مع تطور تكنولوجيا الفضاء، والاعتماد على معدل تخزين البيانات ونقلها على متن الطائرة، لتحقيق أعلى قدر من الدقة في المطالبة . من أجل حل مشكلة سرعة عالية وموثوقية عالية في الفضاء حالة استشعار تخزين البيانات مرنة قاسية، تخزين اكتساب إشارة وحدة التناظرية تصميم أجهزة الاستشعار الرئيسية، وتجهيز ومركز التحكم في نظام FPAG، والمدعوم من بطارية ليثيوم، بحيث الجهاز يمكن أن تعمل بشكل مستقل. جمع إشارة تناظرية باستخدام AD7091R الاستشعار، وتخزينها في ذاكرة فلاش من FPGA. والذي يستخدم فلاش تكنولوجيا الطاقة ذاكرة استمرار، حتى لو كان انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ حتى أن أجهزة الاستشعار يمكن حماية تزال كاملة من البيانات، في حين USB المسؤول عن تحميل البيانات المخزنة الطاقم الأول لتحقيق تحليل ومعالجة البيانات . تصميم الجهاز الصغير يتبع، موحدة، ويمكن أن تصمد أمام أكبر حمولة تأثير خارجي، في حين تحقيق تخزين البيانات عالية السرعة .
1 التصميم العام
بيانات الاستشعار حتى في أنواع مختلفة من حالات الطوارئ (مثل، انقطاع التيار الكهربائي) يجب أن يتم تخزينها بدقة في الجهاز. كل الأمور في الاعتبار، ويتكون الجهاز من شكل أسطواني، دائرة نصف قطرها السطح السفلي 50 مم، ارتفاع 60 مم، ويجب أن يكون أقل من الأبعاد الداخلية من لوحات الدوائر الالكترونية.
مبدأ التصميم العام هو مبين في الشكل (1). مع الأخذ بعين الاعتبار نظام للذهاب من خلال تأثير كبير على الدور المتوقع لتسريع سرعة الطيران، وحجم عملية التأثير في بعض الأحيان الذروة يمكن أن تصل إلى أكثر من 20000 غ (ز هو تسارع الجاذبية)، ومدة العمل ضمن عشرات من ميلي ثانية، جنبا إلى جنب مع قنبلة داخل الفضاء متطلبات شكل النظام، وينبغي اختيار رقاقة صغيرة بقدر الإمكان ولها جيدة مضادة للتدخل، حيث تستخدم XILINX FPGA رقاقة المصنعة XC3S1400AN، واستخدام حزمة BGA حجم أصغر، وجهاز استشعار باستخدام اكتساب إشارة تناظرية AD7091R MSOP -10 مجموعة صغيرة، مع الأخذ بعين الاعتبار طاقة البطارية ليثيوم دفعة رقاقة التعبئة والتغليف المشاكل واستخدام TPS63002 . منذ متطلبات الطاقة لFPGA 3.3 V و 1.2 V، والجهاز كله تستخدم في الغالب في 3.3 V امدادات التيار الكهربائي للرقاقة، رقاقة لتحويل الطاقة باستخدام TPS70345 نظام الطاقة. ويتم تنفيذ إشارة دائرة تكييف أساسا بعد الضغط الجزئي، ثم تلت ذلك، باستخدام حزمة AD823 أصغر. وبالنظر إلى طول 2 ساعة الجهاز تشغيل الإشارات التي تم جمعها من النظام بأكمله كل السلطة، وAD7901R كل 200 ميكرو ثانية الحصول على البيانات مرة، وكمية البيانات من 2 ساعة إلى 411،987 MB، لتلبية متطلبات التخزين للنظام، واختيار فلاش سامسونج بعد 4 GB NAND من نوع فلاش مساحة الذاكرة - K9WBG08U1M رقاقة .
2 تصميم الأجهزة
2.1 تصميم الدوائر امدادات الطاقة
نظام اختبار على متن التخزين في ظروف الفضاء الضيقة قاسية، وارتفاع درجة الحرارة، وارتفاع الضغط، والتأثير الكبير، وما إلى ذلك، لضمان نظام المعدات إمدادات الطاقة في ظروف قاسية لا تزال لديها موثوقية عالية، وإمدادات الطاقة بطارية ليثيوم من النظام وUSB تكوين بالطاقة. وضع مزدوج امدادات الطاقة يمكن أن تحسن موثوقية الجهاز، وبطارية ليثيوم لن يؤثر على دقة البيانات في حين أن مشكلة أثناء عملية نقل البيانات.
استخدام دائرة العزلة عندما L5V (USB5V) امدادات الطاقة، وهو ما يعادل الصمام الثنائي إلى OFF، في حين أن الفولتية لاحقة يمكن منعها من التسلل. بعد الجهد من الجهد الصمام الثنائي يقلل من 5 V، لوحات الدوائر الالكترونية إمدادات الطاقة ليست طبيعية، وبالتالي فإن رقاقة من خلال الجهد عزز يرتفع إلى 5 V. ثم تحويلها إلى 5 V و 1.2 V 3.3 V TPS70345، وتوفير الطاقة للFPGA ودوائر أخرى.
2.2 USB تصميم الدوائر الواجهة
ليس فقط باعتبارها واجهة USB إلى جهاز الكمبيوتر مفتاح تحميل البيانات، ولكن من المهم أيضا لوحة الدوائر إمدادات الطاقة. مع الأخذ بعين الاعتبار الاحتياجات الفعلية وكمية البيانات، وFT232H اختيار رقاقة ، وسرعة نقل المسلسل من 480 ميجا بايت / ثانية، USB محددة مخطط الرسم البياني هو مبين في الشكل 2. USB كابل واجهة لتحميل البيانات الادخار وأكثر ملاءمة، وتعزيز براعة الجهاز بأكمله. USB إمدادات الطاقة ولكن أيضا يوفر الموارد، حيث وC40 و C41 لغيرها من مرشح USB5V الجهد، ولوحة الدوائر تغذية طاقة أكثر استقرارا.
2.3 A / D اكتساب تصميم الدوائر تكييف
A / D رقاقة تحويل علاقة مباشرة دقة أخذ عينات من النظام، وظيفتها هي لجمع المتحولين نظام الإشارات التناظرية إلى الرقمية. A تحويل رقاقة / D باستخدام 1 ميجا بايت / ثانية، منخفضة للغاية القوة، AD7091R، واقتناء 12 بت وعملية التحويل باستخدام معدل أخذ العينات من CONVST السيطرة الرئيسية، وتحويل كامل يتطلب 650 نانو ثانية. عند استخدام مصدر الجهد إشارة الخارجية، والطاقة AD7091R المطلوب من وضع توفير الطاقة 100 ميكرو ثانية، A / D عملية التحويل تستغرق 250 ميكرو ثانية . قبل اشارات استشعار التناظرية إلى تحويل A / D، لأن الجهد هو أعلى من A / D تحويل رقاقة الجهد التشغيل، بعد احتياجات تكييف لدخول التحويل. AD823 إشارة تناظرية تنفيذ تطبيقات تكييف يتبع الفاصل الجهد، ثم اتبع، بحيث إشارة أكثر دقة. تكييف الدائرة هو مبين في الشكل.
السيطرة تصميم منطق 3
السيطرة استمرار المخزون 3.1 السلطة
عندما يكون النظام الصاروخي إلى العمل، بسبب عدم اليقين البنية الداخلية المعقدة والبيئة الخارجية مثل وجود انقطاع التيار الكهربائي لحظة في بعض الأحيان يحدث، وهذا الوضع يؤدي إلى البيانات المخزنة في سجلات تغطي بعد استرداد السلطة.
تهدف البيانات المسجلة يتم الكتابة المقترحة على قيد الحياة من تقنية استنادا إلى كل بت من البيانات الأولية من شريحة الذاكرة، ورقاقة يتم مسح كل البيانات الداخلية من نفس 1، من غير المرجح البيانات المخزنة 1 هذه الحالة، يتم تسجيل البيانات عن طريق البحث في عملية FF اكتمال عنوان كتلة يفحص خارج.
عملية تسجيل البيانات هي: (1) للتحقق من كتلة صالح، (2) محو بنات صالحة، (3) البيانات المسجلة في كتلة صحيح المقابلة، يتزايد عنوان كتلة من دورة واحدة. إذا كان أي خطوة في التقدم للخارج السلطة خطوة، ثم كتلة بيانات ثلاثة أو الكتلة التالية يجب أن تكون موجودة في قسم كتلة FF، إذا كانت القضية المعدات لقاء غير متوقع انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ، على السلطة مرة أخرى بعد الانتهاء من التفتيش، يجوز للجهاز أداء عملية FF بحث من قبل كتلة من حيث نهاية الاستحواذ السابق من البيانات المخزنة في البيانات مرة أخرى، لتجنب تسجيل تغطية البيانات، وتحسين كفاءة المعدات، لاستيعاب بيئة أكثر تعقيدا. في حين تخزين عملية متداخلة مزدوجة الصفحة وضعية التشغيل برنامج سرعة الذاكرة الزيادة، قد تكون مطابقة سرعة الذاكرة بحيث نسبة الاستحواذ A / D.
FF اكتشاف كتلة من المخطط الانسيابي هو مبين في الشكل. خصائص إعداد - فلاش، وإيجاد كتل FF لها تستمر لتخزين البيانات بعد ظائف الناجين من الحوادث كعنوان الذاكرة بدءا، لضمان سلامة البيانات استشعار المسجلة.
3.2 متداخلة من صفحتين البرمجة
فلاش لجهاز واحد فقط في الوقت نفسه العمل، لذلك في كل مرة يجب أن يتم تحميل البيانات إلى الانتظار لTPROG كاملة ، والذي حد سرعة الكتابة 4 كيلو بايت / (25 نانوثانية 4096 + 200 ميكرو ثانية) = 12.96 ميغا بايت / ثانية.
معشق المزدوج تدفق البرنامج الصفحة ما يعادل وضعية التشغيل لكل طائرة، بالمقارنة مع مزدوجة البرمجة وضع صفحة والبرمجة ذات السطحين أكثر بكثير تحسين سرعة البيانات المخزنة، كتبه block0 plane0 من chip1 مسبق الصفحة 0، تليها إعادة كتابة أول الكتابة 0 تجسيد block1 من chip1 plane1 عندما chip1 plane0 مرة أخرى، في زمن قدره 25 نانو ثانية 4 096 = 7716.8 ميكرو ثانية؛ وبالفعل أكبر من 716.8 ميكرو ثانية TPROG الحد الأقصى النظري من 700 ميكرو ثانية، بحيث لا يؤثر على العملية مرة أخرى plane0 block0 من chip1. يتجنب هذا النهج تأثير سرعة TPROG الوقت البرمجة المخزنة، يمكن أن تصل سرعة الكتابة نظريا 40 MB / ثانية، و/ اكتساب سرعة كافية A D. معشق فلاش مزدوجة برنامج صفحة تدفق عملية الرسم البياني هو مبين في الشكل (5).
3.3 A / D منطق السيطرة
التي يسيطر عليها جهاز FPGA هو مدعوم على والإمدادات FPGA الطاقة على أساس عمل أجهزة الاستشعار. بعد السلطة حتى الجهاز، بدء AD7091R الأول A / D التحويل. حيث من مستوى عال إلى مستوى منخفض، التي لبدء التحويل A / D. وسائل إخراج البيانات تحت سيطرة SCLK و. DB11 على حافة السقوط، وDB0 إلى DB10 هو حافة السقوط من بيانات الناتج SCLK، بعد الانتهاء من إخراج البيانات الماضي، يعود SDO إلى مقاومة عالية. بعد كل بيانات الناتج، SCLK التباطؤ المنخفض، لضمان دقة البيانات، والعملية كلها تستغرق 650 نانو ثانية. يفصل المنطق هو مبين في الشكل. إذا تم إجراء التحويل، ومن ثم إلى أسفل، وتكرار الدورة.
4 النتائج وتحليل الاختبار
المؤشرات الفنية القائمة على الحصول على البيانات وحدة تخزين لفحصها، لبناء الحصول على البيانات عالية السرعة وحدة التخزين إلى قائمة بذاتها اختبار اختبار مقاعد البدلاء، منصة الاختبار بالكامل من محطة أرضية، وقراءة البيانات جهاز، برامج الكمبيوتر، واختبار شبكة الكابل لفحصها وحدة الذاكرة الاستحواذ.
بعد تشغيل الجهاز بدء أخذ عينات من إشارة الاستشعار، ومن ثم الخروج بعد فترة من الزمن. بعد 2 دقيقة وتشغيله مرة أخرى، والعودة إلى تحليل البيانات التي حصل عليها، من خلال تحديد ما إذا كان إطار النهاية "EB90" والفرز الإطار، دقة البيانات يمكن تحديد، أظهرت البيانات في الشكل. وحدة حلها بنجاح المشكلة من وحدة تخزين البيانات نظرا لإعادة سجل بعد انقطاع التيار الكهربائي أو مفتاح الطاقة سيتم الكتابة فوق البيانات الأصلية أثناء التخزين سرعة وحدة وصلت 30.72 MB / ثانية، وتمكن تخزين سريع والبيانات في الوقت الحقيقي يتم تخزينها.
5. الخاتمة
وتقترح هذه الورقة إمدادات الطاقة المزدوجة طريقة، واصلت السلطة جود ومتداخلة تقنيات البرمجة صفحة مزدوجة أساس الحصول على البيانات وحدة التخزين، وحدة لتحقيق وظيفة المقصود، الحل الناجح للجهاز للحصول على البيانات لأن الجهاز إلى انقطاع التيار الكهربائي ليست دقيقة ويتضمن الجهاز البيانات في الوقت الحقيقي المخزنة في نفس الوقت، ومزايا سرعة التخزين السريعة. صغيرة الحجم الكلي للوحدة، وارتفاع متكاملة، مع القدرة على التكيف البيئي ممتازة، ويمكن أن تعمل في بيئات قاسية لفترة طويلة. هذه الوحدة هي ضرورية لتركيب عدد كبير من أجهزة الاستشعار وجزء اكتساب يتطلب وقتا طويلا، ويمكن توفير جهاز ذاكرة فلاش على متن الطائرة كميات كبيرة من البيانات.
مراجع
لى Junhao، البيلي شيا، في تصميم الرئة وتنفيذ متعدد القنوات عالية السرعة نظام أمن نقل البيانات التكنولوجيا الالكترونية، 2018،44 (9): 125-128.
الحصول على البيانات بى القاعدة في. وتكنولوجيا التخزين تنفيذ FLASH هاربين: الهندسة جامعة هاربين، 2016.
واصلت كان شاوكون. قوة وجود ميزات تصميم نظام ذاكرة الحالة الصلبة تاييوان: جامعة نورث، 2015.
قوه بينجكسيانج، زو جينغ، أنت ون بين. FPGA والحالة الصلبة تصميم نظام ذاكرة فلاش NAND على أساس اختبار الإلكترونية، 2011 (12): 54-57.
تشو هاو، هاو كله، رن Shilei المحمولة نظام الحصول على البيانات على أساس NAND فلاش FPGA و التكنولوجيا الالكترونية، 2018،44 (9): 82-86.
مربع يو وانغ جي. عالية السرعة كاميرا متعددة نظام الحصول على صورة تستند إلى USB الكمبيوتر والاتصالات (نظرية EDITION)، 2017 (10): 98-99.
يونغ. وبناء على مسجل بيانات صورة عالية السرعة واجهة LVDS وتنفيذ تاييوان: جامعة نورث، 2013.
منغ يونيو، أسابيع لي، موجة ون، وما إلى ذلك بناء على LVDS سرعة عالية نظام تسجيل صورة USB3.0 الإلكترونيات، 2015،38 (4): 812-816.
أي شين وانغ لي كام. واستنادا إلى نظام TMS320F2812 الحصول على البيانات معهد شمال الصين للتكنولوجيا الفضاء، 2017،27 (1): 21-22.
سون لي، Zhengen جان استراتيجية مستقلة الأداء مستقرة إمدادات الطاقة المزدوجة طريقة السيطرة العاكس المحاكاة، 2017،34 (8): 128-132،381.
أدوات TOM W.Power من مصادر USB مع هذا بسيط العرض دفعة التبديل .QST، 2018،102 (9): 36-39.
محسن تصميم Zhengyong تشيو. طائرة مسجل بيانات القياس عن بعد تاييوان: جامعة نورث، 2012.
بونغ. السرعة والقدرة الكبيرة الحالة الصلبة تصميم نظام الذاكرة شيان: شيان جامعة العلوم الالكترونية والتكنولوجيا، 2010.
تصميم من السلطة العليا السرعة وانغ شنغ لى، وو يون فنغ، Zhangchen يو، والمحاكاة وآخرون لبطارية ليثيوم التكنولوجيا الالكترونية، 2017،43 (12): 125-129.
تصميم ودراسة المكونات في غونغ قوه تشينغ، ويونغ ليثيوم أيون المعلمات تعريف البطارية من طراز التكنولوجيا الالكترونية، 2019،45 (3): 127-130.
شروط ADELA C.Optimality لإيجاد حلول فعالة ضعيفة من المشاكل ناقلات الأمثل مع تطبيقات التحليل الوظيفي .Numerical والتحسين، 2019،40 (6): 726-741.
روي. المرتكزة على فلاش الحصول على الصور عالية السرعة والتخزين النظام بكين: جامعة الصين للعلوم والتكنولوجيا، 2009.
الكاتب المعلومات:
وانغ Linwei 1، شاو شينغ لينغ 1، يانغ وي 1، جينغ تشنغ 2
(المختبر الوطني للمفتاح لالإلكترونية قياس تكنولوجيا، جامعة شمال الصين، وتاييوان 030051، الصين؛ 2. بكين نظام الفضاء معهد هندسة، بكين 100076)
