引言

航天級芯片搭載試驗是測試其在宇宙空間的可靠性與適應(yīng)性的重要手段，能夠推動航天級元器件的成熟與發(fā)展，已成為國內(nèi)外航天新技術(shù)試驗的重要試驗項目之一[1]。

芯片搭載試驗的研究實際上就是搭載試驗平臺的研究，而搭載試驗數(shù)據(jù)的存儲與傳輸是搭載試驗平臺設(shè)計的重要一環(huán)，因此本文將針對數(shù)據(jù)的存儲與傳輸系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計研究。

根據(jù)調(diào)研，各行業(yè)研究人員對數(shù)據(jù)存儲與傳輸進(jìn)行了大量的探索試驗，并取得了顯著的成果。焦新泉等人[2]提出了一種SRIO與RS422相結(jié)合的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)了2.5 Mb/s傳輸速率的高可靠數(shù)據(jù)存儲，但因其占用內(nèi)存較高，不適用于嵌入式系統(tǒng)。薛磊[3]利用NAND Flash作為存儲介質(zhì)，以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸方式實現(xiàn)了探測器負(fù)載的各項參數(shù)的存儲傳輸，但NAND Flash容量低，不適合大容量存儲。李小峰[4]以MCU為主控芯片，SD卡為大容量存儲介質(zhì)，以太網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸方式，設(shè)計了一款船舶氣象數(shù)據(jù)存儲裝置，但其使用的TCP/IP協(xié)議內(nèi)存占用較高。楊雷等人[5]采用SD卡存儲激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，提高了產(chǎn)品性能，降低了產(chǎn)品成本。劉慧豐等人[6]利用CAN總線傳輸數(shù)據(jù)和SD卡存儲數(shù)據(jù)，設(shè)計了一種特種車輛測試數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，但其傳輸速度較慢。吳春靜等人[7]采用SD卡和文件系統(tǒng)解決了航天探測中的大量數(shù)據(jù)存儲問題。江自強(qiáng)等人[8]在32位ARM Cortex-M架構(gòu)的STM32平臺上實現(xiàn)了SD卡數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)，解決了飛行器飛行試驗數(shù)據(jù)的存儲。劉光輝等人[9]針對皮納衛(wèi)星提出了一種基于三種介質(zhì)的三級文件數(shù)據(jù)存儲方法，增加了數(shù)據(jù)存儲的可靠性和讀寫速度。孫巍等人[10]為了實現(xiàn)水聲數(shù)據(jù)采集存儲功能，利用SD卡作為存儲設(shè)備，以太網(wǎng)TCP通信作為數(shù)據(jù)傳輸方式，設(shè)計了一種小型低功耗數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，同樣存在內(nèi)存占用較高的問題。羅雄飛[11]利用SD卡進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，解決了風(fēng)電變流器故障數(shù)據(jù)記錄空間不足的問題。鄧斌等人[12]在STM32平臺上，實現(xiàn)了SD卡數(shù)據(jù)存儲功能，滿足了小型水下航行器圖像與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)的存儲。

綜上所述，大多數(shù)人選取了SD卡作為存儲設(shè)備，相比于NAND Flash等介質(zhì)具有容量大、兼容性好的特點(diǎn)[13]，且自帶壞塊管理和擦寫均衡功能；傳輸方式方面，RS422和CAN通信傳輸速率較低，而選擇使用完整TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)通信的內(nèi)存占用較高；文件管理方面，大多沒有使用文件系統(tǒng)進(jìn)行文件管理。

為了解決現(xiàn)有研究成果傳輸速率低、內(nèi)存占用高等問題，本文提出了一種以SD卡為存儲介質(zhì)，使用文件分配表文件系統(tǒng)（File Allocation Table File System, FATFS）管理數(shù)據(jù)，并選擇使用輕量化TCP/IP（Lightweight IP, LwIP）協(xié)議的以太網(wǎng)通信作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒āＦ渲蠪ATFS具有輕量化、效率高、易移植等特點(diǎn)；LwIP具有輕量化、資源占用低等特點(diǎn)。

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作者信息：

劉海朝，鄒吉煒，張偉，房思超

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