数据记录仪的制作方法

1.本发明涉及汽车总线数据记录技术领域，尤其涉及一种数据记录仪。


背景技术：

2.随着汽车总线的升级，以及汽车辅助驾驶（adas advanced driving assistance system）和自动驾驶的普及，对用于测试汽车总线数据记录的汽车数据记录仪提出了高带宽、大容量、快传输的需求，即数据记录支持高带宽并发吞吐、大容量持久化存储，并且在数据记录完成后将数据从数据记录仪设备中下载传输到外部分析装置进行数据分析。高效、及时的数据传输，可以大大缩短测试分析人员的等待时间，提升工作效率以及设备运转效率，因此，高速数据下载是新一代汽车总线数据记录仪的关键设计指标。
3.现有的数据记录仪的数据传输方式主要有以下两种：（1）存储数据主动转存方式，即数据记录仪的软件系统做数据拷贝、将内部存储器数据转存到外部网络或存储介质（如u盘、sd卡）中，这种转存操作需要数据记录仪cpu进行操作，从而使数据从内部存储介质转移到外部进行数据分析，此种数据传输方式需要数据记录仪自身具有高性能处理器（cpu）进行转存，转存性能受处理器性能、转存介质（移动硬盘、网络接口）的带宽限制；（2）存储介质物理插拔方式，即数据记录仪的存储单元可以插拔更换，当插入存储介质时，数据记录仪将log数据写入存储介质中；当记录结束后，拔出存储介质，再通过外部装置读取该存储介质数据即可，从而实现数据从数据记录仪转移到外部进行数据分析，此种数据传输方式的存储介质为了能够插拔更换，不能内置（如集成到电路板上），而插拔的方式降低可靠性、增加了设备物理尺寸。上述问题亟待解决。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了了一种数据记录仪，其包括电源控制模块、内置的存储介质、总线交换控制器和处理器、设备电源接口和总线电源接口；所述设备电源接口用于与车载主机连接，所述总线电源接口用于与外部电源设备连接；所述电源控制模块连接于所述设备电源接口和所述总线电源接口，用于向所述总线交换控制器和所述存储介质供电；所述存储介质连接于所述总线交换控制器、并通过所述总线交换控制器分别与所述处理器和外部电源设备连接，以使所述存储介质能够被所述处理器或所述外部电源设备访问以进行数据传输。
5.在本技术的数据记录仪中，所述电源控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元连接于所述存储介质、用于向所述存储介质供电，所述第二控制单元连接于所述总线交换控制器、用于向所述总线交换控制器供电。
6.在本技术的数据记录仪中，所述第一控制单元包括设备电源第一输入电路、总线电源第一输入电路、第一输出电路和保护电路；所述第一输出电路连接于所述存储介质；所述设备电源第一输入电路连接于所述设备电源接口和所述第一输出电路，且所述设备电源第一输入电路设置有第一控制元件，所述第一控制元件用于控制所述设备电源第一输入电
路与所述第一输出电路之间的通断；所述总线电源第一输入电路连接于所述总线电源接口和所述第一输出电路，且所述总线电源第一输入电路设置有第二控制元件，所述第二控制元件用于控制所述总线电源第一输入电路与所述第一输出电路之间的通断；所述保护电路连接于所述设备电源第一输入电路和所述总线电源第一输入电路，且所述保护电路设置有第三控制元件，所述第三控制元件用于保护所述第一控制单元。
7.在本技术的数据记录仪中，所述第一控制单元还包括第六电阻，所述第六电阻的一端连接于所述第一控制元件、所述第六电阻的另一端接地。
8.在本技术的数据记录仪中，所述第一控制单元还包括第七电阻，所述第七电阻的一端连接于所述设备电源第一输入电路和所述总线电源第一输入电路、所述第七电阻的另一端连接于所述第三控制元件。
9.在本技术的数据记录仪中，所述第一控制元件和所述第二控制元件为pmos管，所述第三控制元件为nmos管。
10.在本技术的数据记录仪中，所述第二控制单元包括设备电源第二输入电路、总线电源第二输入电路和第二输出电路；所述第二输出电路连接于所述总线交换控制器；所述设备电源第二输入电路连接于所述设备电源接口和所述第二输出电路，且所述设备电源第二输入电路设置有第四控制元件，所述第四控制元件用于控制所述设备电源第二输入电路与所述第二输出电路之间的通断；所述总线电源第二输入电路连接于所述总线电源接口和所述第二输出电路，且所述总线电源第二输入电路设置有第五控制元件，所述第五控制元件用于控制所述总线电源第二输入电路与所述第二输出电路之间的通断。
11.在本技术的数据记录仪中，所述第四控制元件和所述第五控制元件均为二极管。
12.在本技术的数据记录仪中，所述第二输出电路设置有转换器，所述转换器用于将接收到的高电压转成低电压。
13.在本技术的数据记录仪中，当所述外部电源设备通过所述电源控制模块向所述总线交换控制器和所述存储介质供电时，所述处理器输出为低电平，所述存储介质设置为被所述外部电源设备访问以进行数据传输。
14.在本技术的数据记录仪中，当所述车载主机通过所述电源控制模块向所述总线交换控制器和所述存储介质供电时，所述数据记录仪还包括控制开关，所述控制开关连接于所述处理器、用于控制所述处理器输出高电平或低电平；所述存储介质设置为在所述处理器输出高电平时被所述处理器访问以进行数据传输、在所述处理器输出低电平时被所述外部电源设备访问以进行数据传输。
15.在本技术的数据记录仪中，所述的数据记录仪还包括指示模块，所述指示模块连接于所述电源控制模块和所述处理器，所述指示模块用于指示出所述存储介质当前被访问的访问对象。
16.在本技术的数据记录仪中，所述指示模块包括第六控制元件和指示灯，所述第六控制元件连接于所述处理器和所述指示灯；所述指示灯设置为在所述存储介质被所述外部电源设备访问时亮、被所述处理器访问时灯灭。
17.在本技术的数据记录仪中，所述第六控制元件为pmos管。
18.在本技术的数据记录仪中，所述指示模块还包括第二电阻和第三电阻；所述第二电阻的一端连接于所述指示灯、所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的一端连接于
所述第六控制元件、所述第三电阻的另一端接地。
19.在本技术的数据记录仪中，所述的数据记录仪还包括保护模块，所述保护模块包括第七控制元件和第一电阻，所述第七控制元件连接于所述总线交换控制器和所述处理器，所述第一电阻的一端连接于所述第七控制元件输出端、所述第一电阻的另一端接地。
20.本发明的有益效果如下：本发明的数据记录仪采取内置的存储介质，且内置储存介质通过总线交换控制器分别与处理器和外部设备进行数据传输，在一方面，内置的储存介质降低了数据记录仪的物理尺寸，避免了可插拔存储方案的体积大、可靠性低问题；在第二方面，存储介质通过总线交换控制器直接与外部设备进行数据传输，不需要内置处理器的参与，不仅能够实现数据高速下载，并且不受数据记录仪设备自身的处理器能力限制。并且，通过设置设备电源接口和总线电源接口，实现在数据记录仪上电（即连接车载主机）或断电工况下均能够进行数据下载传输（断电时通过连接的外部设备如pc进行供电，进行数据传输），实现与物理插拔完全等同的数据传输效果。
附图说明
21.图1是本发明的数据记录仪的结构示意图之一；图2是本发明的数据记录仪的电源控制模块的结构示意图；图3是本发明的数据记录仪的结构示意图之二。
22.其中，附图标记说明如下：1.电源控制模块；11.第一控制单元；111.设备电源第一输入电路；q5.第一控制元件；r6.第六电阻；112.总线电源第一输入电路；q6.第二控制元件；113.第一输出电路；114.保护电路；q7.第三控制元件；r7.第七电阻；12.第二控制单元；121.设备电源第二输入电路；d3.第四控制元件；122.总线电源第二输入电路；d4.第五控制元件；123.第二输出电路；ldo.转换器 2.内置的存储介质；3.总线交换控制器；4.处理器；k1.控制开关；5.指示模块；q4.第六控制元件；d2.指示灯；r2.第二电阻；r3.第三电阻；6.保护模块；r1.第一电阻；d1.第七控制元件。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
25.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和
隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
26.下面参照附图来详细说明根据本发明的数据记录仪，如图1和3所示，其包括电源控制模块1、内置的存储介质2、总线交换控制器3（例如型号为hd3ss6126ruar）和处理器4（例如型号为xlinx zynq 7z020）、设备电源接口和总线电源接口；设备电源接口用于与车载主机连接，总线电源接口用于与外部电源设备（如pc）连接；电源控制模块1连接于设备电源接口和总线电源接口，用于向总线交换控制器3和存储介质2供电；存储介质2连接于总线交换控制器3、并通过总线交换控制器3分别与处理器4和外部电源设备连接；具体的，总线交换控制器3根据处理器4的高电平或低电平信号实现存储介质2与处理器4进行数据传输或与外部电源（pc）进行数据传输以使存储介质2能够被处理器4或外部电源设备访问以进行数据传输。
27.在本发明的数据记录仪中，其采取内置的存储介质，且内置储存介质通过总线交换控制器分别与处理器和外部设备进行数据传输，在一方面，内置的储存介质降低了数据记录仪的物理尺寸，避免了可插拔存储方案的体积大、可靠性低问题；在第二方面，存储介质通过总线交换控制器直接与外部设备进行数据传输，不需要内置处理器的参与，不仅能够实现数据高速下载，并且不受数据记录仪设备自身的处理器能力限制。并且，通过设置设备电源接口和总线电源接口，实现在数据记录仪上电（即连接车载主机）或断电工况下均能够进行数据下载传输（断电时通过连接的外部设备如pc进行供电，进行数据传输），实现与物理插拔完全等同的数据传输效果。
28.本发明的数据记录仪工作过程如下：当外部电源设备通过电源控制模块1向总线交换控制器3和存储介质2供电时，处理器4输出为低电平，存储介质2设置为被外部电源设备访问以进行数据传输。
29.当车载主机通过电源控制模块1向总线交换控制器3和存储介质2供电时，数据记录仪还包括控制开关k1，控制开关k1连接于处理器4、用于控制处理器4输出高电平或低电平；存储介质2设置为在处理器4输出高电平时被处理器4访问以进行数据传输、在处理器4输出低电平时被外部电源设备访问以进行数据传输。
30.在一些实施例中，如图2所示，电源控制模块1包括第一控制单元11和第二控制单元12，第一控制单元11连接于存储介质2、用于向存储介质2供电，第二控制单元12连接于总线交换控制器3、用于向总线交换控制器3供电；对存储介质2和总线交换控制器3分别采取单独的电路控制，独立性更好，互不干扰。
31.第一控制单元11包括设备电源第一输入电路111、总线电源第一输入电路112、第一输出电路113和保护电路114；第一输出电路113连接于存储介质2；设备电源第一输入电路111连接于设备电源接口和第一输出电路113，且设备电源第一输入电路111设置有第一控制元件q5，第一控制元件q5用于控制设备电源第一输入电路111与第一输出电路113之间的通断；总线电源第一输入电路112连接于总线电源接口和第一输出电路113，且总线电源第一输入电路112设置有第二控制元件q6，第二控制元件q6用于控制总线电源第一输入电路112与第一输出电路113之间的通断；保护电路114连接于设备电源第一输入电路111和总线电源第一输入电路112，且保护电路设置有第三控制元件q7，第三控制元件q7用于保护第一控制单元11。
32.可选的，第一控制元件和第二控制元件为pmos管（如型号为sp2301s），第三控制元
件为nmos管（如型号为2n7001）。
33.下面以第一控制元件和第二控制元件为pmos管（导通条件为vgs≤vgsth），第三控制元件为nmos管（导通条件为vgs≥vgsth），其中vgsth是与控制元件相关的参数，从控制元件的数据手册中可以查到，此处vgsth=-0.8v；以此为例进行详细说明；pmos管和nmos管均具有g（栅极）、s（源极）和d（漏极）接线极。则连接方式具体为：第一控制元件q5的d极连接于设备电源接口，s极连接于第一输出电路113，g极连接第六电阻r6和总线电源接口，第六电阻r6接地；第二控制元件q6的d极连接于总线电源接口，s极连接于第一输出电路113，g极连接第七电阻r7和第三控制元件的d极，第七电阻r7另一极连接第一输出电路113；第三控制元件q7的s极接地，g极连接总线电源接口。以下依据三种工况说明第一控制单元11的工作过程。
34.1、当设备电源接口接通，为ssd供电的usb type c口通过usb线连接至pc时（此时总线电源接口未连接车载主机；pc供电是vbus，电压为5v）：基于第一控制元件q5的g极接地（0v），d极连接vbus（5v），则vgs《vgsth（而此时q5的g极接地， d极接5v，d极与s极之间通过体二极管导通，因此，s极为5v，即vgs=-5v，vgs（-5）《vgsth（-0.8）），此时第一控制元件q5导通，导通后第一控制元件q5的s极输出电压（ssd_5v）供给储存介质2；基于第三控制元件q7的g极接地，则第三控制元件q7的vgs=0（g极和s极分别接地），第三控制元件q7截止；因此第一控制元件q5输出电压不会通过电阻r7流向接地极；基于第二控制元件q6的vgs=0（g极和s极分别连接第一控制元件q5的s极）；因此，第二控制元件q6也处于截止状态；第一控制元件q5输出电压也不会通过第二控制元件q6倒流至总线电源接口。
35.2、当总线电源接口连接车载主机时（此时设备电源接口未连接pc；车载主机电源会通过转换器转换转成system 5v）：基于第三控制元件q7的g极连接接车载主机（5v），s极接地；则第三控制元件q7的vgs（5v）》vgsth，第三控制元件q7导通；基于q7导通，则第三控制元件q7的d极也接地，进而第二控制元件q6的g极也接地，第二控制元件q6的d极连接system 5v，且d极和s极之间通过体二极管导通，则s极电压为5v，则vgs（-5v）《vgsth，第二控制元件q6导通，第二控制元件q6的s极输出ssd_5v电压供给储存介质2；基于第二控制元件q6导通，相当于第二控制元件q6的d极和s极短接，则第一控制元件q5的g极和s极处于短接状态，因此，第一控制元件q5的vgs=0，因此，第一控制元件q5截止，则第二控制元件q6的s极输出电压（ssd_5v）不会通过第一控制元件q5倒流到设备电源接口。
36.3、当总线电源接口连接车载主机并且设备电源接口连接pc时：基于此时第一控制元件q5的g极是5v，s极和d极均为5v（d极和s极之间通过体二极管导通），因此，第一控制元件q5的vgs=0，vgs＞vgsth，第一控制元件q5处于截止状态，设备电源接口的vbus 5v不会接通；基于第三控制元件q7的g极连接system 5v，则第三控制元件q7的vgs》vgsth，第三控制元件q7的导通；且基于第三控制元件q7的s极接地，则第三控制元件q7的d极也接地，因此，第二控制元件q6的g极也接地，而车载主机的system 5v会经由第二控制元件q6的d极到s极（通过体二极管导通）；因此，第二控制元件q6的vgs《 vgsth，q6导通，即车载主机提供的system 5v对储存介质2供电。即当总线电源接口连接车载主机并且设备电源接口连接pc时，由车载主机供电。
37.优选的，如图2所示，第一控制单元还包括第六电阻r6，第六电阻r6的一端连接于第一控制元件q5、第六电阻r6的另一端接地；设置第六电阻r6，在一方面，当q5导通(q6截
止)时，给q5的g极提供地信号，使得q5的vgs《vgsth；另一方面，当q6导通(q5截止)时，给q6提供高电压信号。
38.优选的，如图2所示，第一控制单元还包括第七电阻r7，第七电阻r7的一端连接于设备电源第一输入电路111和总线电源第一输入电路112、第七电阻r7的另一端连接于第三控制元件q7；设置r7，一方面在q5导通，q6截止时，使得q6的g极和s极处于等电位，即q6的vgs=0，q6截止；另一方面，当q6导通，q5截止时(q7也截止) ，r7的下端是0v，上端是5v，从而q6的vgs《vgsth。
39.如图2所示，第二控制单元12包括设备电源第二输入电路121、总线电源第二输入电路122和第二输出电路123；第二输出电路123连接于总线交换控制器3；设备电源第二输入电路121连接于设备电源接口和第二输出电路123，且设备电源第二输入电路121设置有第四控制元件d3，第四控制元件d3用于控制设备电源第二输入电路121与第二输出电路123之间的通断；总线电源第二输入电路122连接于总线电源接口和第二输出电路123，且总线电源第二输入电路122设置有第五控制元件d4，第五控制元件d4用于控制总线电源第二输入电路122与第二输出电路123之间的通断。具体的，第四控制元件d3和第五控制元件d4均为二极管。
40.优选的，如图2所示，第二输出电路123设置有转换器ldo （如型号为sgm2300-adjyn5g/tr），转换器ldo 用于将接收到的高电压转成低电压。
41.当设备电源接口连接pc时（如通过usb连接）（此时总线电源接口未连接车载主机；pc供电是vbus，电压为5v）；输入的电压经由第四控制元件d3给转换器ldo供电，输入电压经转换器ldo转换成3.3v的低压供给总线交换控制器3；并且基于第五控制元件d4的单向导电性，不会产生向总线电源接口流动的趋势，因此，即使此时总线电源接口连接车载主机也不会产生电压倒灌问题。
42.当总线电源接口连接车载主机时（此时设备电源接口未连接pc；车载主机电源会通过转换器转换转成system 5v）；输入的电压经由第五控制元件d4给转换器ldo供电，输入电压经转换器ldo转换成3.3v的低压供给总线交换控制器3；并且基于第四控制元件d3的单向导电性，不会产生向设备电源接口流动的趋势，因此，即使此时设备电源接口连接外部pc也不会产生电压倒灌问题。
43.当总线电源接口连接车载主机并且设备电源接口连接pc时，两个电源分别会通过第四控制元件d3和第五控制元件d4给转换器ldo供电输入电压经转换器ldo转换成3.3v的低压供给总线交换控制器3；且基于第四控制元件d3和第五控制元件d4的单向导通，因此，两个电源之间不会相互影响。
44.在一些实施例中，如图3所示，数据记录仪还包括指示模块5，指示模块5连接于电源控制模块1和处理器4，指示模块5用于指示出存储介质2当前被访问的访问对象。具体的，指示模块5包括第六控制元件q4和指示灯d2，第六控制元件q4连接于处理器4和指示灯d2；指示灯d2设置为在存储介质2被外部电源设备访问时亮、被处理器4访问时灯灭。第六控制元件q4为pmos管。优选的，指示模块5还包括第二电阻r2和第三电阻r3；第二电阻r2的一端连接于指示灯d2、第二电阻r2的另一端接地，r2对指示灯d2起到限流做保护作用；第三电阻r3的一端连接于第六控制元件q4、第三电阻r3的另一端接地，r3在为接通处理器4（uc）时，使q4的g极接地。
45.在一些实施例中，数据记录仪还包括保护模块6，保护模块包括第七控制元件d1和第一电阻r1，第七控制元件d1连接于总线交换控制器3和处理器4，d1的作用是防止控制3向处理器4（uc）漏电；第一电阻r1的一端连接于第七控制元件d1输出端、第一电阻r1的另一端接地，r1的作用是下拉电阻, 当处理器4（uc）断电时，使得总线交换控制器3的sel信号接地，进而使总线交换控制器3的高速信号通道连通pc。