中文引用格式： 劉海朝，鄒吉煒，張偉，等. 芯片搭載試驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(9)：117-121.
英文引用格式： Liu Haichao，Zou Jiwei，Zhang Wei，et al. Design of data storage and transmission system for chip loading test[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(9)：117-121.
引言
航天級(jí)芯片搭載試驗(yàn)是測(cè)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(dòng)航天級(jí)元器件的成熟與發(fā)展，已成為國(guó)內(nèi)外航天新技術(shù)試驗(yàn)的重要試驗(yàn)項(xiàng)目之一[1]。
芯片搭載試驗(yàn)的研究實(shí)際上就是搭載試驗(yàn)平臺(tái)的研究，而搭載試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸是搭載試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，因此本文將針對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。
根據(jù)調(diào)研，各行業(yè)研究人員對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸進(jìn)行了大量的探索試驗(yàn)，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(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了2.5 Mb/s傳輸速率的高可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，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(chǔ)介質(zhì)，以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器負(fù)載的各項(xiàng)參數(shù)的存儲(chǔ)傳輸，但NAND Flash容量低，不適合大容量存儲(chǔ)。李小峰[4]以MCU為主控芯片，SD卡為大容量存儲(chǔ)介質(zhì)，以太網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸方式，設(shè)計(jì)了一款船舶氣象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了一種特種車輛測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(cè)中的大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題。江自強(qiáng)等人[8]在32位ARM Cortex-M架構(gòu)的STM32平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了SD卡數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)，解決了飛行器飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。劉光輝等人[9]針對(duì)皮納衛(wèi)星提出了一種基于三種介質(zhì)的三級(jí)文件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法，增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性和讀寫速度。孫巍等人[10]為了實(shí)現(xiàn)水聲數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)功能，利用SD卡作為存儲(chǔ)設(shè)備，以太網(wǎng)TCP通信作為數(shù)據(jù)傳輸方式，設(shè)計(jì)了一種小型低功耗數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，同樣存在內(nèi)存占用較高的問(wèn)題。羅雄飛[11]利用SD卡進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，解決了風(fēng)電變流器故障數(shù)據(jù)記錄空間不足的問(wèn)題。鄧斌等人[12]在STM32平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)。
綜上所述，大多數(shù)人選取了SD卡作為存儲(chǔ)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(méi)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(wèn)題，本文提出了一種以SD卡為存儲(chǔ)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?。其中FATFS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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