关于基于DM368的嵌入式数据记录仪的设计与实现.doc
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1、关于基于DM368的嵌入式数据记录仪的设计与实现0 引言弹载数据记录仪的主要作用是对导弹飞行中的各种数据信息进行采集与记录,通过对数据记录仪的信息进行回读和分析,可以评估导弹在飞行过程中的性能,从而对其功能进行修改和完善。随着信息技术的发展,弹载数据记录仪在导弹的研制过程中有着越来越重要的作用,对其要求也越来越高,低功耗、大容量、小体积、高速度是当前弹载数据记录仪的发展趋势1。基于以上原因和实际指标要求,本文设计了一种基于片上系统(System on Chip,SoC)芯片的数据记录仪,采用高速大容量的Micro SD卡为存储介质,使用德州仪器生产的TMS320DM368处理器作为主控芯片,在
2、片上运行嵌入式Linux操作系统,进行相关的裁剪和移植,最终实现了1路PAL模拟视频数据的采集及H.264格式压缩存储,1路CAN总线和RS422总线与弹载计算机通信和数据交互,并通过USB接口进行数据在上位机的回读分析,以此评估飞行器的性能参数。本系统具有功耗低、成本低、数据存储量大、工作温度范围大、可扩展性强等特点。1 系统组成部分弹载数据记录仪主要实现在导弹飞行过程中对环境信息的视频信息和飞行姿态参数信息的记录存储,在导弹落地后,通过配套的地面数据读取设备和地面计算机配合读出记录仪中的试验数据,最后由上位机软件对数据进行分析处理。地面读取装置与地面计算机之间通过USB接口或者百兆网络接口
3、通信,将数据拷贝到本地存储介质。数据记录仪与地面读取装置的组成框图如图1所示。本数据记录仪实现了对多路信号的采集和记录,存储容量可以根据实际需求通过更换不同容量的SD卡来实现,且飞行试验结束后数据回读的实现方式快捷有效。记录仪的主要技术指标如下:(1)导弹电源系统为数据记录仪提供+12 V的工作电压,记录仪的功耗低于6 W;(2)采集1路PAL制式视频数据,帧频不低于25帧/s,可硬件实时压缩存储;(3)包含1路CAN总线和1路RS422总线,实现飞行过程中数据实时接收;(4)系统启动时间小于10 s,且具有掉电保护功能;(5)系统可正常工作的温度范围为-40 85 。数据记录仪的功能框图如图
4、2所示。2 系统硬件平台设计受导弹舱体内空间的限制,同时考虑到导弹飞行过程中振动幅度大,本系统由3块体积较小的板卡组成,分别为主控板、接口板和电源板,板卡之间由专用的接口连接,可方便固定在载体内部,并进行灌封保护。其中主控板负责接收视频、RS422总线和CAN总线上的数据,并进行采集和存储控制,此模块是数据记录仪的数据存储模块,会在舱体内进行灌封防护处理以保护数据安全;接口板负责RS422总线、CAN总线以及USB接口通信的实现;电源板负责电压的转换,给主控板和接口板提供所需的工作电压。2.1 主控制器和存储模块设计本系统主控板上使用TI公司的DM368处理器作为主控芯片,该芯片采用ARM+硬
5、件编解码器的硬件架构,具有尺寸小、功耗低、编解码速度快等优点2。其内部包含的ARM926EJ-S处理器工作频率可达432 MHz,同时具有MJCP和HDVICP两个协处理器,可实现MPEG、H.264等格式的压缩处理,此外内部还集成视频处理子系统及各种其他丰富的外部存储或通信总线控制器。相比于传统的基于DSP、FPGA的弹载平台数据记录仪,该平台很大程度上减小了系统的复杂度,并且硬件实现视频数据的编解码,提高了压缩比,减小了开发的难度。由于板卡尺寸的限制以及考虑到NAND Flash存储容量较小,系统没有采用Flash芯片分组级联的存储方案,改用Micro SD卡作为压缩视频以及导弹飞行信息数
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