一种基于PCIE接口的数据记录仪的制作方法

本发明涉及数据记录仪领域，特别是涉及一种基于pcie接口的数据记录仪。

背景技术：

现有高速大容量数据记录仪的速度一般在2gb/s，容量在8tb以内，存储单元一般为sata接口的固态硬盘。由于采用sata协议，因此单个sata接口固态硬盘的速度最大为550mb/s，容量最大1tb，一套记录仪中包括一个或多个(一般为2、4或8个等)固态硬盘，通过并行扩展的方式实现速度和容量扩展，主要应用在带文件管理的数据记录仪中。另外，现有技术中，当前端有数据需要存储至存储模块时，需要管理控制模块首先将数据暂存，然后再存储至存储模块，因此，占用了较多的cpu资源，同时对于管理控制模块的cpu的要求非常高。

由上可知，基于sata接口的固态硬盘的数据记录仪受sata协议的限制，速度最大只能到600mb/s，导致数据记录仪的数据传输速度成为瓶颈。另外，对于管理控制模块的cpu资源消耗也非常大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于pcie接口的数据记录仪，用于提高数据传输速度，并降低管理控制模块的cpu资源消耗。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于pcie接口的数据记录仪，包括用于控制模块间交互的管理控制模块、用于收发数据的数据收发模块、用于提供交互接口的交换扩展模块和具有pcie接口的固态硬盘，所述交换扩展模块通过pcie总线分别与所述管理控制模块、所述数据收发模块和所述固态硬盘连接，所述管理控制模块在所述数据收发模块接收到数据时，控制所述数据收发模块直接将所述数据传输至所述固态硬盘。

优选地，所述管理控制模块包括采用arm架构的芯片。

优选地，所述管理控制模块还包括与所述芯片外连接的第一ddr芯片。

优选地，所述数据收发模块包括带串行收发器的fpga芯片。

优选地，所述数据收发模块还包括与所述fpga芯片外连接，用作缓存的第二ddr芯片。

优选地，所述交换扩展模块包括switch芯片和多条pcie总线，且至少预留一条pcie总线。

优选地，所述固态硬盘采用的pcie协议为gen3x4，容量不小于1.2t。

优选地，所述交换扩展模块、所述管理控制模块、所述数据收发模块集成于一体。

本发明所提供的基于pcie接口的数据记录仪，包括用于控制模块间交互的管理控制模块、用于收发数据的数据收发模块、用于提供交互接口的交换扩展模块和具有pcie接口的固态硬盘，交换扩展模块通过pcie总线分别与管理控制模块、数据收发模块和固态硬盘连接，管理控制模块在数据收发模块接收到数据时，控制数据收发模块直接将数据传输至固态硬盘。通过具有pcie接口的固态硬盘进行数据的存储，在该种接口类型下，固态硬盘可以采用nvme协议或者achi协议，使得存储载体的速度和密度有明显提高。另外，当前端有数据时，管理控制模块不需要将数据暂存，而是控制数据收发模块直接将数据传输至固态硬盘，因此减少了数据的搬移，能够有效降低管理控制模块中cpu资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于pcie接口的数据记录仪的结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种基于pcie接口的数据记录仪的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种基于pcie接口的数据记录仪，用于提高数据传输速度，并降低管理控制模块的cpu资源消耗。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种基于pcie接口的数据记录仪的结构图。如图1所示，基于pcie接口的数据记录仪包括用于控制模块间交互的管理控制模块10、用于收发数据的数据收发模块11、用于提供交互接口的交换扩展模块12和具有pcie接口的固态硬盘13。交换扩展模块10通过pcie总线分别与管理控制模块10、数据收发模块11和固态硬盘13连接，管理控制模块10在数据收发模块11接收到数据时，控制数据收发模块11直接将数据传输至固态硬盘13。

在具体实施中，管理控制模块10通过pcie总线与交换扩展模块12相连，其主要作用是响应外部的控制指令、管理内部的存储空间和存储的文件、并控制数据在各个模块之间的搬移，控制固态硬盘13的读写操作。作为优选地实施方式，管理控制模块10包括采用arm架构的芯片。可以理解的是，管理控制模块10还可以是基于powerpc、或者x86架构的soc或者sopc，可以运行操作系统，也可以是裸机形式，本实施例不再赘述。

管理控制模块10的工作过程大致有以下几种：

1)经过交换扩展模块12与固态硬盘13通信，控制固态硬盘13并传输数据；

2)管理控制模块10经过交换扩展模块12与数据收发模块通信，控制数据收发模块并传输数据。

3)管理控制模块10具有和外部主机通信的接口，可以接收数据或者控制指令，对控制指令进行处理执行并回传结果。

数据收发模块11通常采用高带宽的数据收发模块，通过pcie总线与交换扩展模块12相连，其主要功能包括两个，一是收发外部的数据(如光纤、网络数据等)，在管理控制模块10的cpu的控制下，由完成数据搬进或者搬出固态硬盘13；二是缓存小的存储请求，将收到的数据进行解包处理，从而达到降低管理控制模块10的cpu工作负载的目的。作为优选地实施方式，数据收发模块11包括带串行收发器的fpga芯片。可以理解的是，采用fpga芯片只是一种优选的方式，并不代表只有这一种方式。

交换扩展模块12通过pcie总线分别与管理控制模块10、固态硬盘13和数据收发模块11相连。其主要功能是完成各个接口间的交互，保证数据收发模块11与固态硬盘13之间、管理控制模块10与固态硬盘13之间能够实现高带宽的互联。作为优选地实施方式，交换扩展模块12包括switch芯片和多条pcie总线，且至少预留一条pcie总线。其中，switch芯片的工作参数由管理控制模块10配置。预留的pcie总线，可以接入新的宽数据收发模块、新的固态硬盘13或者与下一个数据记录仪通信。

固态硬盘13与交换扩展模块12通过pcie总线相连。其主要功能是存储系统参数和用户数据，在管理控制模块10的cpu的控制下，固态硬盘13的dma控制器能够实现与数据收发模块11或者管理控制模块10之间的数据迁移。作为优选地实施方式，固态硬盘13采用的pcie协议为gen3x4，容量不小于1.2t。

由于固态硬盘13具有pcie接口，因此，在具体实施中，固态盘硬盘13，可以采用nvme协议或者achi协议。基于nvme协议的固态硬盘13使得存储载体的速度和存储密度进一步提升，使得在有限的空间中能够实现更大的速度和更高的容量。pcie3.0单路的速度为1gb/s，如果使用x8链路，速度将达到8gb/s，较sata接口固态硬盘高了一个数量级。单个基于pcie接口的固态硬盘13速度可达3gb/s，容量可达8tb甚至更大，使高速大容量数据记录仪能够满足大数据发展的需要。

为了让本领域技术人员更加清楚本方案的，下文给将整体描述各模块间的工作过程：

管理控制模块10在上电后，会初始化配置swicth芯片，然后检测switch芯片上连接的设备并对设备进行初始化操作。

初始化完成正常运行后，当管理控制模块10接收到主机发送的有效数据时候，管理控制模块10会控制固态硬盘13的dma控制器或者自己内部的dma控制器将数据直接传输到固态硬盘13进行存储。

数据收发模块11接收到主机发送的有效数据的时候，与管理控制模块10通信，管理控制模块10会控制固态硬盘13的dma控制器将数据传输到固态硬盘13进行存储。

当管理控制模块10要发送有效数据给主机的时候，会控制固态硬盘13的dma控制器或者自己内部的dma控制器将数据传输到管理控制模块10，再由管理控制模块10发出。

当数据收发模块11要发送有效数据给主机时，管理控制模块1会控制固态硬盘13的dma控制器将存储的数据传输到数据收发模块11，再由数据收发模块11发出。

本实施例提供的基于pcie接口的数据记录仪，通过具有pcie接口的固态硬盘进行数据的存储，在该种接口类型下，固态硬盘可以采用nvme协议或者achi协议，使得存储载体的速度和密度有明显提高。另外，当前端有数据时，管理控制模块不需要将数据暂存，而是控制数据收发模块直接将数据传输至固态硬盘，因此减少了数据的搬移，能够有效降低管理控制模块中cpu资源的浪费。

图2为本发明实施例提供的另一种基于pcie接口的数据记录仪的结构图。如图2所示，在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施方式，管理控制模块10还包括与arm架构的芯片20外连接的第一ddr芯片21。第一ddr芯片21可做数据处理缓冲和控制程序运行用。

在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施方式，数据收发模块11还包括与fpga芯片22外连接，用作缓存的第二ddr芯片23。

在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施方式，交换扩展模块12、管理控制模块10、数据收发模块11集成于一体。

如图2所示，交换扩展模块12、管理控制模块10、数据收发模块11集成于主控板24上，而固态硬盘13以pcie背板25的形式存在，以便于容量和速度的扩展。

以上对本发明所提供的基于pcie接口的数据记录仪进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。