[發(fā)明專利]一種利用MCU內部數據Flash存儲非易失性數據的方法

有效

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• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102662852A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 馬建輝;王知學;劉源楊;李研強
• 申請（專利權）人: 山東省科學院自動化研究所
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

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技術領域

本發(fā)明屬于嵌入式系統(tǒng)技術領域，更具體的說是一種利用MCU內部數據Flash存儲非易失性數據的方法。

背景技術

在嵌入式系統(tǒng)設計中，經常需要存儲一些非易失性的數據，如果采用支持對字節(jié)讀寫的EEPROM實現數據存儲，操作起來和RAM一樣簡單方便，但同時會在大批量產品的生產中帶來成本問題和維護問題。在有數據Flash的MCU中，采用數據Flash代替EEPROM實現非易失性的存儲，便可以節(jié)約成本且無需維護。

用Flash存儲數據的傳統(tǒng)方式是為每個數據分配固定的存儲地址，由于Flash在進行寫操作時需要先擦除數據所在的整個扇區(qū)，對一個數據進行寫操作便會造成對扇區(qū)內其他數據的擦除，由于擦除操作耗時較長，不僅效率低，影響嵌入式系統(tǒng)的實時性，而且為了避免丟失其他數據需要相當復雜的處理，對MCU的RAM空間也有一定的要求。如果寫入數據失敗，會造成所寫入數據的丟失，如果在擦除扇區(qū)后發(fā)生掉電，便會造成扇區(qū)內所有數據的丟失。不僅如此，由于每次寫入操作都需要先擦除扇區(qū)，以擦除次數表征的Flash使用壽命也無法滿足產品生命周期的要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為解決上述問題，提供一種利用MCU內部數據Flash存儲非易失性數據的方法，它不僅操作方便，應用接口簡單，而且可以盡量避免扇區(qū)擦除操作，提高存儲效率，同時提高MCU內部數據Flash的使用壽命。

為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種利用MCU內部數據Flash存儲非易失性數據的方法，將所有非易失性數據條目組織在一個分區(qū)中，將數據Flash的若干扇區(qū)劃分為多個數據分區(qū)，不同數據分區(qū)存儲數據在不同歷史時間的拷貝；當前數據分區(qū)存儲最新的數據拷貝；在數據讀操作進行時，計算最新數據拷貝的Flash存儲位置，直接讀取該地址；在數據寫操作進行時，判斷數據寫入位置是否已經被擦除，如果寫入位置未擦除，進行分區(qū)拷貝操作，即將數據寫入下一個分區(qū)，同時將當前分區(qū)中的其他數據依次復制到下一個分區(qū)；如果寫入位置已經擦除，直接將數據寫入當前分區(qū)中，其他數據保持不變。

本發(fā)明數據分區(qū)的存儲結構為分區(qū)狀態(tài)字+data?id?1+data?1+data?id?2+data?2…，每個數據都可以很方便地進行尋址。按照存儲歷史時間，數據均勻地存儲在多個數據分區(qū)上，而不是固定的存儲地址，單個數據的頻繁存儲操作不會造成對固定扇區(qū)的反復擦除，這樣便可以提高Flash的使用壽命，以滿足產品生命周期的要求。

所述數據分區(qū)大小和個數取值均為2的冪次方，且分區(qū)個數不大于256，分區(qū)大小*分區(qū)個數等于扇區(qū)大小*扇區(qū)個數。扇區(qū)個數至少為2，這樣當存在分區(qū)拷貝操作需要擦除分區(qū)所在的扇區(qū)時，仍能保留至少一個扇區(qū)的歷史數據，這樣可以避免分區(qū)拷貝操作期間發(fā)生掉電而造成所有數據的丟失，以滿足實現掉電恢復功能的需要。

所述數據分區(qū)設置有狀態(tài)字，大小為單字節(jié)，位置在分區(qū)起始地址，標識分區(qū)數據的存儲歷史時間，最新數據分區(qū)狀態(tài)字代表的分區(qū)為最新數據分區(qū)。數據分區(qū)狀態(tài)字在分區(qū)擦除后執(zhí)行完第一次寫操作后更新，之后本分區(qū)內的寫操作不影響分區(qū)狀態(tài)字。當發(fā)生分區(qū)拷貝時，最新數據分區(qū)狀態(tài)字遞增且不等于0xff，當遞增到0xff時，設置狀態(tài)字為0。通過在寫操作完成后進行分區(qū)狀態(tài)字的更新，保證了即使在分區(qū)拷貝期間發(fā)生掉電，上電時查找到的最新數據仍為掉電之前備份的那個分區(qū)，這樣便實現了掉電恢復功能。

當存在取值為0的分區(qū)狀態(tài)字時，小于分區(qū)數的最大狀態(tài)字代表的分區(qū)為最新數據分區(qū)，當不存在取值為0的分區(qū)狀態(tài)字時，最大狀態(tài)字代表的分區(qū)為最新數據分區(qū)。

將所有非易失性數據條目組織在一個分區(qū)中是指數據分區(qū)中數據條目的組織是以固定序列的形式進行的，每個數據條目都有固定的偏移地址，數據條目地址=分區(qū)起始地址+偏移地址。

所述的數據條目格式為data?id+data，data?id，它為單字節(jié)大小，唯一標識該數據，data為數據內容，長度由所表示的含義決定。

所述數據條目中的data?id，其取值區(qū)間為[0,254]的整型數據，不僅唯一標識數據，同時將其地址作為數據條目狀態(tài)字的存儲地址。由于Flash擦除后其數據為0xff，通過限定data?id的取值范圍不等于255即0xff，則可以用于判斷該數據條目在當前分區(qū)中的地址是否已經被擦除。