一种快速插入、删除记录的节点库的制作方法

文档序号:34652786发布日期:2023-06-29 21:17阅读:15来源:国知局

:本专利申请一种快速插入、删除记录的节点库。它主要应用于物联网数据通信设备(例如,智能电表行业中的集中器里面)。它的特点在于,使用串行的中、低速存储器件(例如:bl24c512),能实现对节点记录快速地检索、插入、删除等操作。它涉及的是嵌入式通信设备制造。


背景技术:

0、技术背景:

1、大约30年前,在电力行业开始出现自动抄表系统(简称amr)。其核心设备之一就是集中器,集中器的作用是采集所属区域的电能计量值,存储并通过移动通信模块远传到电力公司。作为集中器的核心部件的路由器,如何快速检索电表记录以便快速组织路由是它的核心技术,当时解决方法大多使用并行高速存取器件(诸如带电池的ram或者铁电e2rom)。

2、近10以来,随着物联网的快速发展,采集工业节点数据并通过移动通信模块或者互联网路由器(光纤端口)传递到数据中心(云端)的设备迅猛增长。而在这些快速发展的设备中,不带路由只传递一跳距内节点数据的是一类设备(需要高密度安装)。而第二类设备自带路由,可以通过a节点中继采集b节点的数据(多跳距),它的优点是节省安装数量,对公网的接入速度要求低,通信费用低。而我们发明的节点库,恰好可以应用于第二类设备中,它无须使用高速存储器件,可以提供比通常方法(顺序存储)平均高66倍的速度操作(检索、插入和删除)节点记录。也就是说,这种节点库的优点在于高速度、低成本,它的应用起源于智能电表行业中的集中器,但不限于此,可以应用于所有包含节点信息存储(插入、删除)的嵌入式通信设备。


技术实现思路

0、
技术实现要素:

1、本节点库为每个已知通信节点存储1条记录,每条记录包含多个字段(属性子项):自身的id(身份识别码)、父节点的id、通信属性、计量属性等子项。每条记录的字段数、同名字段长度是相同的。没有记录的字段留空白字节(用户自行定义),其中节点自身id必须是有效字段,它是检索、插入、删除节点(记录)的唯一特征量。附图1是节点记录的结构示意图。

2、节点库的硬件结构如附图2所示,由3部分电路构成。其中mcu用于对节点库各种操作(检索、插入、删除)的管理,通信接口用于mcu与客户之间通信(互动),e2rom是存储节点记录的实体。

3、在本节点库提供的3种操作(检索、插入、删除)中,检索是最基本的操作。检索的目的是在节点库中找到或确定节点的位置。由于在不同的通信领域节点自身id的长度(字节数)可能不同,所以我们先用16位的crc计算把它压缩成2字节特征量,如附图3所示。压缩后的2字节特征量我们称之为检索标识index。这种应用16位crc压缩节点自身id变成2字节检索标识的方式是我们的发明之一。我们最重要的发明是通过对index求余运算获得的余数作为节点记录在库中的存储位置指针,替代了按时间先后顺序存储节点的通常方法。我们简称这一项发明为“向量存储法”。向量存储法的优点在于可以根据节点自身id通过计算快速定位,而不必在库中顺序查找(耗时很长)。

4、节点库的结构如附图4所示。我们把数据库的整个存储空间划分为10个存储区块,1-9区块应用向量存储法,第10区块使用顺序存储方法。数字1-10代表不同的存储区块。数字11代表在mcu中的特定ram区,我们称之为存储的ram映射区。映射区内每字节中的每一位(bit)代表1条节点记录,与e2rom中存储该条记录的首址存在一一对应关系。当存储区该位置有有效记录,映射区的对应位为“1”,若无有效记录则映射区对应位为“0”。

5、如附图4所示,每个区块中括号内的数字代表区块的容量(可以存储的记录条数),也是上述求余计算的模值。之所以划分多个区块,是为了回避求余计算所得余数重叠的问题。第10个区块采用顺序存储方式的目的是作为前9区全部重叠的最终解决方案。除非极端情况,一个群以内通信节点的自身id是大致连续的,两个节点id出现9次求余重叠的概率很低,这种很小概率的可能性并不影响本节点库在实际中的应用。为了较好规避上述求余重叠问题,本节点库的9个向量存储区块的模(容量)采用了从大至小的质数,这也是本节点库的发明点之一。



技术特征:

1.本专利申请一种快速插入、删除记录的节点库,其特征是,把先把节点自身id用16位crc计算压缩成2字节检索标识index,再用存储区的容量作模求余计算,用余数作为存储位置定位参数;它有别于顺序存储的明显优点在于已知节点id即可以计算出节点记录的存储位置,比顺序存储需要逐条检索速度快。

2.在权利要求1所述和申请的基础上,我们把节点库分成9个向量存储区块,并且从大至小每个区块的容量(模)都采用质数,这样可以有效避免余数重叠;我们认为,存储节点数在区间[64,4096],节点库划分区块在2-16个之间,利用从大到小的质数作为区块容量,这三种方式的组合在我们申请专利的权力保护范围内。

3.在权利要求1和2基础上,我们应用了ram映射位来标识对应的e2rom存储区是否有有效节点记录,这在节点删除的操作中能够提高速度;我们认为这也是一个有价值的发明,申请予以权力保护。


技术总结
本专利申请一种快速插入、删除记录的节点库,涉及的技术领域是嵌入式通信设备制造。节点库为每个已知通信节点存储1条记录(包含多个字段),它的优点在于应用中低速的存储器件可以实现较高速度的节点操作(检索、插入、删除),对于1024个节点的库存,它的操作速度相当于顺序操作的平均66倍。它实现上述优点的技术方法在于:1)用CRC算法把作为检索量的节点ID压缩成2字节检索标识Index;2)把节点记录存储区划分为9个向量区和1个顺序存储区;3)9个向量存储区的容量是从大到小的质数,在任一个向量存储区以容量为模对节点的Index求余,余数即是节点的存储位置。

技术研发人员:王景公
受保护的技术使用者:深圳市肯斯特电子有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
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