基于PC104模块的DOC电子盘系统备份还原机的设计与实现

2019-04-16陈启民

科学与技术 2019年16期

陈启民

摘要：在设备的修理过程中，发现大量设备的执行软件几乎都是运行在windows或者VxWorks系统上面的，并且大部分设备的存储器件都为DOC电子盘，为保障后期软件的维护而设计的基于PC104模块的DOC电子盘备份还原机，其部件组成包括SBS PC/104 模块、2.5”IDE并口快闪2GB固态硬盘存储器模块、32pin DIP 紧锁插座部件，以及各外围接口电路模块。该设备能够快速备份和还原设备上的系统，与之前采用笨重的PC机系统进行操作比较，其主机重量仅200g，大大提高了其便携性、便于携带出差临抢修等，其备份还原时间缩短到了30s/pcs。

关键词：设备；windows；VxWorks；DOC电子盘；SPT2A PC/104；备份还原

在设备修理过程中如修理北斗、综导、测深仪等用到DOC电子盘的设备中，其执行程序几乎都是运行在windows或者VxWorks系统上面的。由于DOC电子盘属于存储器件，突然掉电或者浪涌冲击以及不规范的操作以及长时间运作导致的老化都有可能导致电子盘里面系统文件的丢失或者DOC物理扇区损坏，出现以上情况就会导致系统无法启动或者程序跑飞的现象。而软件问题，如果之前没有备份的话只能向同型号的设备借用来备份再还原，或者送回厂家再灌程序。重做系统或者请厂家协助费用都是相当的昂贵。送回厂家那是相当的繁琐之事，为此专门制作了DOC备份还原机，必须得趁设备系统运行在良好的状态时将操作系统备份，以备下次设备DOC出现故障出现故障时还原使用，或者用于临抢修时借用同型号舰艇的设备上的DOC备份还原到新的电子盘上使用，予解决燃眉之急。

1系统总体设计

在分析DOC拷贝软硬件原理和结构的基础上，充分考虑到临抢修的维修便携性要求，确定了便携式、模块化设计思想。由于需要执行备份以及还原操作，所以主机板模块上必须同时要有IDE硬盘位以及在板DOC插座位，并且硬件要求能够支持他们同时运作于windo- ws98/MS-DOS系统下，因此选用了SBS的PC/104 模块作为主机板。考虑到存储介质的便携性以及稳定性能，选用了SimpleTech公司的快闪Flash固态硬盘，容量为2GB，因为为固态硬盘无机械部件，因此数据存储稳定可靠。考虑到需要快速插拔DOC电子盘，因此选用了3M公司的32pin DIP 紧锁插座，该插座不需工具可快速取放DOC，可避免用螺丝刀撬坏DOC电子盘引脚的现象。考虑到出差的便携性，供电电源采选用轻量装的DTECH公司NP34-12 0/5 0-2000开关电源。输入键盘采用硅胶折叠键盘，折叠后方便携带。VGA显示采用微型液晶显示器，仅有7寸大小，如同手机屏幕大小。

考虑到轻便性以及机加的便利，采用ABS工程塑料盒进行最后的封装，由于SBS的PC/104 模块运行时发热量较大，因此必须采取散热风扇进行风冷CPU，以免积热过多损坏CPU及板载器件。

2系统工作原理

该DOC电子盘备份还原机系统采用双冗余的设计，共有两套冗余的设计方案。采用SBS盛博SPT2A型号的PC/104 模块作为PC主机板，方案一采取windows98作为系统支撑，在其基础上运行GHOST软件，GHOST软件是Symantec公司旗下的一款出色的硬盘备份还原工具，通过GHOST软件备份命令将原DOC电子盘的系统做成镜像文件并保存在并口ATX硬盘存储器中。需要使用时，通过GHOST软件还原命令将保存在并口ATX硬盘存储器中的系统镜像还原到新的DOC电子盘上。该方案由于运作在windows98上，界面友好，可非常方便的查阅相关的镜像信息，同时也可以方便进行各镜像文件的管理。方案二采用MS-DOS系统作为系统支撑，通过DOS备份批处理命令将原DOC电子盘的系统做成镜像文件并保存在并口ATX硬盤存储器中。需要使用时，通过还原批处理命令将保存在并口ATX硬盘存储器中的系统镜像还原到新的DOC电子盘上，方案二需要熟悉DOS操作命令，但是也只是几行代码，很快就可以上手，开机速度快，占用系统资源少，操作简单，30秒即可拷贝好一个电子盘。两套方案均可独立运作，互不影响。当方案一windows系统出现文件丢失等系统崩溃时，方案二即可冗余顶替运用。

3系统硬件电路设计

3.1系统硬件组成

系统硬件设计由PC/104 模块、VGA液晶显示屏、硅胶键盘、DOC电子盘32PIN紧锁插座、供电单元组成。PC主板选用SBS盛博公司SCM/SPT2A（PC/104 模块），它是一款“all-in-one” CPU 模块，它在板集成了10/100Base-T以太网接口及69000 高性能图形处理器。采用X86 兼容的64 位第六代处理器，最高运行速度可达300MHz，在板内存支持最大128M 3.3V SDRAM。图形处理器可支持各种LCD 及TFT 显示屏，最大4M 显存最大支持至1280*1024、16.7M 种颜色，同时在板除支持PS/2 键盘及鼠标、IDE 接口、USB、以太网接口等外还支持Panel Link 或LVDS。既减小了系统的规模，又提高了系统的可靠性。供电采用外接交流220 V 电源，通过P34-12 0/5 0-2000开关电源将220V的交流电转换为+5V、+12V直流供电，在板电源能从 +5V供电电压中产生所需的所有电压，产生的3.3V 电压也适用于“平板显示器”。

4系统软件设计

4.1设计方法

系统软件设计采用MS-DOS系统做平台支撑。MS-DOS是美国微软微软公司的，磁盘系统是IBM PC及兼容机中的最基本配备，而MS-DOS是个人电脑中最普遍使用的磁盘操作系统之一，最基本的MS-DOS系统由一个基于主引导记录启动磁区位于第0轨的磁区中，内容上与硬盘的MBR略有不同的BOOT引导程序和三个文件模块组成。这三个模块是输入输出模块（IO.SYS）、文件管理模块（MSDOS.SYS）及命令解释模块，后期还加上若干标准的外部程序（即外部命令），与内部命令一同构成了完备的人机交互环境。使用者可以透过编辑两个位于开机磁盘根目录的系统档案来达到调控系统组态之目的，他们分别是CONFIG. SYS及AUTOEXEC.BAT，IO.SYS会检视CONFIG.SYS以加载指定的硬件驱动程序，则自动执行AUTOEXEC.BAT所载的批次指令。

批处理（Batch），也称为批处理脚本，批处理是对某对象进行批量处理。它是一种简化的脚本语言，也称作宏。它应用于DOS和windows系统内嵌的命令解释器（通常是COMMAND.COM或者CMD.EXE）解释运行。类似于Unix中的Shell脚本。批处理文件具有.bat或者.cmd的扩展名。它是由一条条的DOS命令组成的普通文本文件，可以用记事本直接编辑或用DOS命令创建，也可以用DOS下的文本编辑器Edit.exe来编辑。在“命令提示”下键入批处理文件的名称，或者双击该批处理文件，系统就会调用cmd.exe运行该批处理程序。系统中解析运行批处理程序时，首先扫描整个批处理程序，然后从第一行代码开始向下逐句执行所有的命令，直至结尾或遇见exit命令或出错意外退出。因此本次在MS-DOS的基础上编写批处理命令来调用备份还原程序自动批量的复制粘贴文件来实现备份还原。

4.2 DOC电子盘系统备份批处理脚本程序

插好原DOC电子盘并紧锁后，开机进入MS-DOS系统后，操作运行GETMING.BAT即可调用备份批处理脚本程序。将原DOC电子盘上的文件全盘复制并制作成镜像后存储在本地的硬盘上。其脚本程序代码如下：

@echo off

if ”%1”== ”” goto err1

docpmap /br /f：%1

goto end

：err1

Echo Usage：getmimg Image_File

：end

4.3 DOC电子盘系统还原批处理脚本程序

插好新DOC电子盘并紧锁后，开机进入MS-DOS系统，操作运行PUTMING.BAT即可调用还原批处理脚本程序。将存储在本地硬盘上的系统镜像文件还原到新的DOC电子盘上。其脚本程序代码如下：

@echo off