我在垃圾场捡到一个黑匣子，拆给大家看看
作者：微博用戶@y1nzicng，來源：朝暉航空
微信公眾號：芯片之家（ID：chiphome-dy）
今天獻寶，給大家秀一下FA2100座艙語音記錄器的拆解。先說一下背景，大概就是在某個垃圾場撿到的，本著研究的性質(zhì)拆解來看看內(nèi)部構(gòu)造，原本并沒想著去記錄過程，就只是草草的拍了幾張照片，不少資料都是去查的，本人對電路不熟，如果下文有錯的地方，還請各位業(yè)內(nèi)人士不吝賜教。
開始之前先回答兩個問題，為什么黑匣子是橙色的？為什么會叫做黑匣子？
顏色問題大家都猜得到，橙色有更高的辨識度，方便尋找和定位，畢竟儲存的是非常重要的飛行數(shù)據(jù)。
至于為什么被叫做黑匣子，有一種比較廣泛認可的說法是因為工作原理比較簡單，只需要輸入數(shù)據(jù)就行，至于內(nèi)部發(fā)生了什么無從得知，有點類似于“盲盒”。
然后還有人會問我，我拆的這個是不是失事飛機掉下來的→_→
如果真是失事飛機掉下來的。那么此時此刻這個黑匣子應(yīng)該長這樣：
或者是這樣↓
所以說放心吧，這是一個正常退役的黑匣子。
接下來，咱們再來做一點額外的功課，否則一會兒看拆解會有點云里霧里。
飛機上的黑匣子主要有兩個—FDR和CVR。
上為FDR，下為CVR
Flight Data Recorder(FDR)，中文一般叫飛行數(shù)據(jù)記錄器，主要是記錄飛機飛行過程中各項指標參數(shù)數(shù)據(jù)的設(shè)備。一般說黑匣子大部分都是指的FDR，是空難調(diào)查中最重要的直接證據(jù)。
Cockpit Voice Recorder(CVR)，中文一般翻譯為座艙語音記錄器。用人話說就是個錄音機，用來記錄無線電通話和飛行員之間的對話以及環(huán)境聲音的。
比較遺憾的是這次拆的不是FDR而是CVR，所以看上去比較簡陋。
CVR整體主要分為三部分，FDAU，CSMU和定位信標。
Flight Data Acquisition Unit (FDAU)，翻譯過來應(yīng)該是飛行數(shù)據(jù)收集單元，就是有方正棱角的底座部分，用來和飛機相關(guān)數(shù)據(jù)總線通信獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)并編碼。
Crash-Survivable Memory Unit，中文應(yīng)該叫事故數(shù)據(jù)存儲單元，就是上面的橙色圓柱體，是真正用于存儲數(shù)據(jù)的地方，整個黑匣子70%的重量都在上面。
最后固定在CSMU上的小圓筒是水下定位信標 (Underwater Locator Device) ，遇水后會自動啟動發(fā)出定位信號。
做完功課以后來大致了解一下這次拆解的型號。這是一款來自于L-3 Communications的CVR，型號FA2100。外觀就是圖片中的樣子：
東西看上去不大但是分量卻十分的感人，而且主要重量都在凸起的CSMU上。
根據(jù)這款CVR的設(shè)計參數(shù)，它的工作溫度可以從-55℃到70℃，同時可以承受：
5000磅的重壓
1100℃的一小時持續(xù)高溫
260℃下十小時的持續(xù)高溫
3400G的加速度撞擊
而不丟失任何的數(shù)據(jù)，總的來說就是一個超強悍的優(yōu)盤沒錯了！
至于里面到底有什么，下面就開拆！
首先卸掉保護維修端口的保護蓋，然后卸掉周圍用來固定CVR本身的螺絲。
把螺絲統(tǒng)統(tǒng)卸掉，見一個擰一個，一點也不慌。
拆到最后發(fā)現(xiàn)需要先取下CSMU才能繼續(xù)取下FDAU的頂蓋，于是擰下4個巨大的螺栓，垂直抬起后取下連接電纜就能將整個CSMU取下。
本人家里只有普通的精密工具，沒有這種尺寸的扳手，廢了好大勁才取下來，手疼死了。取下后第一眼看到的就是兩個TI的DSP，這個放到一會再說，先繼續(xù)拆。
將頂蓋抬起取出放到一邊，取下固定PCB的螺絲，就可以將整塊底板取出來了。整塊板看著比較臟，實際上挺干凈的，全部都進行了打膠處理，不過看著更像是某種樹脂，至于打膠的原因我想我不說應(yīng)該也都心里有數(shù)了吧！
接口部分還有幾片板子沒拆，繼續(xù)拆另一半……
側(cè)面看是有兩塊板子，底下還有點別的。于是繼續(xù)擰螺絲……
取下第一塊板，上面基本上都是一些邏輯電路，中間是主控。
第二塊板應(yīng)該是負責(zé)供電的沒跑了，這個我還是多少能看出來的。
這是貼在側(cè)面面板上的電容(？)應(yīng)該沒認錯吧？
電源板的另一面果然還有東西，不過基本上也是供電相關(guān)的電路。同時還有一個很可愛的環(huán)形變壓器，考慮到這玩意能同時工作在28V直流和115V交流電下，這也不奇怪。
所有板子無一例外，都做了徹底的打膠處理，基本上不會受到液體的損害，同時板與板之間都是采用連接器連接，方便維護和更換。
接下來是重頭戲，拆CSMU。考慮到生產(chǎn)日期為上世紀末，所以采用固態(tài)記錄的可能性比較大。
撕掉底下的減震泡棉，又出現(xiàn)了四個很大的螺釘，于是又費了好大勁才全部取出來……
小尾巴上有手寫的序列號。和貼紙上的一樣。應(yīng)該是全手工組裝校準調(diào)教的沒跑了，特種設(shè)備用心程度就是不一樣啊。
摘掉底蓋，基本上就可以肯定這款用的固態(tài)介質(zhì)記錄了。周圍一圈應(yīng)該是隔熱層和減震材料，頂上黑色的應(yīng)該也是，不過材質(zhì)貌似不一樣。
用手摳了一下，感覺應(yīng)該是某種石棉和泡沫的混合物，很輕。大致作用基本上就是隔熱跟減震了。
不得不說這玩意體積比我想象中的要小很多。取出來以后內(nèi)部基本上就沒有能取出來的東西了，都是黑色的泡棉。
為了保護這個圓筒真的是煞費苦心，可見里面東西的重要性。
二話不說直接上螺絲刀，擰下圓筒上的所有螺絲。就可以分離頂蓋了。
內(nèi)部不出意外是多層堆疊的結(jié)構(gòu)。通過4個柱子和螺絲緊緊固定在一起。
左邊是主控，右邊是FLASH。好了到了無獎競猜環(huán)節(jié)，這個黑匣子用的FLASH來自哪一家？
揭曉答案：
供應(yīng)商花落Intel。
講真，我個人還是有點意外的，竟然是Intel的顆粒。
不管怎么樣，全部拆了，然后一字排開，還是有點壯觀的。
看標簽上的日期應(yīng)該是1998年的第21周組裝，而顆粒本身是97年產(chǎn)，是Intel產(chǎn)品線中一款還不錯的SLC顆粒。
那個年代能做到10000次擦寫應(yīng)該算是不錯的水平了。工作溫度從0℃到70℃，應(yīng)該是寬溫的顆粒。
不過頂蓋上有個182℃的貼紙，意思是內(nèi)部溫度到182℃里面的數(shù)據(jù)就很危險么，不是很清楚了。
最后看看用的是什么主控。不出我所料是個定制的芯片，看來再利用整個模塊基本上是不可能了。
來算一下整個模塊總的容量，8x15就是120MB，記錄4個30分鐘的音頻，基本上就是1分鐘消耗1MB的樣子？
最后再倒回這張圖，中間兩個TI的芯片就不說了，應(yīng)該是用來處理模擬的麥克風(fēng)信號的，一顆芯片負責(zé)兩個通道，DSP左上角和右下角的兩個黑色的芯片應(yīng)該是DSP用的DRAM緩存。
中間貼了貼紙的應(yīng)該是FDAU的主控，來自QuickLogic(快輯)，本質(zhì)跟現(xiàn)在用的FPGA差不多，是一種高度客制化的ASIC，不過靈活性沒有FPGA高，個人理解就是一個專門定做的芯片。
除此以外還有幾個主要的芯片也是QuickLogic制造，應(yīng)該是應(yīng)用了一整套的方案。
之前還考慮過要不要去收一套維修工具來讀一下里面的信息，后來上網(wǎng)一查最便宜的報價都是在4w美金左右，我想那還是直接拆了吧。
拆解完的殘骸就這樣了，其實這玩意本身結(jié)構(gòu)并不是很復(fù)雜，給我的印象還是扎實的用料和一些細節(jié)上的設(shè)計，以后有機會想辦法去搞個FDR來拆，固態(tài)的CVR還是簡單了些。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的我在垃圾场捡到一个黑匣子，拆给大家看看的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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