CN113849019B - 一种基于CFexpress读卡器的智能管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CFexpress读卡器的智能管理系统及方法，涉及数据读取领域，包括：接入感应模块，在检测到CFexpress读卡器上接入CFexpress卡时，输出启动信号。速率调节模块，将CFexpress卡的数据传输速率从低速率调节到高速率。温控调节模块，将CFexpress卡的运行温度阈值从低阈值调节到高阈值，并采集CFexpress卡的实时温度，通过降温操作将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下；还用于在CFexpress卡的运行温度超出高阈值时，输出调速信号。速率调节模块，其用于在接收到调速信号时，采集CFexpress卡的实时温度，通过限制速率操作将CFexpress卡的数据传输速率降低，以将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下。本发明能够提高读卡速率，并保证温度处于安全范围，提高对读卡系统的管理能力。

Description

一种基于CFexpress读卡器的智能管理系统及方法

技术领域

本发明涉及数据读取技术领域，具体涉及一种基于CFexpress读卡器的智能管理系统及方法。

背景技术

Cfexpress读卡器是一种针对CFexpress卡的数据读写装置，其主要作用是将CFexpress卡的NVMe接口转换为其他协议接口(通常为USB)，使其能够被Host识别，并进行数据读写。CFexpress卡因其体积小巧，传输速度高等特点，一般应用于4K以上摄影摄像设备，由于其特殊的CFexpress接口形式导致其在大多数情况下无法与Host直接互连，通常情况下会使用CFexpress读卡器对接口进行协议转换，CFexpress读卡器的结构如图1所示。

如图1所示，CFexpress读卡器作为连接Host和CFexpress卡的中间设备，与Host通过USB协议进行通信，与CFexpress卡通过NVMe协议进行通信，将两者的数据通过协议转换透传给对方，使得CFexpress卡与Host之间可以建立数据连接，现有CFexpress读卡器作为CFexpress卡与Host之间的转换设备，对Host和Cfexpress卡的传输数据进行透传操作。

这种方式是目前CFexpress读卡器最普遍的应用方式，其最重要的核心是解决了CFexpress卡与Host进行数据传输的问题，但是这种方式只解决了数据传输的问题，在数据传输管理和CFexpress读卡器本身的系统管理方面仍存在一定缺陷。

由于现有CFexpress卡是应用在摄影摄像设备上，其在设计初考虑到摄影摄像等手持设备上的功耗问题，一般会通过降低传输速率以达到降低设备使用功耗的目的。这种通过降速来降低功耗的设计在摄影摄像设备上的确达到了一个很好的节能效果，但是在CFexpress读卡器对CFexpress卡进行读卡时，如果依然让CFexpress卡保持在低功耗、低数据传输速率状态就没有必要了。这种情况下，通过降速达到降低功耗的设计反而限制了CFexpress卡的性能发挥，影响了用户实际使用下的性能需求。

现有的CFexpress读卡器在读写CFexpress卡的过程中不会对数据传输的速度进行主动控制，导致数据在长时间读写过程中发热严重，轻则影响传输速度，导致传输速率下降，重则导致CFexpress读卡器或CFexpress卡的控制芯片过热故障，导致系统和数据丢失，影响用户实际使用。

现有的CFexpress读卡器建立Host与CFexpress卡之间的数据连接，但是其只执行最简单的通信逻辑，即对两端的数据进行透传。既不对传输数据进行管理，也不对CFexpress状态进行管理，导致其应用场景比较单一。在CFexpress卡的应用需求越来越复杂的情况下，这种仅仅满足数据传输的读卡器结构已经很难迎合用户对各种特殊应用场景的实际使用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提出一种基于CFexpress读卡器的智能管理系统及方法，能够接入CFexpress读卡器与CFexpress卡之间的读卡操作，主动控制两者的温度和传输速率，提高系统管理功能。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于CFexpress读卡器的智能管理系统，包括：

优选的，所述基于CFexpress读卡器的智能管理系统集成于CFexpress卡内，且通过OutBand接口连接CFexpress卡。

优选的，所述速率调节模块进行所述限制速率操作时，所述温控调节模块还用于进行所述降温操作。

优选的，所述基于CFexpress读卡器的智能管理系统还包括：

模式调节模块，其用于在接收到启动信号时，根据用户指令、CFexpress卡的历史状态、以及Host指令调节CFexpress卡的运行模式；

CFexpress卡的运行模式包括正常模式、只读模式、以及安全模式。

优选的，所述正常模式下，CFexpress卡的所有功能均正常运行；

所述只读模式下，CFexpress卡的除写操作之外的所有功能均正常运行；

所述安全模式下，CFexpress卡的除读操作外的所有功能均禁止运行。

优选的，所述用户指令由用户通过CFexpress卡输入得到；

所述CFexpress卡的历史状态由模式调节模块采集CFexpress卡的运行信息得到；

所述Host指令由用户通过Host输入得到。

优选的，所述CFexpress卡的历史状态包括安全运行状态和异常运行状态。

一种基于CFexpress读卡器的智能管理方法，包括：

步骤S1、检测CFexpress读卡器的接口状态，在接口状态为接入CFexpress卡时，输出启动信号；

步骤S2、根据启动信号，将CFexpress卡的数据传输速率从低速率调节到高速率、以及将CFexpress卡的运行温度阈值从低阈值调节到高阈值；

步骤S3、采集CFexpress卡的实时温度，判断实时温度是否在高阈值以下：

若是，通过降温操作将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下；

若否，输出调速信号；

步骤S4、根据调速信号通过限制速率操作将CFexpress卡的数据传输速率降低，以将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下。

优选的，进行限制速率操作的同时，进行降温操作。

优选的，所述基于CFexpress读卡器的智能管理方法还包括：

根据启动信号，并结合用户指令、CFexpress卡的历史状态、以及Host指令调节CFexpress卡的运行模式；

CFexpress卡的运行模式包括正常模式、只读模式、以及安全模式。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

能够接入CFexpress读卡器与CFexpress卡之间的读卡操作，主动控制读卡操作时CFexpress读卡器与CFexpress卡的温度和传输速率，提高传输速率，并保证温度处于安全范围，提高对读卡系统的管理能力。

附图说明

图1为现有技术中的CFexpress读卡器作为连接Host和CFexpress卡的中间设备的示意图。

图2为本发明实施例中的基于CFexpress读卡器的智能管理系统的功能模块示意图。

图3为本发明实施例中的基于CFexpress读卡器的智能管理方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

Cfexpress(Compact Flash Express)：一种基于PCIe3.0的摄影摄像存储设备。

Host(主机)：主计算机通常在集中式计算机模式中被定义为大型分时计算机系统，在这种模式中，多个终端与之通信，并且依靠它进行处理。

USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)：一种通用的数据传输协议。

NVMe(Non-Volatile Memory Express)：一种基于PCIe(PCI Express)数据传输的SSD(Solid State Disk，固态硬盘)接口协议。

OutBand(带外信号)：区别于带内信号，一种协议规定电气特性之外的信号。

Read Only(只读模式)：一种不可进行写操作的模式。

Safe Mode(安全模式)：一种特殊的工作模式，只可进行读操作的模式，能够避免CFexpress卡故障时出现数据丢失。

如图2所示，本申请提供一种基于CFexpress读卡器的智能管理系统，包括接入感应模块1、速率调节模块2、温控调节模块3、以及速率调节模块2。接入感应模块1用于在感应到CFexpress卡接入到CFexpress读卡器上时，输出启动信号。速率调节模块2用于在接收到启动信号后，将CFexpress卡的数据传输速率从低速率调节到高速率，避免CFexpress卡仍保持安装在摄影摄像设备上时的低速率，提高CFexpress卡的数据传输速率，避免无效的减速降速。温控调节模块3用于在接收到启动信号后，先将CFexpress卡的运行温度阈值从低阈值提高到高阈值，避免CFexpress卡仍保持安装在摄影摄像设备上时的低阈值，提高CFexpress卡的运行温度阈值，尽可能使CFexpress卡保持在高数据传输速率的状态，但是若在读卡过程中，采用降温操作一段时间后，CFexpress卡的运行温度仍然超过了设定的高阈值，那么温控调节模块3输出调速信号。速率调节模块2接收到调速信号后，通过限制速率操作将CFexpress卡的数据传输速率降低以将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下。

其中，在进行读卡操作时，CFexpress读卡器一端连接Host，另一端连接CFexpress卡，智能管理系统安装在CFexpress读卡器上。进行读卡操作时，CFexpress卡和CFexpress读卡器紧密安装在一起，两者的温度、数据传输速率互相影响且一致，因此，前述CFexpress卡的运行温度也是CFexpress读卡器的运行温度，前述对CFexpress卡的降温操作也可对等更换为对CFexpress读卡器的降温操作，前述对CFexpress卡的限制速率操作也可对等更换为对CFexpress读卡器的限制速率操作。

本实施例中，在现有CFexpress读卡器设计结构的基础上增加了一个智能管理系统，将原有功能单一的CFexpress读卡器结构在数据传输的基础上增加了系统管理的功能模块。

通过将CFexpress卡的数据传输速率从低速率提高到高速率，提高CFexpress卡在CFexpress读卡器上的读写性能。通过将CFexpress的运行温度阈值从低阈值提高到高阈值，使CFexpress卡尽可能长时间的保持在高数据传输速率的状态。

进一步的，通过温控调节模块3控制CFexpress卡主动散热能力，通过速率调节模块2调节CFexpress卡的发热程度，使CFexpress卡能够保持高数据传输速率的状态。

智能管理系统主动介入Host与CFexpress卡之间的数据传输控制，使传输速率和温升保持相对平衡，发挥最大传输速率，完全释放CFexpress卡在CFexpress读卡器上进行数据传输的性能，使其在现有的设计下达到在摄影摄像设备上降低功耗和在CFexpress读卡器上全速运行的效果，解决由于现有CFexpress读卡器结构简单、功能单一，用户需求满足低下所带来的各种负面影响。

较佳的实施例中，上述基于CFexpress读卡器的智能管理系统集成于CFexpress读卡器内，且通过OutBand接口连接CFexpress卡。

本实施例中，在现有的CFexpress读卡器结构上增加一个智能管理系统用于对CFexpress卡进行管理，该系统通过Outband接口与CFexpress卡建立管理连接，对CFexpress卡的工作状态进行管理。

在CFexpress读卡器与CFexpress卡建立数据连接的过程中，智能管理系统会识别到CFexpress卡，接入感应模块1会通过OutBand通信接口发送信号，使CFexpress卡避免进入低速率模式，在提高功耗的同时提高了Host对CFexpress卡读写数据的速率。

较佳的实施例中，上述速率调节模块2进行所述限制速率操作时，上述温控调节模块3还用于进行所述降温操作，即温控调节模块3在读卡时始终在对CFexpress卡和CFexpress读卡器进行降温比避免其温度过高。当智能管理系统认为CFexpress卡有过温可能，首先介入的是温控调节模块3，通过风扇等物理降温手段降温，如果温控达到最大效果仍不能控制温度趋势，再介入速率调节模块2进行降速，但温控调节模块3始终工作。本实施例中，速率调节模块2会实时监测CFexpress卡内部温度，当温度超过运行温度阈值后，速率调节模块2会对CFexpress卡数据传输速率进行调整，通过限制数据传输速率的方式达到降低功耗从而达到降低温升的效果，速率调节模块2会遵循相关算法的控制对传输速率和温升进行调整，使传输速率与温升达到一个相对稳定的平衡。

与速率调节模块2不同的是，温控调节模块3从CFexpress卡工作开始就启动运作，温控调节模块3通过对CFexpress卡实时温度的采集，在达到运行温度阈值前会对散热进行调整，以期在速率调节模块2对速率进行限制前就能将温升控制在运行温度阈值之下。

通过智能管理系统对CFexpress卡的内部温度进行实时监控，以此达到保持CFexpress卡在传输速率和温升之间的平衡点，保证读写速率在当前工况下的全速运行。

较佳的实施例中，上述基于CFexpress读卡器的智能管理系统还包括：

模式调节模块，其用于在接收到启动信号时，根据用户指令、CFexpress卡的历史状态、以及Host指令调节CFexpress卡的运行模式。用户指令由用户通过CFexpress卡输入得到，CFexpress卡的历史状态由模式调节模块采集CFexpress卡的运行信息得到，Host指令由用户通过Host输入得到。上述CFexpress卡的历史状态包括安全运行状态和异常运行状态。

CFexpress卡的运行模式包括：

正常模式，CFexpress卡的所有功能均正常运行。

只读模式，CFexpress卡的除写操作之外的所有功能均正常运行安全模式，CFexpress卡的除读操作外的所有功能均禁止运行。

本实施例中，模式调节模块会通过用户的操作、CFexpress卡的历史状态、Host相关命令等控制逻辑对CFexpress卡的工作状态通过OutBand信号进行调整。例如通过用户对CFexpress读卡器的外部开关控制CFexpress卡进入只读模式，使用户对CFexpress卡上的数据只能进行读取操作而不能进行修改，防止用户误操作修改卡上数据。或通过读取CFexpress卡的历史状态，对卡上的历史工作温度、异常状态、警告等信息进行判断，确认CFexpress卡是否有破坏数据的趋势，如果确认有可能会破坏数据的可能则使CFexpress卡进入安全模式等。从而，满足用户在一些特殊工作场景下的需求，实现客制化的相关需求，完成只读模式、安全模式乃至加密启动、销毁等更高级的功能。

如图3所示，本发明还提供一种基于CFexpress读卡器的智能管理方法，包括：

步骤S1、检测CFexpress读卡器的接口状态，在接口状态为接入CFexpress卡时，输出启动信号。

步骤S2、根据启动信号，将CFexpress卡的数据传输速率从低速率调节到高速率、以及将CFexpress卡的运行温度阈值从低阈值调节到高阈值。

步骤S3、采集CFexpress卡的实时温度，判断实时温度是否在高阈值以下：

若是，转步骤S4；

若否，转步骤S5；

步骤S4、通过降温操作将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下，本次结束。

步骤5、输出调速信号，随后转步骤S6。

步骤S6、根据调速信号通过限制速率操作将CFexpress卡的数据传输速率降低，以将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下。

本实施例中，通过将CFexpress卡的数据传输速率从低速率提高到高速率，提高CFexpress卡在CFexpress读卡器上的读写性能。通过将CFexpress的运行温度阈值从低阈值提高到高阈值，使CFexpress卡尽可能长时间的保持在高数据传输速率的状态。控制CFexpress卡主动散热能力和发热程度，使CFexpress卡能够保持高数据传输速率的状态。

较佳的实施例中，上述步骤S4中，通过限制速率操作将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下时，输出调速成功信号，随后转步骤S3。

较佳的实施例中，上述基于CFexpress读卡器的智能管理方法还包括：

根据启动信号，并结合用户指令、CFexpress卡的历史状态、以及Host指令调节CFexpress卡的运行模式。

CFexpress卡的运行模式包括正常模式、只读模式、以及安全模式。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于CFexpress读卡器的智能管理系统，其特征在于，包括：

接入感应模块，其用于在检测到CFexpress读卡器上接入CFexpress卡时，输出启动信号；

速率调节模块，其用于在接收到启动信号时，将CFexpress卡的数据传输速率从低速率调节到高速率；还用于在接收到调速信号时，采集CFexpress卡的实时温度，通过限制速率操作将CFexpress卡的数据传输速率降低，以将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下；

温控调节模块，其用于在接收到启动信号时，将CFexpress卡的运行温度阈值从低阈值调节到高阈值，并采集CFexpress卡的实时温度，通过降温操作将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下；还用于在CFexpress卡的运行温度超出高阈值时，输出调速信号。

2.如权利要求1所述的基于CFexpress读卡器的智能管理系统，其特征在于，所述基于CFexpress读卡器的智能管理系统集成于CFexpress卡内，且通过OutBand接口连接CFexpress卡。

3.如权利要求1所述的基于CFexpress读卡器的智能管理系统，其特征在于，所述速率调节模块进行所述限制速率操作时，所述温控调节模块还用于进行所述降温操作。

4.如权利要求1所述的基于CFexpress读卡器的智能管理系统，其特征在于，所述基于CFexpress读卡器的智能管理系统还包括：

模式调节模块，其用于在接收到启动信号时，根据用户指令、CFexpress卡的历史状态、以及Host指令调节CFexpress卡的运行模式；

CFexpress卡的运行模式包括正常模式、只读模式、以及安全模式。

5.如权利要求4所述的基于CFexpress读卡器的智能管理系统，其特征在于，所述正常模式下，CFexpress卡的所有功能均正常运行；

所述只读模式下，CFexpress卡的除写操作之外的所有功能均正常运行；

所述安全模式下，CFexpress卡的除读操作外的所有功能均禁止运行。

6.如权利要求4所述的基于CFexpress读卡器的智能管理系统，其特征在于，所述用户指令由用户通过CFexpress卡输入得到；

所述CFexpress卡的历史状态由模式调节模块采集CFexpress卡的运行信息得到；

所述Host指令由用户通过Host输入得到。

7.如权利要求4所述的基于CFexpress读卡器的智能管理系统，其特征在于，所述CFexpress卡的历史状态包括安全运行状态和异常运行状态。

8.一种基于CFexpress读卡器的智能管理方法，其特征在于，包括：

步骤S1、检测CFexpress读卡器的接口状态，在接口状态为接入CFexpress卡时，输出启动信号；

步骤S2、根据启动信号，将CFexpress卡的数据传输速率从低速率调节到高速率、以及将CFexpress卡的运行温度阈值从低阈值调节到高阈值；

步骤S3、采集CFexpress卡的实时温度，判断实时温度是否在高阈值以下：

若是，通过降温操作将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下；

若否，输出调速信号；

步骤S4、根据调速信号通过限制速率操作将CFexpress卡的数据传输速率降低，以将CFexpress卡的运行温度控制在高阈值以下。

9.如权利要求8所述的基于CFexpress读卡器的智能管理方法，其特征在于，进行限制速率操作的同时，进行降温操作。

10.如权利要求8所述的基于CFexpress读卡器的智能管理方法，其特征在于，所述基于CFexpress读卡器的智能管理方法还包括：

根据启动信号，并结合用户指令、CFexpress卡的历史状态、以及Host指令调节CFexpress卡的运行模式；

CFexpress卡的运行模式包括正常模式、只读模式、以及安全模式。

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