一种双SD卡实时数据记录装置的制作方法

一种双sd卡实时数据记录装置
技术领域
1.本发明涉及工业控制过程实时数据记录领域，具体涉及一种双sd卡实时数据记录装置。


背景技术：

2.实时数据记录是工业控制过程中必不可少的一个重要环节，所记录的过程数据对设备健康状态的分析、工艺参数的调整等都具有重要的指导作用。在发生故障或事故时，所记录的过程数据还是分析故障或事故原因的基本依据。
3.目前，工业控制过程中记录数据的存储媒介主要有以下几种类型：一、使用nor flash作为存储媒介，nor flash可靠性高，操作简单，但是容量小，不能被计算机直接读取分析数据。
4.二、使用nand flash作为存储媒介，nand flash容量大，但是存在坏块，必须要有复杂的文件系统解决坏块和读写均衡等问题，也不能被计算机直接读取分析。
5.三、使用sd卡作为存储媒介，使用专用的实时文件系统，使用该类型可以解决容量的问题，但依然存在不能被计算机直接读取的问题。
6.四、使用sd卡作为存储媒介，使用fat32文件系统，该类型可以由计算机直接读取sd卡上的数据，但是由于fat32文件系统不是为工业控制过程设计，其不具有实时性，读写时存在极大的不确定性，不能满足工业控制过程的实时性要求。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种双sd卡实时数据记录装置，其兼容fat32文件系统，且能满足工业控制过程的实时性要求，其具体技术方案如下：一种双sd卡实时数据记录装置，兼容fat32文件系统，所述装置包括：微处理器、内部sd卡、外部sd卡，所述微处理器集成spi控制器和sdio控制器，所述微处理器与内部sd卡通过spi控制器连接，微处理器与外部sd卡通过sdio控制器连接。
8.进一步的，所述的微处理器采用stm32f429bit6芯片；内部sd卡采用工业级slc宽温 sd卡，型号为：ds2a-01gi81w1b；外部sd卡采用通用32g sd卡。
9.进一步的，所述微处理器与内部sd卡通过spi控制器连接，具体为：所述内部sd卡的1脚通过一个10k欧姆的电阻r1与电源端vdd连接，所述stm32f429bit6芯片的154脚即该芯片所集成的spi控制器的设备选择线nss，连接至内部sd卡的1脚与电阻r1之间的连接线上；所述stm32f429bit6芯片的155脚即该芯片所集成的spi控制器的时钟线sck，连接至内部sd卡的5脚；所述stm32f429bit6芯片的156脚即该芯片所集成的spi控制器的串行输入数据线miso，连接至内部sd卡的7脚；
所述stm32f429bit6芯片的157脚即该芯片所集成的spi控制器的串行输出数据线mosi，连接至内部sd卡的2脚。
10.进一步的，所述内部sd卡的3脚通过一个0.1uf的电容c1与其4脚相连接，6脚接地gnd，8脚和9脚分别通过电阻r6和电阻r8接至电源端vdd，电阻r6和电阻r8的阻值均为10k欧姆。
11.进一步的，所述微处理器与外部sd卡通过sdio控制器连接，具体为：所述stm32f429bit6芯片的162脚即该芯片所集成的sdio控制器的传输数据线d3通过电阻r2连接至外部sd卡的1脚；所述stm32f429bit6芯片的166脚即该芯片所集成的sdio控制器的双向信号线cmd通过电阻r3连接至外部sd卡的2脚；所述stm32f429bit6芯片的163脚即该芯片所集成的sdio控制器的时钟信号线ck通过电阻r5连接至外部sd卡的5脚；所述stm32f429bit6芯片的140脚即该芯片所集成的sdio控制器的传输数据线d0通过电阻r7连接至外部sd卡的7脚；所述stm32f429bit6芯片的141脚即该芯片所集成的sdio控制器的传输数据线d1通过电阻r9连接至外部sd卡的8脚；所述stm32f429bit6芯片的161脚即该芯片所集成的sdio控制器的传输数据线d2通过电阻r10连接至外部sd卡的9脚；所述stm32f429bit6芯片的142脚与外部sd卡的10脚相连接后通过一个阻值为10k欧姆的电阻r4连接至电源端vdd。
12.进一步的，所述外部sd卡的3脚通过一个0.1uf的电容c2与其4脚相连接，6脚接地gnd；所述电阻r2、电阻r3、电阻r5、电阻r7、电阻r9、电阻r10的阻值均为33欧姆。
13.进一步的，所述微处理器还集成有cpu，cpu分别与spi控制器和sdio控制器相互连接；当格式化内部sd卡时，所述cpu先清除内部sd卡中的逻辑0扇区数据，按照预先定义好的文件目录树填写fat表项并形成簇链，然后在分别指定的数据扇区写入各文件的目录项，最后在逻辑0扇区写入符合fat32文件系统格式定义的数据；当往内部sd卡中写文件时，先定位到文件的起始扇区，把记录的缓存数据依次往扇区中写，待所有数据写入完成后，再定位到文件的目录项，更新目录项信息。
14.有益效果：1、本发明使用双sd卡存储方式，内部sd卡一直安装在数据记录装置内，时刻记录数据；外部sd卡可随时插入或拔出，在计算机和本发明装置之间交换数据。
15.2、采用兼容fat32文件系统的静态分配文件系统，既可以被计算机直接读取，又能保证数据记录的实时性。
16.3、对本发明的装置进行替换时，拔出旧装置的内部sd卡插入到新装置内，即可完全恢复原有功能。
17.4、访问sd卡中的文件数据时，可快速定位到预先分配好的扇区地址进行读写操作，避免使用fat32的簇链访问和空白簇的分配机制，确保读写时间可预测以保证实时性，并使程序设计更简单、高效。
附图说明
18.图1是本发明的一种双sd卡实时数据记录装置的系统框图；图2是本发明的一种双sd卡实时数据记录装置的电路原理图；图3是本发明的静态分配文件系统格式化的流程图；图4是本发明的写文件操作的流程图。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，以下结合说明书附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
20.如图1所示，本发明的一种双sd卡实时数据记录装置，兼容fat32文件系统，该装置包括：微处理器、内部sd卡、外部sd卡，所述微处理器集成cpu、flash、ram、spi控制器和sdio控制器，所述微处理器与内部sd卡通过spi控制器连接，微处理器与外部sd卡通过sdio控制器连接，并由sdio控制器进行通讯。
21.所述的微处理器采用stm32f429bit6芯片；内部sd卡采用工业级slc宽温 sd卡，型号为：ds2a-01gi81w1b；外部sd卡采用通用32g sd卡。
22.如图2所示，所述微处理器与内部sd卡通过spi控制器连接，具体为：所述内部sd卡的1脚通过一个10k欧姆的电阻r1与电源端vdd连接，所述stm32f429bit6芯片的154脚即该芯片所集成的spi控制器的设备选择线nss，连接至内部sd卡的1脚与电阻r1之间的连接线上；所述stm32f429bit6芯片的155脚即该芯片所集成的spi控制器的时钟线sck，连接至内部sd卡的5脚；所述stm32f429bit6芯片的156脚即该芯片所集成的spi控制器的串行输入数据线miso，连接至内部sd卡的7脚；所述stm32f429bit6芯片的157脚即该芯片所集成的spi控制器的串行输出数据线mosi，连接至内部sd卡的2脚。
23.其中，所述内部sd卡的3脚通过一个0.1uf的电容c1与其4脚相连接，6脚接地gnd，8脚和9脚分别通过电阻r6和电阻r8接至电源端vdd，电阻r6和电阻r8的阻值均为10k欧姆。
24.所述微处理器与外部sd卡通过sdio控制器连接，具体为：所述stm32f429bit6芯片的162脚即该芯片所集成的sdio控制器的传输数据线d3通过电阻r2连接至外部sd卡的1脚；所述stm32f429bit6芯片的166脚即该芯片所集成的sdio控制器的双向信号线cmd通过电阻r3连接至外部sd卡的2脚；所述stm32f429bit6芯片的163脚即该芯片所集成的sdio控制器的时钟信号线ck通过电阻r5连接至外部sd卡的5脚；所述stm32f429bit6芯片的140脚即该芯片所集成的sdio控制器的传输数据线d0通过电阻r7连接至外部sd卡的7脚；所述stm32f429bit6芯片的141脚即该芯片所集成的sdio控制器的传输数据线d1通过电阻r9连接至外部sd卡的8脚；所述stm32f429bit6芯片的161脚即该芯片所集成的sdio控制器的传输数据线d2
通过电阻r10连接至外部sd卡的9脚；所述stm32f429bit6芯片的142脚（pa8脚，用于控制芯片的收发数据）与外部sd卡的10脚（detcet脚，外部sd卡插入检测引脚）相连接后通过一个阻值为10k欧姆的电阻r4连接至电源端vdd。
25.其中，所述外部sd卡的3脚通过一个0.1uf的电容c2与其4脚相连接，6脚接地gnd；所述电阻r2、电阻r3、电阻r5、电阻r7、电阻r9、电阻r10的阻值均为33欧姆。
26.如图3所示，本发明的装置在格式化内部sd卡时，所述cpu先清除内部sd卡中的逻辑0扇区数据，按照预先定义好的文件目录树填写fat表项并形成簇链，然后在分别指定的数据扇区写入各文件的目录项，最后在逻辑0扇区写入符合fat32文件系统格式定义的数据，完成内部sd卡的格式化；外部sd卡同理。
27.如图4所示，本发明的装置在往内部sd卡中写文件时，先定位到文件的起始扇区，把记录的缓存数据依次往扇区中写，待所有数据写入完成后，再定位到文件的目录项，更新目录项信息，完成写文件操作；外部sd卡同理。
28.在计算机上读取外部sd卡的文件数据时，因外部sd卡的文件系统兼容fat32文件系统，文件数据可直接被计算机识别，使用对应专用的数据软件即可打开。
29.以上所述，仅为本发明的优选实施案例，并非对本发明做任何形式上的限制。虽然前文对本发明的实施过程进行了详细说明，对于熟悉本领域的人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。凡在本发明精神和原则之内所做修改、同等替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。