模块化和柔性化的机载数据记录系统设计的研究
数据记录系统在现代工业生产和航空航天事业中的需求日渐突出，伴随我国航空航天和遥感技术的飞速发展，高速大容量机载数据记录系统在航空航天领域中发挥重要作用，这也对机载设备和雷达遥测设备提出越来越高的要求.记录ค系统不仅要保证数据的可靠性和安全性，还要适应高速、低温、低压、高冲击的飞行环境.目前的数据记录系统能够满足机载环境，并具备微体积和微功耗的特点。
机载记录环境中，包括图像信号、视频信号、模拟信号、数字信号等多种数ญ据类型的信号.当被测信号的通道个数或容量发生变化，例如增加被测信号的数据通道或某通道的数据容量变大时，记录系统无法满足要求，需要重新设计开发，这不仅增加工作量而且降低使用效率，记录系统不能灵活地适应实际中遇到的新问题.
机载数据记录系统满足飞行试验中典型信号的记录，各通道的接口与存储模块分开设计，实现模块化管理，以插卡的形式与基板连接ห;在实现现有数据存储的基础上，提供扩展插槽，解决实测中因为被测信号的种类或容量发生变化时记录系统无法适应的问题，构建柔性化，习的系统，根据实际需要灵活扩展接口或存储模块，增强记录系统的灵活性和通用性.
1柔性化系统构建
1. 1机载数据记录要求
机载数据记录系统要求完整、准确、实时地采集和存储机载设备的关键数据.
1. 2柔性化系统的功能及组成
记录系统将各路数据的接口模块和存储模块分开设计，接口模块由相对应存储模块上的FPUA控制启动工作，两者以插卡的形式与基板连接，构成独立的传输通道. ﭢ各通道由基板的中央逻辑控制模块统筹规划，发送命令，完成数据的记录存储，通过上位机控制实现数据记录系统的启动、读数、擦除等操作.通过USB读数接口与上位机连接实现数据传输.
在满足系统存储要求的基础上，数据记录系统提供一个通用型的接口扩展插槽以及与之对应的存储扩展插槽，存储扩展插槽的容量由插入的接口板确定.扩展插槽设计为通用型，集合现有接口模块和存储模块的控制信号，将所有的控制信号设计在插槽上，用户根据需求按照使用规范和通信协议，插入与现有模块接口信号一致的接口卡以及与之对应的存储板，实现更多通道的数据记录.柔性化系统的构建方法增强了记录系统使用的灵活性和通用性.
另外，如果记录系统的数据容量或传输速率发生变化时，可以将现用存储板撤去替换为容量较大的存储板，此时的存储板在满足容量和速率要求的同时，要保持与原来接口板对应的控制信号和数据信号一致，才能保证通道的正常通信.
柔性化的系统构建，需要在记录系统开始工作之前，对基板的各模块进行检测，确定系统中记录模块的个数，基板检测模块通过连接握手的方式，进行检测与判断.
2模块化系统组成
2. 1存储模块
根据存储容量和存储速度要求，存储模块分为小容量存储和大容量存储两部分，小容量存储模块采用流水线操作即可满足要求，大容量存储模块采取流水线操作和并行扩展技术分别从横向和纵向实现存储要°求.
大容量存储单元采用16片K9WBU08U1M搭建4X4存储阵列，存储容量达到4X4X4=64UB.采用流水线技术，最大限度提高Flash芯片的存储速度，每组16UB存储单元的最快存储速率为40MB/s, 4组Flash并行操作速率理论上可达到160MB/ s，满足指标要求.
在FPUA内部建立FIF模块实现数据缓存与位数转换.横向进行位扩展的4片Flash拥有相同的片选信号和不同的数据通道，扩展为32位数据线;纵向进行流水线操作的4片Flash拥有不同的片选信号和相同的数据通道.
3系统测试与分析
3. 1模块化测试与分析系统工作时，首先确认上位机与下位机接口线连接无误，然后上位机发送启动命令，进行初始化操作.初始化结束后基板发送信号进行检测，工作时基板作为中央逻辑控制单元控制各个模块，记录系统采用模块化设计，接口模块由存储板上的FPUA控制启动接收数据，并进行存储，事后回读分析RS422和模拟量的回读数据。模块化的管理方法，能够满足记录系统的存储要求，实现各通道的实时存储.
3. 2柔性化测试与分析
系统设计接口扩展插槽和存储扩展插槽，可根据需求插入接口板，将扩展的接口模块经内部转换设计为与己知接口模块具有相同控制信号的模块，插入对应存储板实现扩展功能.柔性化的构建，有利记录更多通道的数据，体现了记录系统的灵活性，使用便捷.
3. 3现场试验测试与分析
某次飞行试验中，对系统功能进行检验测试，事后进行回读分析，经上位机软件回读后的数. 经过多次现场试验验证，将系统实测数据分析对比，验证了记录系统具有较高的可靠性.
4结论
采用模块化和柔性化思想设计的以基板为中央逻辑控制的插槽式记录系统，满足机载设备数据源和容量的变化情况，增加扩展模块，使记录系统更具灵活性和通用性.系统满足机载设备的环境条件和要求指标，可靠性高、控制简单，适合容量大和实时性要求比较高的机载设备系统，同时柔性化的灵活设计可以进一步扩展到车辆、船舶等其他领域.
