某车载数据记录设备的高速大容量存储系统设计
STM32与eMMC通信的存储系统设计
STM32与eMMC通信的存储系统设计Cao Yanan;Wang Kangyi;Geng Shengqun;Liu Zhiguo【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2018(18)12【摘要】针对微型存储系统存在的一些问题,如存储带宽小、数据导出复杂、系统启动时间长、紧急掉电文件易丢失等,提出了一种能有效解决这些问题的方案.该方案基于Cortex-M7处理平台STM32F7,利用其SDIO接口与高速USB接口搭建了STM32与eMMC通信的硬件电路,并且实现STM32对eMMC的驱动,同时将FAT32文件系统移植到eM-MC上,记录文件通过自己建立的文件系统进行初始化,记录过程中数据直接由eMMC写驱动写入记录文件数据区,通过USB直接复制记录文件实现数据导出.【总页数】5页(P40-43,47)【作者】Cao Yanan;Wang Kangyi;Geng Shengqun;Liu Zhiguo【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TP36【相关文献】1.基于eMMC的高速大容量存储系统设计 [J], 陈克高;曾成昆2.基于eMMC的高速大容量存储系统设计 [J], 陈克高;曾成昆;3.基于高速eMMC阵列的视频存储系统设计 [J], DING Hong-hui;MA You-chun;ZHANG Heng;GU Ze-ling;YANG Ming-yuan;WU Zheng-yang4.基于eMMC的64路无线数据存储系统设计 [J], SONG Shi-jun;WU Hong-bin;WANG Cun-bao5.基于eMMC的高速固态存储系统设计与实现 [J], 李菲;辛海华;张会新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
智慧交通-云存储系统设计方案
智慧交通云存储系统设计方案XXX科技有限公司20XX年XX月XX日目录一系统概述 (2)二建设目标 (2)三需求分析 (3)四整体设计 (4)4.1 系统整体结构 (4)4.2 云存储逻辑结构 (5)五中心云存储设计 (8)5.1 系统可用性设计 (8)5.2 系统可靠性设计 (8)5.3 系统可扩展性设计 (9)5.4 分布式存储设计 (12)5.5 云存储容量计算公式 (14)1一系统概述集中云存储系统结合了存储业务特征和网络存储可靠性要求，设计了完整的网络存储流程，包括了从前端缓存、中心直存到中心备份各个应用环节的针对性设计，可以满足文件、数据库、视频、图片等结构化非结构化数据的高性能读写要求，组件高性价比的数据存储解决方案。
二建设目标集中云存储系统建设需要满足制高点点位、卡口和电子警察点位视频和图片的存储，具体要求如下：（1）要求监控控制平台的数据库在记录图像信息的同时，还应记录与图像信息相关的检索信息，如设备、通道、时间、报警信息等。
（2）图像存储设备满足采用H.265 High Profile级视频编码格式进行图像存储。
（3）具有足够的扩展空间，存储的图像数据应保证1080p及以上的图像分辨率；（4）道路监控、卡口电警监控图像存储时间不小于90天，图片存储时间不少于90天；（5）考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施，支持按图像来源、记录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进行检索，支持多用户同时并发访问同一数据源；（6）支持图像记录、网络回放的双工、双码流模式；（7）可实现对系统内所有存储软硬件资源的配置及查询，系统性能的实时监视，系统设备的故障报警监视、故障诊断、及定位分析、报警日志的创建及维护等；（8）系统可验证用户的访问权限和优先级，监测和记录用户进行的访问和操作等，验证接入设备的合法性，并注册合法设备。
2三需求分析中心云存储需求，随着视频监控系统规模越来越大，以及高清视频的大规模应用，视频监控系统中需要存储的数据和应用的复杂程度在不断提高，且视频数据需要长时间持续地保存到存储系统中，并要求随时可以调用，对存储系统的可靠性和性能等方面都提出了新的要求。
车载导航设备的日志记录和数据分析应用案例
车载导航设备的日志记录和数据分析应用案例随着现代交通工具的普及和城市道路的日益拥堵，车载导航设备已成为许多车主不可或缺的工具。
除了能够提供准确的导航服务外，车载导航设备还能通过日志记录和数据分析来提供更多有用的信息，帮助车主优化驾驶体验、提高交通效率以及增加安全性。
本文将通过一个具体的应用案例来介绍车载导航设备的日志记录和数据分析的应用。
案例描述：假设某地区的交通部门决定利用车载导航设备的日志记录和数据分析来改善该地区道路的流量和交通管理。
他们与一个车载导航设备制造商合作，为该地区的车辆提供先进的导航设备，并收集车辆的导航数据进行分析。
1. 日志记录车载导航设备通过内置的GPS系统和地图数据来提供准确的导航服务。
与此同时，它还能够记录车辆行驶过程中的相关数据，如路线选择、速度、时间等。
这些数据被存储在设备的内部存储器或云端服务器中，并可用于进一步的数据分析。
2. 数据分析交通部门利用车载导航设备的日志记录数据进行数据分析，以了解交通流量、拥堵状况、道路使用率等关键信息。
以下是一些可能的数据分析应用：2.1 交通流量热图通过分析车载导航设备的日志记录数据，交通部门能够生成交通流量热图，即显示道路上不同时间段的交通流量情况。
这些热图可以帮助交通部门预测交通高峰时段和拥堵状况，从而优化道路规划和交通管理。
2.2 路线选择优化车载导航设备的日志记录数据包含了车主选择的路线信息。
交通部门可以通过分析这些数据来了解车主偏好以及常用路线的交通状况。
基于这些数据，交通部门可以优化道路网络，改善交通流动性，并提供更准确的导航建议。
2.3 交通事故分析车载导航设备的日志记录数据还包含了车辆行驶的速度和时间等信息。
交通部门可以通过分析这些数据来识别和分析交通事故发生的模式和趋势。
基于这些分析结果，交通部门可以采取相应的交通安全措施，提高道路的安全性。
2.4 道路维护和改进计划交通部门可以将车载导航设备的日志记录数据用于道路的维护和改进计划。
高速公路智能运维管理系统设计与开发
高速公路智能运维管理系统设计与开发摘要:随着交通运输的快速发展，高速公路作为重要的基础设施之一，对其运维管理的要求也越来越高。
高速公路智能运维管理系统的设计与开发旨在提高高速公路的安全性、效率和可持续发展。
本文将介绍高速公路智能运维管理系统的设计原理、功能模块以及开发方案，并探讨其对高速公路管理的影响和未来发展趋势。
一、引言随着经济的发展和城市化进程的加速，高速公路在现代交通体系中扮演着重要角色。
然而，传统的高速公路管理方式已经无法满足日益增长的交通需求和管理要求。
因此，设计和开发一个智能化的高速公路运维管理系统成为当务之急。
二、设计原理1. 数据采集与分析高速公路智能运维管理系统通过各种传感器和设备收集实时的交通数据，并运用大数据分析技术进行深入研究。
这些数据包括车流量、车速、车道占用情况、气象条件等。
通过对这些数据的分析，可以预测交通拥堵、事故发生的可能性，并采取相应的措施。
2. 运维计划与调度系统根据收集到的数据，自动生成高速公路的运维计划和调度方案。
通过分析交通数据，识别出高速公路上的瓶颈区域和风险点，提出相应的管理措施并进行计划安排。
同时，系统还可以根据不同的条件和目标自动调整运维计划，确保高速公路的安全和顺畅运营。
3. 故障监测与维修系统可以通过各种传感器实时监测高速公路设施和设备的状态，并自动生成故障报警。
一旦发现设备出现故障或异常情况，系统将立即通知相关工作人员进行维修或更换，以减少故障对交通运营的影响。
三、功能模块1. 数据管理模块该模块负责收集、存储和管理高速公路的交通数据、设施状态和维修记录等信息。
数据管理模块应具备高效的数据存储和查询能力，并支持数据的导入和导出。
2. 运维计划模块该模块负责生成高速公路的运维计划和调度方案，并能够自动化和动态化地调整计划。
运维计划模块还应提供实时监控和预警功能，以快速响应故障和紧急情况。
3. 故障监测与维修模块该模块负责监测高速公路设施和设备的状态，及时发现故障并通知相关工作人员。
数据记录系统设计方案
数据记录系统设计方案一、项目背景我们生活在一个数据爆炸的时代，信息如同潮水般涌动，而如何有效地记录、存储、分析这些数据，成为了一个至关重要的问题。
本项目旨在设计一套高效、稳定、安全的数据记录系统，以满足各类企业的需求。
二、系统架构1.数据采集层这一层是整个系统的基石，负责从各种数据源收集信息。
包括但不限于传感器、数据库、日志文件、网络爬虫等。
采集的数据需经过初步清洗，去除无效和错误的数据，以保证后续处理的准确性。
2.数据存储层数据存储层采用分布式数据库，支持海量数据的存储和快速查询。
数据库采用分区存储，以提高数据的读写速度。
还设置有缓存机制，用于存储频繁访问的数据，减少数据库的压力。
3.数据处理层数据处理层是系统的核心，负责对原始数据进行加工、分析。
包括数据清洗、数据转换、数据挖掘等。
通过这一层，我们可以得到有价值的信息，为决策提供依据。
4.数据展示层数据展示层负责将处理后的数据以可视化的形式呈现给用户。
包括报表、图表、地图等。
这一层的设计要注重用户体验，使数据易于理解，方便决策。
三、功能模块1.数据采集模块该模块负责自动从各种数据源获取信息，支持多种数据格式和传输协议。
同时，具备数据校验和清洗功能，确保采集到的数据准确无误。
2.数据存储模块该模块负责数据的存储和管理，支持海量数据的存储和快速查询。
采用分布式存储，提高数据的读写速度。
同时，设置有数据备份和恢复机制，确保数据的安全。
3.数据处理模块该模块包括数据清洗、数据转换、数据挖掘等功能。
通过这一模块，我们可以对原始数据进行加工，提取有价值的信息。
4.数据展示模块该模块负责将处理后的数据以可视化的形式呈现给用户。
支持多种报表和图表类型，满足不同用户的需求。
同时，具备交互式功能，让用户可以自由探索数据。
5.安全管理模块该模块负责系统的安全防护，包括身份验证、权限控制、数据加密等。
确保系统的稳定运行和数据的安全。
四、技术选型1.数据库：采用分布式数据库，如MySQL、MongoDB等。
数据存储解决方案
数据存储解决方案第1篇数据存储解决方案一、背景随着信息化建设的不断深入，数据已成为企业核心资产之一。
如何确保数据的安全、高效存储与利用，成为企业面临的重大挑战。
本方案旨在提供一套合法合规的数据存储解决方案，以满足企业在数据存储方面的需求。
二、目标1. 确保数据存储安全，防止数据泄露、篡改等风险；2. 提高数据存储效率，降低存储成本；3. 合法合规，遵循国家相关法律法规及标准；4. 便于数据管理和维护，提供便捷的访问与查询方式。
三、方案设计1. 存储架构采用分布式存储架构，将数据分散存储在多个节点上，提高存储性能和可靠性。
同时，通过数据冗余和备份策略，确保数据安全。
2. 数据安全（1）数据加密：采用国家密码管理局认证的加密算法，对数据进行加密存储，防止数据泄露。
（2）权限管理：实施严格的权限控制，确保数据只能被授权人员访问。
（3）数据审计：记录数据访问、修改等操作，便于追踪和审计。
（4）防火墙隔离：部署防火墙，实现内外网隔离，防止外部攻击。
3. 存储设备选型选用高性能、高可靠性的存储设备，如固态硬盘（SSD）等，以满足大数据量存储需求。
4. 数据备份采用定期备份和实时备份相结合的策略，确保数据在多个副本之间冗余存储。
（1）定期备份：每周对全量数据进行一次备份，存储至离线设备。
（2）实时备份：采用增量备份方式，实时同步数据变化，存储至备份服务器。
5. 数据管理（1）元数据管理：建立元数据管理机制，记录数据的基本信息、数据结构、数据来源等，便于数据管理和查询。
（2）数据归档：根据数据的重要性和访问频率，将数据分为在线存储和离线存储，降低存储成本。
（3）数据清理：定期对无效、冗余数据进行清理，提高数据存储效率。
6. 合规性检查定期对存储设备、系统软件、数据备份等进行合规性检查，确保符合国家相关法律法规及标准。
四、实施与验收1. 由专业团队进行方案实施，确保项目进度和质量；2. 设立项目验收标准，包括数据存储性能、安全性、合规性等；3. 项目验收合格后，对相关人员进行培训，确保能够熟练操作和使用存储系统；4. 建立运维团队，负责存储系统的日常运维和故障处理。
出租车车载监控系统解决方案
在特定区域内提供无线局域网覆盖 ，适用于车辆停靠时上传下载数据 。
数据存储技术
1 2
SD卡/TF卡存储
采用闪存卡作为存储介质，具有体积小、容量大 、读写速度快的优点，适用于车载监控系统中。
SSD固态硬盘
采用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，具有 更高的读写速度和更大的存储容量。
3
云存储
通过网络将视频数据上传到云端服务器进行存储 ，具有可扩展性、高可靠性和易于共享的优点。
据进行挖掘和分析，提高运营效率和管理水平。
某网约车平台车载监控系统案例
系统定制
根据网约车平台的特定需求，定制车载监控系统的功 能和界面设计。
语音识别与报警
集成语音识别技术，实现对驾驶员和乘客的对话内容 识别，并在发现异常情况时及时报警。
数据分析与应用
通过对车载监控数据的分析，为网约车平台提供运营 优化建议，如调整派单策略、提高服务质量等。
使用过程中得到及时有效的维护。
06
车载监控系统应用案例
某城市出租车车载监控系统案例
系统架构
01
采用高清摄像头、GPS定位、4G通信等技术，构建车载监控系
统的基本架构。
功能实现
02
实现车辆实时定位、驾驶员行为监测、乘客安全保障等功能。
数据存储与分析
03
通过云存储服务，保存监控视频数据，并利用大数据技术对数
出租车车载监控系统解决方案
汇报人:xxx
2024-01-29
目
CONTENCT
录
• 引言 • 车载监控系统架构设计 • 车载监控系统功能实现 • 车载监控系统技术选型 • 车载监控系统实施方案 • 车载监控系统应用案例 • 总结与展望
和谐型机车6A系统视频数据无线高速转储系统研究
和谐型机车6A系统视频数据无线高速转储系统研究韩乔铭【摘要】剖析了当前和谐型机车6A系统数据转储方式存在的问题,并尝试利用IEEE 802.11ac协议的WIFI技术构建适用于6A系统视频数据的转储方案.在HXDuD车的实车无线下载测试中,此方案平均下载速率接近100 Mb/s,且可实现大面积区域覆盖.因此,文中设计的方案可实现6A系统大容量视频数据的无线高速转储,同时也为机车及铁路系统其它行业车载数据的无线转储提供了参考.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】4页(P59-62)【关键词】机车;视频数据;无线高速数据转储技术【作者】韩乔铭【作者单位】中国铁路上海局集团有限公司杭州机务段技术科,杭州310002【正文语种】中文【中图分类】U285.4+46A系统已成为和谐型机车安全系统的一项标准配置。
6A系统监测机车运行过程中危及安全的重要事项、重点部件和部位，对事故预防、事故分析以及乘务员按标准作业都起到了重大促进作用[1]。
对于机车运行存储的数据，目前机务段主要依赖于人工通过USB接口转储，对于大容量的视频数据则更青睐于插拔硬盘的方式。
这种数据转储方式大大制约了数据转储效率和分析实时性，而且高频率的插拔，往往会给IDE接口和移动硬盘等硬件造成损坏，影响设备使用寿命，同时调取程序的繁杂也会影响管理人员分析的积极性。
为了能更高效地维护和管理机车车载设备，实现数据的无线下载与集中管理，迫切需要研制一套机车视频数据无线下载与集中管理系统。
1 方案设计1.1 无线数据传输技术视频数据是一种大容量数据，每台机车上装有7～8个摄像头，经调研，仅单路摄像头一个交路的数据量即可产生超4G数据量。
因此选择数据无线数据传输方式时，必须满足机车库内场区无线信号覆盖，还应具有高速带宽，使数据转储时间控制在一个适当时间内。
综合比较各种无线传输技术，我们发现一种新型的WIFI无线传输技术，该技术采用了MIMO-MESH和IEEE 802.11ac传输协议，具有传输速度快，可靠性高，在信号较弱或有干扰情况下带宽可调，且组网成本低的优点。
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某车载数据记录设备的高速大容量存储系统设计
【摘要】该数据记录设备的存储系统采用FPGA为控制核心，存储介质选用NAND FLASH 存储芯片，采用乒乓工作思想，利用并行处理技术和流水线技术实现了多片低速FLASH时高速数据的存储，提高了整个系统的存储容量和存储速度。
【关键词】并行处理;流水线思想;NAND;FLASH;FPGA
Abstract：In the recording system of the data recording device，FPGA is taken as the control core and NAND FLASH as the storage medium. The application of parallel processing technology and pipeline technology makes high speed data storage achieved by several low speed flash ，which improves the storage capacity and speed of whole system.
Keywords：parallel processing technology;pipeline technology;NAND;FLASH;FPGA
数据记录设备由于它使用半导体存储芯片作为存储介质，所以其存储密度高、无转动部件、可靠性高、体积小、重量轻，因而逐渐成为车载的数据记录器的主流方案。
闪速存储器（简称闪存）作为一种新兴的半导体存储器件，以其独有的特点得到了迅猛的发展，具有非易失、可靠性高、功耗小、寿命长、密度大、成本低、适应恶劣的环境，具有抗震动、抗冲击、温度适应范围宽等特点。
1.高速大容量存储系统设计
本设计采用高速大容量存储卡的组成机制和系统实现方案采用固态FLASH （存为存储介质，FPGA（现场可编程门阵列）为存储阵列的控制核心，针对外部高速数据的输入，实现用高密度、相对低速的FLASH存储器对高速数据的可靠存储。
要实现数据的正常常通信，需要一个控制核心来控制众多的FLASH芯片，以便将接口和FLASH阵列内部的数据实现互传。
它主要包括接口电路、中心逻辑控制电路FPGA、FLASH存储器、电压稳压模块电路等。
存储系统将采样的数据传给FLASH存储卡保存，完成数据的存储。
FLASH 存储卡有一个高速的USB2.0接口，可以方便的和计算机之间进行数据交换。
我们对存储卡的控制也都是通过USB接口实现的。
存储系统的结构示意图如图1.1所示：
图1.1 存储系统结构示意图
设计将采用三星公司的K9WBG08U1M存储芯片。
该芯片为NAND FLASH 芯片，工作在2.7V-3.6V电压下，有4GB的存储容量，内部由2个2GB的FLASH 构成，每片FLASH由8192个块组成，每块有64页，每页能存储（4096+128）
个字节的数据，页编程时间为200us，块擦除时间为1.5ms。
要实现低速模块对高速数据的处理，一般采用的是乒乓工作的原理。
所谓乒乓处理，是指当设计的时序要求很高，低速器件满足不了高速输入的传输要求时，通过将数据进行串并转换，用多个操作模块并行处理、乒乓工作，从而达到多个低速器件共同完成对高速输入的分流。
按照操作FLASH的传统方法，存储完一片FLASH后，再进行下一片FLASH 的操作，这样最高存储速度也只是单片FLASH的存储速度即5.1MB/s，显然无法适用于高速数据传输存储的场合。
通过并行处理技术可以很直观的提高存储速度，具体实现方法是：将N片低速FLASH芯片并联起来，使用相同的控制线、片选线和读写信号线，构成一个多位宽的FLASH组。
这样N片FLASH并行工作，进行相同的操作，存储量可达到单片FLASH的N倍，所以理论上存储速度也是单片FLASH的N倍。
流水工作思想是一种控制FLASH阵列的结构示意、FLASH存储阵列、FLASH共享数据总线。
借鉴这种技术在进行FLASH存储时，可以大大节省存储时间，提高存储速度。
FLASH每页数据的加载时间和编程时间是器件本身所决定的，当加载完一页数据后，FLASH就进入忙状态，此时需要等待加载的数据自动编程，即将数据从寄存器中写入存储单元内，这期间不能进行其余的操作，当编程结束后，FLASH才恢复空闲状态，此后才能进行下一页数据的加载，然后再进行编程。
因此如果可以善加利用编程时间，使FLASH在进行本页数据编程的同时去执行下一页数据的加载，这样便可节省存储时间，提高速度。
加载完一页数据的时间约为102.5μs，最大编程时间为700μs，这样在每页的编程时间内可以完成7次的FLASH加载操作（700/102.5≈7）。
2.主机与存储板的通信桥梁
为了增强板卡使用的通用性，我们同时使用USB和CPCI总线接口做为主机和存储板之间的通信桥梁，以便在不同的使用环境下都能和主机实现有效的数据通信。
CY7C68013芯片提供了两种和外部交换数据的方式：可编程接口GPIF （General Programmable Interface）和Slave FIFOS，通过配置芯片的寄存器就可以选择其中一种方式。
因为如果选用主方式，CY7C68013片内RAM太小，无法下载固件代码，还需另外设置片外扩展EPROM，增加了电路的复杂度，而且由于我们可以用FPGA来控制USB芯片，因此我们选择从方式工作访问比较灵活简单。
该系统需要两个驱动程序，即通用驱动和下载固件的驱动。
通用驱动完成与外设和用户程序的通信及控制。
而下载固件的驱动则只负责在外设连接USB总线后把特定的固件程序下载到FX2的RAM中。
3.存储板的电路设计
3.1 电源设计
底板可以提供3.3V、5V、+12V、-12V和接地引脚。
12V、-12V电源插针只有一根，只能为每块板卡提供500mA的电流。
由于FLASH、USB芯片都工作在3.3V，相应FPGA上的大部分I/0电压也为3.3V，因此我们通过J1接插头选择底板3.3V供电。
FPGA内核的电压为1.2V，需要把3.3V电压转换成1.2V。
电源模块电路图如图3.1所示。
图3.1 电源模块电路
此电源模块可以为系统提供3.3V电压标准电压，从而为系统正常运行提供保障。
3.2 FPGA和外部ROM的配置电路
FPGA是基于SRAM的可编程器件，掉电后FPGA上的配置信息全部丢失，所以FPGA构造的存储系统在每次上电后都依赖于外部存储器来配置才能实现对系统的控制，本课题采用XCF01SVO20作为外部ROM。
配置电路图如图3.2所示。
3.3 高速存储芯片阵列电路
本课题采用流水线设计思想，对单片K9WBG08U1M FLASH芯片而言，存储速度最高可达5.1MB/s，4片速度可达20MB/s以上，完全满足设计要求。
并行总线电路图连接如图3.3所示。
参考文献
[1]朱知博.基于NAND FLASH的高速大容量存储系统设计[J].现代电子技术，2011（08）：170-173.
[2]刘成明，李新娥，张艳兵.基于FPGA 的存储测试系统的设计[J].山西电子技术，2011（4）：1-2.
[3]杨海涛，苏涛.基于FPGA的高速大容量固态存储设备设计[J].国外电子元器件，2007（5）：1-2.
沈小林，男，副教授，硕士生导师，研究方向：控制理论与控制工程，导航、制导与控制，检测技术与自动化装置。
刘长明，男，讲师，研究方向：控制理论与控制工程。