一种基于FLASH存储器的数据记录系统的制作方法

一种基于flash存储器的数据记录系统
技术领域
1.本发明涉及数据记录技术领域，更具体地说，涉及一种基于flash存储器的数据记录系统。


背景技术：

2.在嵌入式设备中，很多时候需要记录设备的运行状态，以便在设备发生故障后能回溯设备发生的情况。一般记录的载体是外部非易失性存储器，目前常用的器件是flash和eeprom存储器。flash和eeprom存储器两者的写入寿命差不多，但由于flash存储器的容量远大于eeprom存储器，因此通常选择flash存储器来进行数据记录存储。
3.flash存储器每次写入数据需要先擦除数据所在的扇区，每个扇区的擦出或写入寿命都是有限的,通常是10万到100万次，一般一个扇区擦除或写入次数超越上限，则此扇区变为坏扇区，但其它扇区可以继续擦除和写入。
4.通常设备的数据记录系统需要记录两种类型的数据，一种是统计型记录，例如设备总的上电次数、总的运行时间等，统计型记录只需占用一个固定的存储空间。另一种是递增型记录，例如记录在某个时间，设备的运行状态，递增型记录是一直往后增加的。
5.目前数据记录的统计型记录，由于每次更新都是写入相同的物理地址，因此，flash存储器的一部分扇区被频繁擦除和写入，而另一部分扇区则常被闲置；存储数据所在的扇区容易被写坏，造成整个数据记录系统运行的影响。因此，若能将flash存储器的扇区进行合理、充分地利用，则有利于提高flash存储器的写入寿命和使用寿命。


技术实现要素：

6.为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于flash存储器的数据记录系统；该数据记录系统利用多个分区循环将数据记录写入，避免数据每次都写入相同的物理地址，将flash存储器的扇区进行合理、充分地利用，可提高flash存储器的写入寿命和使用寿命，从而提升可靠性和安全性。
7.为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于flash存储器的数据记录系统，采用flash存储器存储数据记录；数据记录包括统计型记录和递增型记录；其特征在于：从flash存储器中分出用于存储统计型记录的存储空间，以及用于存储递增型记录的存储空间；
8.将flash存储器用于存储统计型记录的存储空间分为n个逻辑分区；每个逻辑分区的数据包括头部信息和数据内容；其中，头部信息包括特征字符、写入次数计数器、数据内容crc校验和头部信息crc校验；
9.统计型记录的上电加载方法是：上电后读入各个逻辑分区：分别对各个逻辑分区的数据内容crc校验和头部信息crc校验进行校验；若符合校验，则记录逻辑分区的索引号和写入次数计数器；读入所有逻辑分区后，通过找出记录里最大的写入次数计数器来获取最新写入的逻辑分区；将最新写入的逻辑分区的索引号logic_index和数据分别加载到缓
存的逻辑分区索引和逻辑分区空间中；
10.统计型记录的写入方法是：对当前缓存的逻辑分区空间，计算数据内容crc校验和头部信息crc校验；根据缓存中的索引号logic_index找到下一个逻辑分区；将下一个逻辑分区擦除，之后写入缓存中的逻辑分区数据。
11.优选地，所述统计型记录的上电加载方法，包括如下步骤：
12.x1、将最大写入次数计数器max_counter、最大索引号max_index、当前逻辑分区索引号分别初始化为零；
13.x2、比较当前逻辑分区索引号与最大索引号max_index的大小：
14.x21、若当前逻辑分区索引号≥最大索引号max_index，则根据当前逻辑分区索引号，加载当前逻辑分区数据到缓存的逻辑分区空间中；对当前逻辑分区的数据内容crc校验和头部信息crc校验进行校验：
15.若不符合校验，则丢弃当前逻辑分区，将当前逻辑分区索引号加1；之后重新执行x2；
16.若符合校验，则判断当前逻辑分区写入次数计数器是否大于最大写入次数计数器max_counter：若是，则将最大写入次数计数器max_counter的数值设定为当前逻辑分区的写入次数计数器，将最大索引号max_index设定为当前逻辑分区索引号，之后将当前逻辑分区索引号加1；否则直接将当前逻辑分区索引号加1；之后重新执行x2；
17.x22、若当前逻辑分区索引号＜最大索引号max_index，则判断最大写入次数计数器max_counter的大小：
18.若最大索引号max_index＝0，则清空所有逻辑分区数据，置缓存的逻辑分区空间中的写入次数计数器为1；
19.若最大索引号max_index≠0，则判定索引号为max_index的逻辑分区为最新写入的逻辑分区；将最新写入的逻辑分区的索引号logic_index和数据分别加载到缓存的逻辑分区索引和逻辑分区空间中。
20.优选地，所述x21中，对当前逻辑分区的数据内容crc校验和头部信息crc校验进行校验是指：校验条件为两个，分别是当前逻辑分区的头部信息crc校验是否正确，以及数据内容crc校验与头部信息crc校验是否相同；
21.若当前逻辑分区的头部信息crc校验正确，且数据内容crc校验与头部信息crc校验相同，则判定符合校验；否则不符合校验。
22.优选地，所述统计型记录的写入方法，包括如下步骤：
23.y1、对当前缓存的逻辑分区空间，计算数据内容crc校验和头部信息crc校验，写入次数计数器加1；
24.y2、根据当前缓存的逻辑分区索引的索引号logic_index和逻辑分区数量n，计算下一个逻辑分区索引号logic_index'为：
25.logic_index'＝(logic_index+1)％n；其中，％为求余运算符；
26.y3、将索引号为logic_index'的逻辑分区擦除，之后写入缓存的逻辑分区空间中的数据。
27.每个逻辑分区均包含一个以上flash存储器物理扇区。
28.优选地，递增型记录的写入方法是：将flash存储器用于存储递增型记录的存储空
间以m为长度划分为l个区间；采用l个区间循环写入递增型记录。
29.优选地，所述长度m≥递增型记录的最大长度。
30.与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
31.本发明数据记录系统利用多个分区循环将数据记录写入，避免数据每次都写入相同的物理地址，将flash存储器的扇区进行合理、充分地利用，可提高flash存储器的写入寿命和使用寿命，从而提升数据记录系统的可靠性和安全性。
附图说明
32.图1是本发明数据记录系统的统计型记录的上电加载方法的流程图；
33.图2是本发明数据记录系统的统计型记录的写入方法的流程图。
具体实施方式
34.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
35.实施例
36.本实施例一种基于flash存储器的数据记录系统，采用flash存储器存储数据记录；数据记录包括统计型记录和递增型记录。从flash存储器中分出用于存储统计型记录的存储空间，以及用于存储递增型记录的存储空间。本实施例把flash存储器存储空间前面一部分用来存储统计型记录，剩余的空间用来存储递增型记录。
37.本发明利用多个分区循环写入的原理，避免数据每次都写入相同的物理地址，提高flash存储器的写入寿命。将flash存储器用于存储统计型记录的存储空间分为n个逻辑分区；每个逻辑分区均包含一个以上flash存储器物理扇区。假设每个逻辑分区的大小为a个字节，则数据记录系统统计型记录的存储布局如表1所示。
38.物理地址逻辑分区0-(a-1)逻辑分区0a-(2a-1)逻辑分区12a-(3a-1)逻辑分区2
……
(n-1)*a-(n*a-1)逻辑分区n-1
39.表1统计型数据存储布局
40.每个逻辑分区的数据包括头部信息和数据内容，如表2所示；其中，头部信息包括特征字符、写入次数计数器、数据内容crc校验和头部信息crc校验，如表3所示。
41.头部信息数据内容
42.表2逻辑分区的数据结构
43.特征字符写入次数计数器数据内容crc校验头部信息crc校验
44.表3逻辑分区头部信息数据结构
45.统计型记录的上电加载方法是：上电后读入各个逻辑分区：分别对各个逻辑分区的数据内容crc校验和头部信息crc校验进行校验；若符合校验，则记录逻辑分区的索引号和写入次数计数器；读入所有逻辑分区后，通过找出记录里最大的写入次数计数器来获取
最新写入的逻辑分区；将最新写入的逻辑分区的索引号logic_index和数据分别加载到缓存的逻辑分区索引和逻辑分区空间中。
46.数据内容crc校验和头部信息crc校验可分别通过现有算法计算得到：数据内容crc校验是根据逻辑分区的数据内容计算出来，然后头部信息crc校验由特征字符、写入次数计数器、数据内容crc校验所有字节计算出来。头部信息crc校验的作用是先确认逻辑分区的头部信息是否正确，然后用数据内容crc校验来确认数据内容是否正确。读取逻辑分区时，要检验头部信息crc校验是否正确，再检验数据内容crc校验是否正确，两者都正确才认为此逻辑分区的数据是有效的。
47.缓存的数据结构如表4所示。
48.逻辑分区空间逻辑分区首地址逻辑分区索引是否改变标志
49.表4系统缓存的数据结构
50.具体地说，统计型记录的上电加载方法，如图1所示，包括如下步骤：
51.x1、将最大写入次数计数器max_counter、最大索引号max_index、当前逻辑分区索引号分别初始化为零；
52.x2、比较当前逻辑分区索引号与最大索引号max_index的大小：
53.x21、若当前逻辑分区索引号≥最大索引号max_index，则根据当前逻辑分区索引号，加载当前逻辑分区数据到缓存的逻辑分区空间中；对当前逻辑分区的数据内容crc校验和头部信息crc校验进行校验；
54.对当前逻辑分区的数据内容crc校验和头部信息crc校验进行校验是指：校验条件为两个，分别是当前逻辑分区的头部信息crc校验是否正确，以及数据内容crc校验与头部信息crc校验是否相同；若当前逻辑分区的头部信息crc校验正确，且数据内容crc校验与头部信息crc校验相同，则判定符合校验；否则不符合校验；
55.若不符合校验，则丢弃当前逻辑分区，将当前逻辑分区索引号加1；之后重新执行x2；
56.若符合校验，则判断当前逻辑分区写入次数计数器是否大于最大写入次数计数器max_counter：若是，则将最大写入次数计数器max_counter的数值设定为当前逻辑分区的写入次数计数器，将最大索引号max_index设定为当前逻辑分区索引号，之后将当前逻辑分区索引号加1；否则直接将当前逻辑分区索引号加1；之后重新执行x2；
57.x22、若当前逻辑分区索引号＜最大索引号max_index，则判断最大写入次数计数器max_counter的大小：
58.若最大索引号max_index＝0，则判定所有逻辑分区都没有写入过数据，清空所有逻辑分区数据，置缓存的逻辑分区空间中的写入次数计数器为1；
59.若最大索引号max_index≠0，则判定索引号为max_index的逻辑分区为最新写入的逻辑分区；将最新写入的逻辑分区的索引号logic_index和数据分别加载到缓存的逻辑分区索引和逻辑分区空间中。
60.随着设备运行，缓存中逻辑分区空间的写入次数计数器不断增大。
61.当需要记录统计型记录时，统计型记录写入flash存储器中。统计型记录的写入方法是：对当前缓存的逻辑分区空间，计算数据内容crc校验和头部信息crc校验；根据缓存中的索引号logic_index找到下一个逻辑分区；将下一个逻辑分区擦除，之后写入缓存中的逻
辑分区数据。
62.具体地说，统计型记录的写入方法，如图2所示，包括如下步骤：
63.y1、对当前缓存的逻辑分区空间，计算数据内容crc校验和头部信息crc校验，写入次数计数器加1；先根据数据内容计算出数据内容crc校验，然后再计算头部信息crc校验，数据内容crc校验和头部信息crc校验可通过现有算法来计算；
64.y2、根据当前缓存的逻辑分区索引的索引号logic_index和逻辑分区数量n，计算下一个逻辑分区索引号logic_index'为：
65.logic_index'＝(logic_index+1)％n；其中，％为求余运算符；
66.y3、将索引号为logic_index'的逻辑分区擦除，之后写入缓存的逻辑分区空间中的数据。
67.递增型记录采用每条记录固定大小空间的数据类型。递增型记录的写入方法是：将flash存储器用于存储递增型记录的存储空间以m为长度划分为l个区间；长度m≥递增型记录的最大长度。采用l个区间循环写入递增型记录。
68.假设flash存储器用于存储递增型记录的存储空间总共能容纳l条递增型记录，写满l条递增型记录后，循环从第一条递增型记录所在的地址，写入下一条递增型记录。由于l是一个较大的数，递增型记录是在l个区间进行循环写入，即使频繁写入，写入寿命也是一个flash存储器扇区擦写寿命的l倍。
69.假设递增型记录的起始地址为b，则递增型记录的存储布局如表5所示。
70.物理地址数据记录索引b
–
(b+m-1)记录1(b+m)
–
(b+2m-1)记录2b+2m
–
(b+3m-1)记录3
……
b+(l-1)*m
–
(b+l*m-1)记录n
71.表5递增型记录的存储布局
72.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。