专利名称：一种制造业记录仪及其数据记录和数据完备性核查方法
技术领域：
本发明涉及制造业领域的记录仪技术范畴，尤其涉及一种制造业记录仪及其数 据记录和数据完备性核查方法。
背景技术：
制造业现场的数据采集、记录和分析是实施自动控制的前提。有纸有笔记录仪 是1996年前制造业领域的主流产品，采用机械结构带动纸轴旋转，用墨水笔在纸上记录 和保存所采集的数据幅值或数值。有纸有笔记录仪的内部结构复杂，机械活动部件多， 运行中需定期更换记录纸和墨水，因此运维工作量、费用及故障率颇高；有纸有笔记录 仪的输入信号固定，安装投运后通道的信号类型和量程范围不能改变，同时记录数据的 后续处理、分析和保管十分困难。1992年，德国H& B公司率先推出制造业领域的无纸记录仪DatavisA; 1996
年，浙江中控迅速跟进推出了我国第一台制造业无纸记录仪；截止2010年2月，涉足制 造业无纸记录仪的企业达60余家，形成从业人数1万、销售收入9亿的产业。制造业无 纸记录仪历经17年的发展已进入成熟定型期，基本技术特征是以微处理器为中心，具 有程控信号输入(俗称万能输入)、液晶显示屏上多种呈现形式的特征；支持通信组网、 USB设备(U盘)、CF卡、SD卡数据备份，如发明专利“仪表内数据备份到CF电子盘 的装置及其方法”(专利号ZL03150548.1)，给出了无纸记录仪的表内数据备份到CF卡的 装置及其方法；目前，制造业无纸记录仪的表内数据存储均采用电池供电RAM+FLASH 的存储架构，该存储架构能兼顾记录仪对存取速度和存储空间的要求，同时又较好的满 足了 FLASH独特的读写要求。无纸记录仪凭借优异的经济技术指标，牢牢占据了制造业 记录仪市场的主导地位。随着无纸记录仪的广泛深入使用，其缺点亦日渐凸现电子数 据易篡改、难追溯，即存在数据核查手段缺失的不足；此外，电池供电RAM+FLASH存 储架构还存在数据完备性方面的固有缺陷，导致制造业无纸记录仪难入数据需核查、数 据有完备性要求的行业大门；因此，技术落后、性价比欠佳的有纸记录仪在制造业领域 仍占有一席之地，甚至屡现有纸记录仪卷土重来、再次取代曾淘汰自己的无纸记录仪个 案。制造业记录仪需存储大量的工业现场数据，存储的实时性和可靠性要求较高， 而且掉电情况下数据也不能丢失。确保采集的数据能够及时存储，仅使用FLASH存储器 是不行的，因为它的擦写速度较慢，且不能按字节进行擦写操作；因此，需要扩展一块 加电池供电的快速RAM非易失器件作为记录仪的数据缓存，微处理器空闲时才将RAM 中成页或成块的数据转存到FLASH。记录仪中电池供电的快速RAM必配电池充放电电 路、电池电量检测电路、安装固定件和电池等，使得系统复杂度增大、可靠性降低；实 践表明电池供电的快速RAM非易失器件是记录仪的主要故障源之一，对记录仪的数据完 备性造成了严重的负面影响。因此，有必要改进电池供电RAM+FLASH的存储架构，提 升制造业记录仪数据的完备性。
医药、食品等行业对关键工位的现场数据有可核查、可追溯的迫切需求，甚至 提出了必要时能由第三方进行核查、追溯的苛刻要求，即数据必须具备不可抵赖性和可 核查性；药品、食品安全保障有赖于不可抵赖的现场数据，另一方面数据可核查也是食 品行业、GMP法规明确规定的。记录仪的电子数据易篡改、难追溯，核查功能缺位是 亟待解决的难题。政府、企业高度重视食品、药品的安全问题，食品、药品的任何安全 纰漏对企业的打击是致命的，因此不少企业的产品安全除生产部门监测外、常由独立于 生产体系直接对CEO负责的产品安全部门复核审查。发明专利“数据交换装置”(申 请号200680029902.1)提出增设逻辑单元监控数据交换，防止法律上非常敏感的记录 数据在数据交换期间被篡改以及可靠地识别和记录篡改尝试；发明专利“财政数据记录 仪”(申请号200410035318.X)提出在处理单元和存储器之间作用的保护电路禁止电子 篡改存储在存储器中的数据。上述有益探索立足专用电路阻断电子数据被篡改的途径， 但专用电路使记录仪的生产成本和复杂度增大、可靠性降低，而对专用电路的操作又相 当烦琐；从纯技术角度而言，并不能完全杜绝绕过专用电路的作弊手段。数据加密(对 称密钥、非对称密钥)一定程度上也可防止电子数据的篡改行为，但加/解密的资源开销 大、密钥管理复杂；更重要的是记录仪的易用性大打拆扣、运维工作量增加，用户对此 持强列的否定态度。因此，有必要开发一种在不增加用户的运维工作量、不影响记录仪 易用性条件下，又能实现数据核查的新技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种制造业记录仪及其数据记录和 数据完备性核查方法。制造业记录仪由8个输入通道、8个程控放大A/D转换模块、9个光电隔离模 块、频率输入模块、频率检测模块、数码显示模块、键盘操作模块、热印记录模块、 FRAM存储模块、FLASH存储模块、实时时钟模块、E2PROM、看门狗模块、冷端温 度检测模块、RS232通信接口模块、热敏打印机、报警控制模块组成；8个输入通道分 别与8个程控放大A/D转换模块相连，8个程控放大A/D转换模块分别与8个光电隔 离模块相连；频率输入模块与频率检测模块相连；频率检测模块与第9个光电隔离模块 相连；9个光电隔离模块、数码显示模块、键盘操作模块、热印记录模块、FRAM存储 模块、FLASH存储模块、实时时钟模块、E2PROM、看门狗模块、冷端温度检测模块、 RS232通信接口模块、热敏打印机、报警控制模块分别与ARM7微处理器LPC2114相 连；FRAM存储模块和FLASH存储模块共同组成FRAM+FLASH存储架构；FRAM存 储模块中FRAM采用的芯片为FM25L256，FLASH存储模块FLASH采用的芯片为 AT45DB161D ； FM25L256的串行数据输入端口与LPC2114的主机输出和从机输入端口 0 相连、FM25L256的串行数据输出端口与LPC2114的主机输入和从机输出端口 0相连、 FM25L256的串行时钟输入端口与LPC2114的串行时钟输入端口 0相连，FM25L256的 管脚电源输入端、状态保持端、写入保护端与3.3V电源相连，FM25L256的地端和片 选端接地，AT45DB161D的串行数据输入端口与LPC2114的主机输出和从机输入端口 1 相连、AT45DB161D的串行数据输出端口与LPC2114的主机输入和从机输出端口 1相 连、AT45DB161D的串行时钟输入端口与AT45DB161D的串行时钟输入端口 1相连，AT45DB161D芯片复位端(RESET)与LPC2114的管脚P0.2相连，AT45DB161D的电源 输入端、写入保护端与3.3V电源相连，AT45DB161D的地端和片选端接地。所述的热敏打印机由RS232通信模块、80S52单片机、步进电机驱动模块、热敏 头缺纸检测模块、热敏打印头组成；80S52单片机分别与RS232通信模块、步进电机驱 动模块、热敏头缺纸检测模块、热敏打印头相连。制造业数据记录方法是FRAM存储模块中的FRAM细分成上下两个存储区； FRAM上区用于存储记录仪采集的实时数据，並将FRAM中成页的数据转存到FLASH 存储模块，以及记录仪工作日结束时，存储用户MD5算法的散列值；FRAM下区单独设 列，记录仪工作日结束时同步存储仪器生产商保密的MD5算法散列值；记录仪配置数码 管、热敏打印机，同步提供纸质、电子两种存储介质的现场数据记录，数码管进行定点 或巡回数字显示、热敏打印机进行趋势显示/记录和数字显示/记录。制造业数据完备性的核查方法是其特征在于用户在记录仪工作日结束时将存 储于FRAM存储模块和FLASH存储模块中的当日采集的实时数据通过MD5算法计算 出一个128位的散列值由并由记录仪附加打印输出，同时用户的生产质管或产品安全部 门调用该MD5算法产生一个128位的散列值，并和记录仪数据附加的散列值进行比较； 如果相同，则认为记录仪电子数据未被篡改、是可信的，反之则不可信；记录仪生产商 MD5算法采用与用户的“32位链接变量“不同的“链接变量”，再次计算存储于FRAM 存储模块和FLASH存储模块中当日采集的实时数据的散列值，单独存储在FRAM下区， 并生产商的散列值对用户是透明的；记录仪生产商作为第三方核查电子数据真实性的步 骤是对记录数据调用MD5算法，产生一个记录仪生产商独有的128位散列值，并和记录 仪FRAM下区相应的散列值进行比较；如果相同，则认为记录仪电子数据未被篡改、是 可信的，反之则不可信。本发明与背景技术相比，具有的有益效果是1)记录仪采用FRAM+FLASH存储架构取代制造业传统的电池供电 RAM+FLASH存储架构，既满足了记录仪对存取速度和存储空间的要求，又提升了数据 的完备性。2)记录仪配置热敏打印机，纸质的趋势显示/记录和数字显示/记录是核查电子 数据真实性的有效手段。3)记录仪工作日结束时的记录数据，通过用户“32位链接变量” MD5生成128 位散列值，128位散列值是核查电子数据真实性的第二条途径。4)记录仪工作日结束时的记录数据，通过仪器生产商保密的“32位链接变 量” MD5同步生成另一个128位散列值，该散列值是第三方核查电子数据真实性的又一 方法。MD5不改变记录仪本身存储的任何数据，数据的调用、展示和分析也无任何变 化；因此，记录仪提供电子数据核查功能时，不会增加用户的日常运维工作量、且能确 保记录仪的易用性。
图1是制造业记录仪结构示意图2是本发明的FRAM+FLASH存储架构与微处理器LPC2114电路图；图3是本发明的热敏打印机电路框图；图4是本发明的步进电机驱动模块电路图；图5是本发明的热敏头缺纸检测模块电路图；图6是本发明的记录仪FRAM+FLASH存储架构示意图；图7是本发明的MD5算法的主循环图；图8是本发明的MD5算法主循环的操作过程图。
具体实施例方式如图1所示，制造业记录仪由8个输入通道、8个程控放大A/D转换模块、9个 光电隔离模块、频率输入模块、频率检测模块、数码显示模块、键盘操作模块、热印记 录模块、FRAM存储模块、FLASH存储模块、实时时钟模块、E2PROM、看门狗模块、 冷端温度检测模块、RS232通信接口模块、热敏打印机、报警控制模块组成；8个输入通 道分别与8个程控放大A/D转换模块相连，8个程控放大A/D转换模块分别与8个光电 隔离模块相连；频率输入模块与频率检测模块相连；频率检测模块与第9个光电隔离模 块相连；9个光电隔离模块、数码显示模块、键盘操作模块、热印记录模块、FRAM存储 模块、FLASH存储模块、实时时钟模块、E2PROM、看门狗模块、冷端温度检测模块、 RS232通信接口模块、热敏打印机、报警控制模块分别与ARM7微处理器LPC2114相 连。如图2所示，FRAM存储模块中FRAM采用的芯片为FM25L256，FLASH存
储模块FLASH采用的芯片为AT45DB161D; FM25L256的串行数据输入端口(Si)与 LPC2114的主机输出和从机输入端口 O(MOSIO)相连、FM25L256的串行数据输出端口 (SO)与LPC2114的主机输入和从机输出端口 O(MISOO)相连、FM25L256的串行时钟输 入端口(SCK)与LPC2114的串行时钟输入端口 O(SCKO)相连，FM25L256的管脚电源 输入端(VDD)、状态保持端(HOLD)、写入保护端(WP)与3.3V电源相连，FM25L256 的地端(VSS)和片选端(CS)接地，AT45DB161D的串行数据输入端口(Si)与LPC2114 的主机输出和从机输入端口 I(MOSIl)相连、AT45DB161D的串行数据输出端口(SO)与 LPC2114的主机输入和从机输出端口 I(MISOl)相连、AT45DB161D的串行时钟输入端 口(SCK)与AT45DB161D的串行时钟输入端口 I(SCKl)相连，AT45DB161D芯片复位 端(RESET)与LPC2114的管脚P0.2相连，AT45DB161D的电源输入端(VCC)、写入保 护端(WP)与3.3V电源相连，AT45DB161D的地端(VSS)和片选端(CS)接地。如图3所示，所述的热敏打印机由RS232通信模块、80S52单片机、步进电机 驱动模块、热敏头缺纸检测模块、热敏打印头组成；80S52单片机分别与RS232通信模 块、步进电机驱动模块、热敏头缺纸检测模块、热敏打印头相连。如图4所示，主控芯片通过芯片ULN2003的达林顿管控制步进电机，从而带动 热敏打印头进行无笔位打印。如图5所示，热敏打印机缺纸检测模块检测到打印纸仅剩1米时，通过80S52单 片机向操作人员发出报警信息，提醒操作人员进行换纸操作。当检测到打印纸用尽时， 热敏打印机缺纸检测模块通过80S52单片机控制步进电机停止转动，并发出报警，直到记录仪重新上纸后停止报警并恢复步进电机转动。如图6 所示，支持单字节写操作的 FRAM (Ferroelectric Random AccessMemory)
具有存储速度快、掉电不丢数据等优异特点，用来存储记录仪采集的实时数据；而 FLASH具有容量大、价格低廉的特点，用来存储记录仪保存的历史数据；两种存储器发 挥各自的优点，共同完成记录仪的数据存储。FRAM选用FM25L256，32K字节存储容 量分成16K上下两个存储区；Flash选用AT45DB161D。FRAM上区用于存储记录仪采 集的实时数据，並将FRAM中成页的数据转存到FLASH;以及记录仪工作日结束时，存 储用户“32位链接变量” MD5生成的128位散列值，作为电子数据真实性的核查依据。 FRAM下区单独设列，记录仪随机提供的技术资料中不予披露，仅供仪器生产商使用； 记录仪工作日结束时，存储仪器生产商保密的“32位链接变量” MD5生成的另一个128 位散列值，该散列值对用户是透明的，作为第三方核查电子数据真实性的手段。如图7、8所示，鉴于医药、食品等行业对关键工位的现场数据有可核查、可追 溯的迫切需求，甚至希望必要时能由第三方进行核查、追溯的苛刻要求，即数据必须具 备不可抵赖性和可核查性；同时提供数据核查功能时，又希望不增加用户的日常运维工 作量、保持记录仪的易用性；本发明提出采用MD5算法来满足上述要求。MD5的全称 是Message-Digest Algorithm 5 (信息-摘要算法)，是由Ron Rivest设计的一种单向散列函 数。MD5将整个文件当作一个大文本信息，以512位分组为单位处理该信息，每个512 位分组又分为16个32位子分组，算法的输出为4个级联的32位分组，组成128位的散 列值，通过其不可逆的字符串变换算法，产生了唯一的MD5信息摘要。如果在以后传播 这个文件的过程中，无论文件的内容发生了任何形式的改变，包括人为修改或者发送过 程中线路不稳定引起的传输错误等，只要对这个文件重新计算MD5时就会发现信息摘要 不相同，由此可以确定得到的只是一个被篡改的记录仪工作日数据。一旦记录仪上传数 据出错，监控中心会要求记录仪重发。简单来说，MD5的作用是让记录仪每个工作日采 集的数据被“压缩”成一种保密的格式，也就是把一个任意长度的字节串变换成一定长 的大整数。必须指出，MD5不改变记录仪的采集数据，数据的调用、展示和分析也不会 有任何变化；因此，MD5不会增加用户的运维工作量、能确保记录仪易用性。记录仪每个工作日采集数据的MD5加密算法如下电子数据M被分为M1， M2，......Mk,共K个子分组。单向散列函数的输入是消息分组Mi和前一消息分组Mi-I
的散列值的散列值hi-Ι，输出散列值hi，输出散列值hi = f(Mi，hi-1)。该散列值hi和下 一轮的消息分组Mi+Ι—起，作为单向散列函数的下一轮输入，如此反复，最后一组的输 出就是整个待加密消息的散列值。MD5算法分为初始化、主循环和尾部处理三个部分， 步骤如下①初始化。算法初始化分为原始明文初始化和链接变量初始化两个部分。明文 初始化首先将长度为L的待加密明文P后面级联一个字节0x80，再级联若干个0X00作 为填充，使其长度为(512*Κ_64)位(K为正整数)。接着再级联64位二进制数L，表 示加密前的明文长度，此时明文长度被填充为512位的整数K倍，同时确保不同明文填 充后不会相同。读取记录仪内固化的四个32位链接变量(Chaining Variable)，分别赋值 给A、B、C、D四个变量作为其初始值。这里假设A、B、C、D初始值分别为A = 0x01234567，B = 0x89ABCDEF, C = 0xFEDCBA98, D = 0x76543210。
②算法主循环。算法主循环如图7所示。主循环次数为K。将链接变量A、 B、C、D分别赋给a、b、c、d四个变量。每次主循环都有四轮，每轮进行16次操作， 每次操作过程如图8所示，，先对a、b、c、d中的三个进行一次非线性函数运算，四轮 的非线性函数依次为F (X，Y，Ζ) = (X&Y)|(( Χ) &Z)、G(X，Y，Z) = (X& Z)|(Y& ( Ζ))、H (Χ, Y，Ζ)=ΧΛΥΛΖ、I (Χ, Y，Ζ) = ΥΛ(Χ|( Ζ))，然后将所 得结果依次加上第四个变量、Mj (文本中的第j个子分组，0< = j<=15)和一个C1 (常 数)，将所得结果循环左移一个不定的常数s，然后再加上a、b、c或者d中之一，最后 用该结果取代a、b、c或者d中之一。这四轮操作分别用函数FF (a，b，c, d，Mj, s, C1)、GG(a, b, c, d, Mj, s, C1)、HH(a, b, c, d, Mj, s, C1)、II(a, b, c, d，Mj, s，C1),其中 FF(a，b，c，d，Mj, s，C1)表示 a = b+((a+F(b，c，d)+Mj+Q) <<s)、GG(a, b, c, d, Mj, s, C1)表示 a = b+((a+G(b，c, d)+MfC1) << s)、 HH(a, b, c, d, Mj, s, C1)表示 a = b+((a+H(b，c, d)+MfC1) << s)、II(a, b, c，d，Mj, s，C1)表示 a = b+((a+I(b，c，d)+MfC1) < < s)。经过运算这四轮(64 步)是第一轮
FF (a,b，C,d，MO,7， 0xd76aa478)
FF (d,a,b，C,Ml,12， 0xe8c7b756)
FF (c，d，a,b，M2,17， 0x242070db)
FF (b,C,d，a,M3,22, Oxclbdceee)
FF (a,b，C,d，M4,7，0xf57c0faf)
FF (d,a,b，C,M5,12， 0x4787c62a)
FF (c，d，a,b，M6,17， 0xa8304613)
FF (b,C,d，a,M7,22， 0xfd469501)
FF (a,b，C,d，M8,7， 0x698098d8)
FF (d,a,b，C,M9,12，0x8b44f7af)
FF (c，d，a,b，M10,17，OxfffKbbl)
FF (b,C,d，a,Mil,22， 0x895cd7be)
FF (a,b，C,d，M12,7， 0x6b901122)
FF (d,a,b，C,M13,12， 0xfd987193)
FF (c，d，a,b，M14,17， 0xa679438e)
FF (b,C,d，a,M15,22， 0x49b40821)
第二轮
GG (a,b，C,d，Ml,5， 0xf61e2562)
GG (d，a，b，C，M6,9， 0xc040b340)
GG (c，d，a,b，Mil, 14，0x265e5a51)
GG (b，C，d，a，MO,20， 0xe9b6c7aa)
GG (a,b，C,d，M5,5， 0xd62fl05d)
GG (d，a，b，C，M10, 9，0x02441453)
GG (c，d，a,b，M15, 14，0xd8ale681)CN 102013120 A说明书
GG (b，C,d，a, M4，20，0xe7d3fbc8)
GG (a,b,c,d, M9, 5，0x21elcde6)
GG (d，a,b，c, M14, 9，0xc33707d6)
GG (c，d，a,b, M3, 14，0xf4d50d87)
GG (b，c,d，a, M8, 20，0x455al4ed)
GG (a,b，c,d, M13, 5，0xa9e3e905)
GG (d，a,b，c, M2, 9，0xfcefa3fB)
GG (c，d，a,b, M7, 14，0x676f02d9)
GG (b，c,d，a, M12， 20， 0x8d2a4c8a)
第三轮
HH (a,b，c,d, M5, 4，0xfffa3942)
HH (d,a,b，c, M8, 11，0x877lf681)
HH (c,d，a,b, Mil, 16，0x6d9d6122)
HH (b,c,d，a, M14, 23，0xfde5380c)
HH (a,b，c,d, Ml, 4, 0xa4beea44)
HH (d,a,b，c, M4, 11，0x4bdecfa9)
HH (c,d，a,b, M7, 16，0xf6bb4b60)
HH (b，c,d，a, MlO，23，0xbebfbc70)
HH (a,b，c,d, M13, 4，0x289b7ec6)
HH (d,a,b，c, MO, 11，0xeaal27fa)
HH (c,d，a,b, M3, 16，0xd4ef3085)
HH (b,c,d，a, M6, 23，0x04881d05)
HH (a,b，c,d, M9, 4，0xd9d4d039)
HH (d,a,b，c, M12, 11，0xe6db99e5)
HH (c,d，a,b, M15, 16，0xlfa27cfB)
HH (b,c,d，a, M2, 23，0xc4ac5665)
第四轮
II (a, b，c:，d, MO, 6，0xf4292244)
II (d, a，b, c,,M7, 10，0χ432α 97)
II (c，d， i, b, M14, 15，0xab9423a7)
II(b, c，d, al, M5, 21，0xfc93a039)
II (a, b，c；,d, M12, 6，0x655b59c3)
II (d，a，b, c,，M3, 10，0x8f0ccc92)
II (c，d， i, b, MlO, 15，0xffeff47d)
II(b, c，d, al, Ml, 21，0x85845ddl)
II (a, b，c,，d, M8, 6，0x6fa87e4f)
II (d，a，b, c,M15, 10，0xfe2ce6e0)
II (c, d,l, b, M6, 15，0xa3014314)
II(b, c，d, aι, M13, 21，0x4e0811al)
II(a, b, c, d, M4, 6，0xf7537e82)II(d, a, b, c, Mil, 10，0xbd3af235)II(c, d, a, b, M2, 15，0x2ad7d2bb)II(b, c, d, a, M9, 21，0xeb86d391)③尾部处理。每一次主循环全部完成之后，将A、B、C和D分别加上a、b、 c和d。接着用下一个分组继续运行算法，最后的输出散列值是A、B、C和D的级联。制造业数据记录方法是FRAM存储模块中的FRAM细分成上下两个存储区； FRAM上区用于存储记录仪采集的实时数据，並将FRAM中成页的数据转存到FLASH 存储模块，以及记录仪工作日结束时，存储用户MD5算法的散列值；FRAM下区单独设 列，记录仪工作日结束时同步存储仪器生产商保密的MD5算法散列值；记录仪配置数码 管、热敏打印机，同步提供纸质、电子两种存储介质的现场数据记录，数码管进行定点 或巡回数字显示、热敏打印机进行趋势显示/记录和数字显示/记录。制造业数据完备性的核查方法是用户在记录仪工作日结束时将存储于FRAM 存储模块和FLASH存储模块中的当日采集的实时数据通过MD5算法计算出一个128位 的散列值由并由记录仪附加打印输出，同时用户的生产质管或产品安全部门调用该MD5 算法产生一个128位的散列值，并和记录仪数据附加的散列值进行比较；如果相同，则 认为记录仪电子数据未被篡改、是可信的，反之则不可信；记录仪生产商MD5算法采用 与用户的“32位链接变量”不同的“链接变量”，再次计算存储于FRAM存储模块和 FLASH存储模块中当日采集的实时数据的散列值，单独存储在FRAM下区，并生产商的 散列值对用户是透明的；记录仪生产商作为第三方核查电子数据真实性的步骤是对记录 数据调用MD5算法，产生一个记录仪生产商独有的128位散列值，并和记录仪FRAM下 区相应的散列值进行比较；如果相同，则认为记录仪电子数据未被篡改、是可信的，反 之则不可信。
权利要求
1.一种制造业记录仪，其特征在于由8个输入通道、8个程控放大A/D转换模块、 9个光电隔离模块、频率输入模块、频率检测模块、数码显示模块、键盘操作模块、热 印记录模块、FRAM存储模块、FLASH存储模块、实时时钟模块、E2PROM、看门狗模 块、冷端温度检测模块、RS232通信接口模块、热敏打印机、报警控制模块组成；8个输 入通道分别与8个程控放大A/D转换模块相连，8个程控放大A/D转换模块分别与8个 光电隔离模块相连；频率输入模块与频率检测模块相连；频率检测模块与第9个光电隔 离模块相连；9个光电隔离模块、数码显示模块、键盘操作模块、热印记录模块、FRAM 存储模块、FLASH存储模块、实时时钟模块、E2PROM、看门狗模块、冷端温度检测模 块、RS232通信接口模块、热敏打印机、报警控制模块分别与ARM7微处理器LPC2114 相连；FRAM存储模块中FRAM采用的芯片为FM25L256，FLASH存储模块FLASH 采用的芯片为AT45DB161D; FM25L256的串行数据输入端口(Si)与LPC2114的主机 输出和从机输入端口 O(MOSIO)相连、FM25L256的串行数据输出端口(SO)与LPC2114 的主机输入和从机输出端口 O(MISOO)相连、FM25L256的串行时钟输入端口(SCK)与 LPC2114的串行时钟输入端口 O(SCKO)相连，FM25L256的管脚电源输入端(VDD)、 状态保持端(HOLD)、写入保护端(WP)与3.3V电源相连，FM25L256的地端(VSS)和 片选端(CS)接地，AT45DB161D的串行数据输入端口(Si)与LPC2114的主机输出和 从机输入端口 I(MOSIl)相连、AT45DB161D的串行数据输出端口(SO)与LPC2114的 主机输入和从机输出端口 I(MISOl)相连、AT45DB161D的串行时钟输入端口(SCK)与 AT45DB161D的串行时钟输入端口 I(SCKl)相连，AT45DB161D芯片复位端(RESET) 与LPC2114的管脚P0.2相连，AT45DB161D的电源输入端(VCC)、写入保护端(WP)与 3.3V电源相连，AT45DB161D的地端(VSS)和片选端(CS)接地。
2.根据权利要求1所述的一种制造业记录仪，其特征在于所述的热敏打印机由RS232 通信模块、80S52单片机、步进电机驱动模块、热敏头缺纸检测模块、热敏打印头组成； 80S52单片机分别与RS232通信模块、步进电机驱动模块、热敏头缺纸检测模块、热敏打 印头相连。
3.—种使用如权利要求1所述记录仪的制造业数据记录方法，其特征在于FRAM存储 模块中的FRAM细分成上下两个存储区；FRAM上区用于存储记录仪采集的实时数据， 並将FRAM中成页的数据转存到FLASH存储模块，以及记录仪工作日结束时，存储用户 MD5算法的散列值；FRAM下区单独设列，记录仪工作日结束时同步存储仪器生产商保 密的MD5算法散列值；记录仪配置数码管、热敏打印机，同步提供纸质、电子两种存储 介质的现场数据记录，数码管进行定点或巡回数字显示、热敏打印机进行趋势显示/记 录和数字显示/记录。
4.一种使用如权利要求1所述记录仪的制造业数据完备性的核查方法，其特征在于 用户在记录仪工作日结束时将存储于FRAM存储模块和FLASH存储模块中的当日采集的 实时数据通过MD5算法计算出一个128位的散列值由并由记录仪附加打印输出，同时用 户的生产质管或产品安全部门调用该MD5算法产生一个128位的散列值，并和记录仪数 据附加的散列值进行比较；如果相同，则认为记录仪电子数据未被篡改、是可信的，反 之则不可信；记录仪生产商MD5算法采用与用户的“32位链接变量”不同的“链接变 量”，再次计算存储于FRAM存储模块和FLASH存储模块中当日采集的实时数据的散列值，单独存储在FRAM下区，并生产商的散列值对用户是透明的；记录仪 生产商作为第 三方核查电子数据真实性的步骤是对记录数据调用MD5算法，产生一个记录仪生产商独 有的128位散列值，并和记录仪FRAM下区相应的散列值进行比较；如果相同，则认为 记录仪电子数据未被篡改、是可信的，反之则不可信。
全文摘要
本发明公开一种制造业记录仪及其数据记录和数据完备性核查方法。记录仪由8个输入通道、8个程控放大A/D转换模块、9个光电隔离模块、频率输入模块、频率检测模块、数码显示模块、键盘操作模块、热印记录模块、FRAM存储模块、FLASH存储模块、实时时钟模块、E2PROM、看门狗模块、冷端温度检测模块、RS232通信接口模块、热敏打印机、报警控制模块组成；通过FRAM+FLASH存储架构既满足了记录仪对存取速度和存储空间的要求，又提升了数据的完备性；借助热敏打印机、MD5算法使记录仪电子数据具有三重核查功能；在不增加用户的日常运维工作量、且能确保记录仪的易用性的基础上克服了现有记录仪数据完备性和完全性的问题。
文档编号G07C3/00GK102013120SQ20101052401
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者丁程, 仲玉芳, 吴明光, 徐晓忻, 杨江, 黄忠 申请人:丁程, 浙江大学