分布式測(cè)試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理技術(shù)研究

摘要：在一些大海域進(jìn)行的分布式測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)大量、多種類測(cè)試數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)管理是必要的。NAND Flash存儲(chǔ)器具有非易失、大容量、可擦除與重復(fù)性編程等優(yōu)點(diǎn)，并可基于其構(gòu)建文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)文件的有效存儲(chǔ)管理。無線實(shí)時(shí)回傳處理大量數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的瓶頸，因此存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)可提取數(shù)據(jù)特征并存儲(chǔ)特征，為實(shí)現(xiàn)基于特征提取的高效數(shù)據(jù)傳輸提供可能，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

　　關(guān)鍵詞：分布式測(cè)試;NAND Flash;特征提取;文件系統(tǒng)

　　引言

　　本課題研究的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理技術(shù)可應(yīng)用于在大型海域進(jìn)行的水中爆炸效能參數(shù)測(cè)試的分布式測(cè)試系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)中基站與主站通過無線傳輸。由于在海域中的測(cè)試環(huán)境比較惡劣，對(duì)于測(cè)試設(shè)備的布置比較困難，因此有時(shí)需要在短時(shí)間內(nèi)做多次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。重復(fù)性實(shí)驗(yàn)就要求將每次所采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳處理或存儲(chǔ)管理，為下次實(shí)驗(yàn)作準(zhǔn)備。本系統(tǒng)所采用的無線傳輸方式?jīng)Q定不可能在短時(shí)間內(nèi)把大量數(shù)據(jù)回傳。NAND Flash存儲(chǔ)器作為一種非易失、大容量、可擦除與重復(fù)性編程等優(yōu)點(diǎn)，在其內(nèi)部構(gòu)建文件系統(tǒng)，把多次重復(fù)性采集的多種數(shù)據(jù)以文件格式存儲(chǔ)，可為系統(tǒng)由無線傳輸引起的瓶頸提供另一種解決方案。在存儲(chǔ)沖擊波數(shù)據(jù)時(shí)，沖擊波信號(hào)有其典型的特征(最大值特征)，可提取其最大值特征作為該文件的信息一同存儲(chǔ)。事后數(shù)據(jù)快速分析處理時(shí)，最關(guān)心的是沖擊波壓力峰值(即最大值)，因此可通過傳輸特征值少量數(shù)據(jù)快速分析提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

　　1 系統(tǒng)組成

　　本課題研究的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)是分布式測(cè)試系統(tǒng)基站的重要組成部分。該模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)沖擊波數(shù)據(jù)、水聲定位信號(hào)、環(huán)境溫度等多種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理，為事后數(shù)據(jù)分析處理提供可靠保證，并通過與基站中的無線收發(fā)模塊通信，實(shí)現(xiàn)與主站的通信。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)主要由單片機(jī)與CPLD組成，本系統(tǒng)通過在CPLD內(nèi)部擴(kuò)展SPI接口電路，完成沖擊波、水聲定位等信號(hào)的存儲(chǔ);并在NAND Flash存儲(chǔ)器中構(gòu)建文件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理。

　　2 數(shù)據(jù)傳輸接口電路設(shè)計(jì)

　　本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)以單片機(jī)和CPLD作為核心控制器。由于單片機(jī)的端口、內(nèi)部串口等資源數(shù)目有限，需在CPLD內(nèi)部擴(kuò)展SPI接口電路，不僅簡化了接口和控制，提高了系統(tǒng)的整體性能及工作靈活性，還使系統(tǒng)擴(kuò)展變得可行。CPLD擴(kuò)展SPI接口框圖如圖2所示。

　　在CPLD內(nèi)部編寫雙向I/O總線、譯碼電路、時(shí)鐘發(fā)生器、移位寄存器等電路完成SPI接口電路設(shè)計(jì)。READY為從機(jī)(沖擊波模塊)與主機(jī)(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng))通信時(shí)狀態(tài)標(biāo)志位，供主機(jī)與從機(jī)通信時(shí)查詢使用。READY為1時(shí)，主從機(jī)可通信。

　　圖3為CPLD擴(kuò)展SPI接口電路讀取沖擊波模塊數(shù)據(jù)時(shí)的波形。bit8為READY信號(hào)，從機(jī)高電平時(shí)主機(jī)讀取數(shù)據(jù);bit9為SCK時(shí)鐘信號(hào)，主機(jī)查詢READY為高時(shí)主機(jī)產(chǎn)生8個(gè)SCK時(shí)鐘，啟動(dòng)SPI傳輸;bit10為MOSI，主機(jī)輸出端口;bit11為MISO，主機(jī)輸入端口，SCK上升沿讀取數(shù)據(jù)。圖3連續(xù)兩個(gè)周期讀取的數(shù)據(jù)為0x07(00000111)、0xb0(10110000)，兩周期時(shí)間間隔為20.400μs，傳輸速度可達(dá)4×105bps。