1空间大小及数据类型调整，或配置为默认值；压缩缓存块大小根据pl_ddr2空间大小及数据类型调整，或配置为默认值；配置存储阵列管理逻辑的功能模式，jbod或raid 0模式；配置存储模块中的存储空间分区数目为n 1，根据不同类型数据的传输速率、单帧长度、压缩率和单次最大传输时长，计算存储空间各分区大小，并保留一定余量；按照各分区空间大小，划分存储模块逻辑空间，设置各逻辑空间起始和截止块地址；配置接收缓存块的调度方式和水位线，或默认按照接收缓存块编号依次调度；每个接收缓存块的水位线单独设置，或配置为默认值；配置数据压缩缓存块的水位线，或配置为默认值；配置接收缓存块和压缩缓存块刷新最大时间，或配置为默认值；完成配置的数据，按照特定格式生成配置文件，由地面站或其他设备加载至记录装置并贮存于ps_nvram中，并同步更新ps_nvram中配置文件更新标识信息；记录装置上电时，由ps端arm内核加载ps_nvram中的逻辑功能及参数配置信息，并根据此信息初始化逻辑功能；首次配置时，配置文件更新标识为真，ps端arm内核将更新全部上述配置信息，同步更新pl_nvram中的数据块索引，并置配置文件更新标识为假；除首次配置或重新更新配置外，记录装置上电时仅配置除存储模块分区、逻辑块地址信息外的其他配置信息。7.根据权利要求6所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于所述ps_nvram的逻辑功能及参数配置信息是由系统人员根据机载总线上的数据流类别、数据流大小、装置运行时间、数据压缩能力和存储阵列管理模式，预先计算机载总线上各数据需要的存储空间大小、数据收发缓存大小和数据压缩缓存大小，并根据该数据对存储模块空间、数据收发缓存区域空间、数据压缩缓存区域空间、缓存触发方式和存储阵列模式进行规划，生成相应的配置文件并烧录至装置ps端非易失存储介质ps_nvram中。8.根据权利要求1所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于存储模块中还包括一个文件索引分区；缓存管理逻辑根据存储模块空间分配信息提取各分配空间起始块地址、终止块地址数据并存储至pl端pl_nvram中；
缓存管理逻辑在启动dma传输触发数据压缩时，缓存管理逻辑记录该数据块的起始和截止时间；缓存管理逻辑在触发存储模块写入操作时，缓存管理逻辑根据压缩时记录的数据块起始和截止时间，计算数据压缩缓存块中此次待写入存储模块的数据起始和截止时间，并更新位于pl_nvram中的文件索引信息；其中，文件索引信息的为当前数据块头地址、尾地址、覆盖标识f、该分区数据块范围以及各数据块起始时间、截止时间；缓存管理逻辑每隔一段将pl_nvram中的文件索引信息写入存储模块的文件索引分区中，写入方式为覆盖写。9.根据权利要求8所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于当存储模块的某分配空间被写满时，存储阵列管理逻辑将新数据重新从该分配空间头部写入，并由缓存管理逻辑更新pl_nvram中数据头地址、尾地址及循环写标识。10.根据权利要求8所述的一种机载总线数据记录装置，其特征在于在数据检索和下传时，光纤接口逻辑接收到数据检索命令后转发至ps端由应用软件处理；应用软件解析检索命令，确认检索数据类型和时间段信息；应用软件扫描pl_nvram中对应类型数据的文件索引信息，找到文件索引信息对应时间的数据块信息；应用软件将数据块信息写入存储阵列管理逻辑特定寄存器，并触发读操作；存储管理阵列逻辑在当前操作完成后，立即进行数据读取，并将读取的数据存至数据收发缓存中的发送缓存块中；缓存管理逻辑监测到数据发送缓存块中有数据，触发光纤接口逻辑将发送缓存中数据发出。

技术总结
本发明公开了一种机载总线数据记录装置，包括在主处理模块、存储模块、存储器PL_DDR_1、存储器PL_DDR_2和非易失存储器PL_NVRAM，主处理模块，采用SoPC芯片，SoPC芯片的PL端连接存储器PL_DDR_1、存储器PL_DDR_2和非易失存储器PL_NVRAM；同时PL端通过PCIe总线与外部PCIe桥片连接，外部PCIe桥片与存储模块连接；PL端上运行的逻辑包括缓存管理逻辑、光纤接口逻辑、数据压缩逻辑和存储阵列管理逻辑。该装置通过逻辑方式实现数据接收、压缩和存储阵列功能，极大提高了数据存储的效率。极大提高了数据存储的效率。极大提高了数据存储的效率。


技术研发人员：盘勇军 曲国远
受保护的技术使用者：中国航空无线电电子研究所
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2022/2/8