摘要:目前在导弹飞行记录仪中存储介质广泛使用的是CF卡和NandFlash芯片，而CF卡由于尺寸大对空间要求高，且其连接方式为插拔式，这在国防领域中往往不能经受苛刻的环境考验已逐渐被NandFlash取代。且由于导弹飞行记录仪使用环境的特殊性，如何做好结构防护，提高导弹飞行记录仪的抗过载性也一直是导弹飞行记录仪研制的难点之一。本文主要对基于EMMC的高速大容量导弹飞行记录仪进行了综合的分析。
关键词：eMMC；高速大容量导弹飞行记录仪；研究
引言
本文涉及一种导弹飞行记录仪（俗称“黑匣子”），具体涉及一种由FPGA作为主控制器，eMMC作为存储介质的高速大容量导弹飞行记录仪。
1性能比较分析
1.1存储介质比较
NandFlash芯片作为存储介质时，在开发过程中需要耗费较大的精力及资源在其坏块管理、损耗均衡以及误码率等问题上，且如果NandFlash的工艺制程发生变化，控制器则需进行二次开发，延长开发周期。
EMMC芯片是一种管理型的NandFlash，芯片内部集成了NandFlash以及NandFlash控制器，控制器将坏块管理、ECC校验以及损耗均衡等FLASH管理功能集成于芯片内部，对外接口采用标准的MMC接口，开发者只需开发符合接口规范的控制器就可以实现芯片的使用。且相比较NandFlash的数据读写速率约为30～50MB/s，eMMC芯片的数据读写速率可达100～250MB/s，且容量更大，同时采用BGA封装使得芯片体积更小，因此较NandFlash芯片具有明显的应用优势。
1.2通用性比较
以往针对不同型号的导弹武器系统，需要调研不同的厂家来满足黑匣子研制需求，使用范围比较单一，不具备通用性。
2基于eMMC的高速大容量导弹飞行记录仪
2.1数据记录设计
目前eMMC主要应用于便携式移动设备中，且主要基于ARM对其进行开发，由于导弹飞行记录仪对实时性具有较高要求，因此本实用新型主要利用高性能FPGA作为主控制器，旨在研制一种基于eMMC的高速大容量导弹飞行记录仪，实现对导弹飞行试验中大量数据的实时采集和存储。
.png)
图1记录仪功能框图
为了实现上述功能，提出的技术方案包括3个功能模块：数据采编模块、数据存储模块和数据回收模块。数据采编模块主要负责接收弹上模拟信号、串口通信信号和数字视频信号，实现对模拟信号、通信数据信号以及视频信号的采样和接收缓冲，并将数据按照一定的组帧格式打包传送给数据存储模块；数据存储模块负责存储采编模块传输过来的数据；数据回收模块用于结合上位机软件完成对存储模块中数据的读取及擦除等操作。本装置功能框图如图1所示。
.png)
图2数据采编模块的编帧示意图
弹上所需采集信号通过弹上电缆经过信号输入接口连接至数据采编模块，数据采编模块通过主控制芯片完成对模拟信号、通信数据信号以及LVDS视频信号的管理控制，实现其采样及接收，并按照一定的数据组帧格式进行组帧后打包发送至数据存储模块，图2为数据采编模块的编帧示意图。
图3为数据存储模块的功能框图。主控制芯片FPGA通过对eMMC存储模块进行读写控制实现对输入的采编数据的存储和读取。高速缓存模块用于采编数据的输入速度大于存储芯片存储速度时对数据进行缓存。
.png)
图3数据存储模块功能框图
利用上位机软件通过USB通信对存储芯片中的数据进行读取、解包和擦除，并可对模拟信号进行绘图、对数字视频信号进行播放，数据回收界面如图4。
.png)
图4 记录仪数据回收界面
2.2结构设计
图5为导弹飞行记录仪的内部结构示意图。本装置结构设计为单壳体防护，在与壳顶相连处设计一凹槽用来放置锂电池；在与壳底中心垂直部位设计一钢板，分别在两侧垂直安装电路板，钢板与电池槽之间增垫缓冲垫，用于缓冲电路板承受的冲击力。壳体材料采用35CrMnSi，并进行淬火处理，以提高壳体的刚度和强度，增强其抗冲击性能。
.png)
图5 内部结构示意图
3效果分析
（1） 高速率大容量。本装置数据存储速率可达50MB/s，且存储容量高达32G，读数速率大于10MB/s。
（2） 通用性。本装置采用模块化的设计思路，在实现高速率大容量存储的基础上，同时兼顾扩展性和可移植性，可广泛用于图像制导导弹的研制过程中。
（3） 高抗冲击过载性。本装置结构可承受起码30000g的冲击过载，结构完好，并可顺利完成试验数据的回收。
结束语
本文提供一种基于eMMC的高速大容量导弹飞行记录仪，实现对导弹飞行试验数据的实时采集和存储，并可承受导弹落地瞬间的高过载，完成对试验数据的回收，有助于分析飞行试验结果，对导弹武器系统的研制具有非常重要的参考价值。
参考文献
[1]马英杰.民用飞机抛放式飞行记录器分离过程仿真研究[J].航空科学技术,2018,29(12):47-52.
[2]朱攀蓉. 飞行数据综合记录分析技术研究[D].西北工业大学,2005.