[發明專利]一種嵌入式系統的參數存儲機制

在審

• 申請號: 202011481455.1
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112596808A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 丁元國;麻忠芹
• 申請（專利權）人: 微網智控（北京）科技有限公司
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445;G06F3/06;G06F11/10;G06F11/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種嵌入式系統的參數存儲機制，包括：抽象層接口，讀寫完整性，實時性能，重復寫入過濾和缺省參數自動生成。根據權利書要求1所述的參數存儲機制，其特征在于：1）將一組配置參數放置在一個地址連續的結構化內存塊中，應用程序在讀寫配置參數的時候直接訪問內存塊中的成員變量，解決了實時性問題；2）在存儲介質上指定兩個地址不重疊的存儲區域，通過一個帶有CRC校驗字段的控制頭部，將內存塊映射到存儲介質上的兩個存儲區域；3）僅在系統初始化的時候從存儲介質加載數據至內存塊，系統主循環中僅執行內存塊到存儲介質的單向寫入；4）數據寫入以存儲區域為單位，永遠有一個存儲區域處于備份狀態，解決了可靠性問題。

技術領域

本發明涉及一種嵌入式系統的配置參數存儲機制，無需借助操作系統的實時調度功能即可解決少量配置參數的實時寫入和數據完整性問題，主要用于沒有操作系統的低端小型單片機系統的參數配置，屬于嵌入式軟件設計領域。

背景技術

在8051，MSP430和ARM等單片機嵌入式系統中，經常需要在運行的過程中保存一些用戶通過串口，網絡或者人機界面設定的配置參數。參數的正確寫入非常關鍵，如果沒有寫入或者寫入信息不完整將會給系統的運行帶來不利的影響。嵌入式系統的板載存儲介質比較常見的是 FRAM，E2PROM 和 Flash 這三種。第一種介質 FRAM 具有速度快，延遲小，可靠性高的優點，是一種非常理想的參數存儲介質，但是其制作工藝復雜，容量比較小，成本比較高，性價比不高，僅用在某些關鍵業務中；大多數嵌入式系統仍然是采用比較廉價的E2PROM 和 Flash，特別是隨著手機，數碼相機等個人消費電子產品的高速發展，極大地普及了 Flash 存儲介質的使用，從而顯著地降低了 Flash存儲介質的單位比特成本；而且Flash存儲芯片大多使用 SPI 總線接口，帶寬通常在幾十Mbps，而E2PROM通常是采用I2C總線接口，帶寬通常不超過 400Kbps，因此在很多實時性要求比較高的嵌入式系統中，Flash存儲介質有逐步取代 E2PROM的趨勢。但是在沒有嵌入式操作系統的支持下，使用這兩種存儲介質會面臨下述問題：

（1）這兩種存儲介質都存在寫入忙的狀態，Flash介質在寫入之前還有一個必須的擦除的操作，其忙的時間通常為幾十毫秒甚至上百毫秒，這對于實時性要求比較高的嵌入式系統比如無線電收發而言是不可接收的，超過1ms的系統卡頓就會導致報文接收失敗；

（2）在寫入參數的過程中，還可能會發生系統突然斷電或者重新上電的行為，如果參數寫入一半的過程中，恰好發生了系統復位或者重啟等操作，數據的完整性就會遭到破壞，此時需要一種數據備份機制；

（3）在系統上電的過程中，由于電源抖動或者上電不穩，而此時處理器又已經完成了引導，進入參數加載階段，有可能會導致參數加載錯誤，此時需要一種錯誤偵測機制和數據恢復手段；

（4）系統在出廠的時候或者被客戶現場重置之后，配置參數也會被完全清除，存儲介質中的數據也是完全無效的。在產品批量生產的時候，依靠人工預設每一套系統的默認參數需要耗費大量的時間，而且還容易出錯，此時也需要一種機制來提供一套默認的參數以配置系統的運行；

（5）E2PROM 和 Flash 介質還存在寫操作壽命的限制，超過了一定的次數，就會導致擦寫疲勞，出現不可逆的永久性損壞，從而再也無法可靠的存儲數據。應用程序由于狀態邏輯的驅動，在某些情況下會頻繁的刷新配置參數，有的成員變量的數值實際上是沒有改變的，因此大量重復的寫操作會降低存儲器的使用壽命，此時需要一種機制來過濾掉那些無效的請求，只執行真正有效的操作。

發明內容

為了解決8051，MSP430和ARM等沒有實時操作系統的嵌入式系統中配置參數的性能及可靠性問題，本方法提出了一套機制，可實現讀寫實時性強，數據完整性好，能過濾無效的重復寫入請求，延長存儲器使用壽命效果，并能為系統自動生成缺省的配置參數，減少批產時候的手工配置工作量，具體方法如下：