Разработка устройства для хранения информации

Flash-память может быть полезной как для создания весьма быстродействующих, компактных, альтернативных запоминающих устройств - «твердотельных дисков», так и для замены ПЗУ, хранящего программы BIOS, позволяя «прямо с дискеты» обновлять и заменять эти программы на более новые версии при модернизации персонального компьютера.

Рисунок 5  Flash - карта

 

 

  Основные технические характеристики вышеперечисленных устройств представлены в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1- Основные технические характеристики.

Название устройства		Емкость		Скорость чтения данных	Корпус	Время доступа
НГМД		От 1,44 до 2,88 Мб		300-360 об/мин	Пластмасса	15-25с
НЖМД		От 40 до 8 Тбайт		8 Мбайт/с.		10мс
Оптические CD,DVD,BD		CD- 700 Мбайт DVD – 4,7 Гбайт BD – 25-50 Гбайт		20-24 Мб/с	пластик	20-25мс
Флеш-накопитель		От 512 Гб до 128 Гб		25-30 Мб/с	Пластмасса, дерево, резина, металл	10мс
Внешний жесткий  диск	1-2 Тб		5400-7200об/мин		Металл, резина, Пластик		от 0.14 до 3.0 мс
Мр3 плеер	1-4 Гб				Пластик

 

 

1.6 Обоснование выбранной  конструкции

По сравнению с другими  устройствами flash-накопитель обладает следующими преимуществами:

‒Малый вес, бесшумность  работы и портативность.

‒Более устойчивы к  механическим воздействиям, вибрации и ударам.

‒Работоспособность в  широком диапазоне температур.

‒Высокая плотность записи (значительно выше, чем у CD или DVD).

‒Отсутствие подвижных частей, что снижает их энергопотребление  в 3—4 раза по сравнению с жёстким  диском.

‒Не подвержены воздействию  царапин и пыли, которые были проблемой  для оптических носителей и дискет.

Поэтому наиболее целесообразней использовать flash-накопитель, чем другие внешние устройства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Техническое задание

2.1 Назначение разработки

Устройство предназначено  для хранения, переноса и обмена данными, резервного копирования, загрузки операционных систем и др.

2.2 Требования к продукту

Требования к функциональным характеристикам накопителя следующие:

‒  высокое быстродействие не менее 25 Мб/с ;

‒ большой объём, измеряющийся уже многими гигабайтами не менее 12Гб;

‒  отсутствие подвижных  частей;

‒  обеспечить высокую  надёжность хранения данных;

‒  обеспечить бесшумность;

‒  предусмотреть возможность  подключения к USB разъёму;

‒  обеспечить надежность хранения данных.

 

2.2.2 Требования к надежности

Талица  2  - Требования к функциональным характеристикам

Диапазон рабочих температур:	-30°C до 85°C
Средний срок службы	менее 2 лет
Материал корпуса	Пластик, металл, резина

 

2.2.3 Требования к условиям  эксплуатации

Требования к условиям эксплуатации  следующие:

  ‒ беречь от ударов, влаги и воздействия сильных  электромагнитных полей;

‒ не извлекайте накопитель  из ПК в момент обращения к нему;

 

2.2.4 Требования к составу  и параметрам технического средства

           Флешки – довольно простые  устройства, состоят из следующих  частей(Рисунок 7):  
          ‒ плата PCB;  
          ‒ USB разъём тип А;  
          ‒ стабилизатор питания контроллера и флэш из 5 в 3,3 вольт;  
          ‒ микросхема контроллера;  
         ‒ микросхема энергонезависимой NAND памяти;  
         ‒ кварцевый резонатор, обычно на 12 Mhz (на схеме не показан).

Изделие должно:

1. иметь конструкцию, обеспечивающую электрическую безопасность эксплуатации при нормальных и аварийных режимах работы;
2. иметь совокупность электрических параметров определенного уровня, обеспечивающих электрическую и пожарную безопасность при эксплуатации;
3. быть стойкими к механическим воздействиям;
4. быть стойкими к воздействию повышенной температуры окружающей среды не ниже плюс 40ºС, пониженной температуры окружающей среды не выше минус 30ºС;
5. иметь маркировку, сохраняющуюся в течение всего срока службы.

 

2.2.5 Требования к маркировке  и упаковке

Данный тип устройства должен иметь маркировку с обозначением товарного знака компании-разработчика, типа (наименования), номера версии, порядкового  номера, даты изготовления и номера сертификата соответствия Госстандарта России.  Упаковка продукта должна осуществляться в упаковочную тару предприятия-изготовителя.

 

2.2.6 Требования к транспортированию  и хранению

Допускается транспортирование  изделия в транспортной таре всеми  видами транспорта (в том числе  в отапливаемых герметизированных  отсеках самолетов без ограничения  расстояний). При перевозке в железнодорожных  вагонах вид отправки - мелкий малотоннажный.

 На всю продукцию  оформляются договора поставки  и другие отчетные документы.

При транспортировании и  хранении программного изделия должна быть предусмотрена защита от попадания  пыли и атмосферных осадков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Эскизный проект

 

3.1  Назначение и область  применения

В настоящее время наиболее популярными становятся flash-накопители, которые визуально позволяют определить объем информации, который хранится на накопителе, то есть с индикатором заполнения.

Макет А: flash-накопитель типа моноблок (как показано на рисунке 8). Данный тип накопителя является распостранненым. Стоимость 8-гигабайтной флешки не более 550 рублей.

Макет В: flash-накопитель с индикатором заполнения (как показано на рисунке 9). Прост в использовании, с его помощью можно наглядно определить свободный объем памяти, память 8Гб, цена варьируется от 500 руб.

Рисунок 8 flash-накопитель типа моноблок

 

Рисунок 9 flash-накопитель с индикатором заполнения

 

3.3 Описание и обоснование  выбранной конструкции

Flash-накопитель с индикатором заполнения объема включает в себя:

1. USB-разъём;
2. микроконтроллер;
3. микросхема флеш-памяти;
4. кварцевый резонатор;
5. светодиод;
6. корпус;
7. индикатор для заполнения объема.

Каждый элемент накопителя изготавливается отдельно друг от друга  по определенной технологии.

 

 

Рисунок 10 Состав flash-накопителя

1)     Скорость записи - чтения. Скорость некоторых устройств с флеш-памятью может доходить до 100 МБ/с. В основном флеш-карты имеют большой разброс скоростей и обычно маркируются в скоростях стандартного CD-привода (150 КБ/с). Так, указанная скорость в 100x означает 100 × 150 КБ/с = 15 000 КБ/с = 14.65 МБ/с. 
          2)     Объём памяти. Это одна из главных характеристик флэш-устройств. В основном объём чипа флеш-памяти измеряется от килобайт до нескольких гигабайт. При возможности записи и хранения на накопители такого большого объема информации все большую роль играет скорость ее воспроизведения. Как правило, скорость записи составляет 5-7 мб/сек., а скорость чтения в полтора раза больше.

3)     Надёжность хранения данных. Преимущество флэш-карт очевидно и в надежности хранения данных. Информация, записанная на флэш-память, способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков). Кроме того, она очень компактна. Размер Flesh-карты составляет от 20 до 40 мм в длину и ширину, толщина от 3 мм, а вес – от 2,2 грамм. Современная флэш-память выдерживает до 100 000 операций записи на сектор. Если каждый день пользователь будет полностью перезаписывать содержимое флэш-устройства, то диск выдержит десятки лет. Но при использовании его в качестве рабочего, количество циклов записи может измеряться десятками и сотнями в день в зависимости от используемой для работы программы.  
           4)     Энергоёмкость. Программирование и чтение ячеек сильно различаются в энергопотреблении: устройства флеш-памяти потребляют достаточно большой ток при записи, тогда как при чтении затраты энергии малы.[6]

 

3.4 Описание организационных  работ с применением разрабатываемого  изделия

1. Пользуйтесь функцией “Безопасное извлечение устройства”.
2. Если при попытке извлечь накопитель через значок “Безопасное извлечение устройства” появляется диалоговое окно “Проблема при извлечении “Запоминающее устройство для USB”: Устройство Универсальный том не может быть остановлено прямо сейчас. Попробуйте остановить его позже”, значит, открыты какие-то файлы с устройства. Закройте их и повторите попытку.
3. Не подвергайте устройство ударам, воздействию влаги и сильных электромагнитных полей.
4. Не извлекайте устройство из ПК в момент обращения к ней, это может привести к потере данных и повреждению устройства.
5. Защищать flash -накопитель от вирусов.[7]

3.5  Уровень стандартизации  и унификации показаны в таблице 3.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3 - Оригинальные детали

Наименование оригинальных деталей	Количество
USB разъем	1
Корпус	1
Крышка	1
Микросхема	1
Индикатор заполнения	1

Унифицированных деталей  устройство не содержит.

По итогам эскизного проекта, наиболее наилучшим вариантом является flash-накопитель с индикатором заполнения объема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Технический проект

 

4.1  Технические характеристики

Основные технические характеристики flash-накопителя приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики flash-накопителя

Параметры	Значения
Габариты	56x17x8мм
Материал корпуса	Пластмассовый
Диапазон рабочих температур	от -30º до +50ºC
Вес	50г.
Объем памяти	8Гб
Скорость чтения	25 Мб/с
Скорость записи	20 МБ/с