CN102521174B - 一种嵌入式系统中数据采集存储与传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据采集存储与传输领域，特别是涉及一种嵌入式系统中数据采集存储与传输的方法。本发明提供了一种数据采集存储与传输的方法，包括<b>以下</b>流程，流程A.数据采集存储流程；流程B.发送窗口与缓存区数据绑定映射流程；流程C.数据传输的流程，本发明的一种数据采集存储与传输的方法，实现简单，实用性强，稳定可靠，效率高，不影响系统运行的实时性，延长产品使用寿命，传输速度快，传输效率高，减少通信流量，从而降低通信流量费用。

Description

一种嵌入式系统中数据采集存储与传输的方法

技术领域

本发明涉及一种数据采集存储与传输领域，特别是涉及一种嵌入式系统中数据采集存储与传输的方法。

背景技术

随着嵌入式技术发展和嵌入式设备的多样化，数据采集存储与传输成为嵌入式系统经常需要解决关键问题。

在实际应用中，嵌入式系统中基本上都具备Flash存储器和RAM存储器两种存储介质，正是由于这个两种存储器使得数据的采集存储成为可能，因此被广泛用于移动存储、数码相机、MP3播放器、掌上电脑、车载终端等新兴数字设备中。

Flash存储器，又称闪存，是一种非易失性（Non-Volatile）存储器，在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，存储数据时需要先擦除再写入，具有一定擦写次数寿命限制，读写速度慢，其存储特性相当于硬盘。

RAM存储器，又称随机存取存储器，是一种易失性存储器，在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的数据，存储单元的内容可按需随意取出或存入，无读写次数寿命限制，读写速度快，且读写的速度与存储单元的位置无关。

基于以上两种存储器的特性，以往数据采集存储与传输方法：将采集到的数据存储到Flash存储器，在传输时取出Flash存储器中的已存储数据进行传输，等待对方接收成功应答后，删除该数据。该方法存在很多缺点：一是在数据采集比较频繁和数据量比较大的情况下，Flash存储器擦写次数过于频繁，缩短Flash存储器使用寿命，从而影响产品寿命；二是读写Flash存储器速度比较慢，经常读写Flash存储器，导致系统运行效率低下，影响系统运行性能；三是传输数据方式采用一应一答方式，传输速度慢，传输效率低，数据通信流量大，产生昂贵的流量费用，如GPRS流量费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种嵌入式系统中数据采集存储与传输的方法，减少Flash存储器擦写次数，延长Flash存储器使用寿命，提高系统运行效率，提高传输速度和效率，减少通信流量。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种嵌入式系统中数据采集与存储的方法，包括以下流程：

流程A.数据采集存储流程，包括以下步骤：

步骤A1.首先判断通信是否正常，如果通信异常，则执行步骤A3，如果通信正常，则执行步骤A2；

步骤A2.判断RAM缓存区状态，如果RAM缓存区已满，则将数据存储到Flash缓存区中，如果RAM缓存区未满，则将数据存储到RAM缓存区中；

步骤A3.判断Flash缓存区状态，如果Flash缓存区未满，则直接将数据存储到Flash，如果Flash缓存区已满，则丢弃该数据；

流程B.发送窗口与缓存区数据绑定映射流程，包括以下步骤：

步骤B1.判断发送窗口是否已满，即发送窗口中各个窗口是否都已映射到数据索引号，是则返回，否则跳到步骤B2；

步骤B2.判断RAM缓存中是否有未发送数据，即未映射的发送窗口对应的RAM缓存区是否有数据，是则将数据记录的索引号填充该发送窗口，实现发送窗口与数据记录绑定映射，接着进入数据传输流程；否则跳到步骤B3；

步骤B3.判断Flash缓存中是否有未发送数据，是则获取Flash缓存中的数据挂接到RAM缓存，接着跳到步骤B1，否则返回；

流程C.数据传输的流程，包括以下步骤：

步骤C1.判断通信状态是否正常，是则跳到步骤C2，否则返回；

步骤C2.判断发送窗口中是否有绑定映射的数据记录未发送，是则跳到步骤C3，否则返回；

步骤C3.发送数据记录给接收方，跳到步骤C4；

步骤C4.如果发送方发送数据成功，则跳到步骤C5，否则跳到步骤C3，重发；

步骤C5.判断数据传输模式，不可靠传输跳到步骤C8，可靠传输跳到步骤C6；

步骤C6.标志发送窗口中对应数据记录已发送成功，接着判断所有发送窗口所绑定映射的数据记录是否都已发送完毕，是则跳到步骤C7，否则跳到步骤C2，继续发送下一个窗口中的数据记录;

步骤C7.发送方发送请求帧，请求接收方对所有窗口记录数据的接收情况的应答，如果接收方应答所有记录已接收成功，则跳到步骤C8，如果接收方应答未接收到所有记录和未接收到记录的编号，则清除对应发送窗口中记录的已发送标志，跳到步骤C2，重发；

步骤C8.清除发送窗口中绑定映射状态，删除发送窗口绑定映射的RAM缓存区的数据记录，如果数据记录是存储在Flash缓存区，还需要删除Flash缓存中的记录。

本发明的有益效果是，一种数据采集存储与传输的方法，实现简单，实用性强，稳定可靠，效率高，不影响系统运行的实时性，延长产品使用寿命，传输速度快，传输效率高，减少通信流量，从而降低通信流量费用。采用本发明一种数据采集存储与传输的方法，能够解决以上所述问题，减少Flash存储器擦写次数，延长Flash存储器使用寿命，提高系统运行效率，提高传输效速度和效率，减少通信流量，降低产品的使用成本，提高产品的竞争力。

附图说明

图1为本发明一种数据采集存储与传输的方法的流程图；

图2为本发明的方法中数据采集存储流程的详细流程图；

图3为本发明的方法中发送窗口与缓存区数据绑定映射流程的详细流程图；

图4为本发明的方法中的数据传输流程的详细流程图；

图5为本发明的实施例的系统结构图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1

参考图1至图5所示，本发明的一个应用实例是一个由GPS车载终端1和GPS中心服务系统2组成GPS应用系统，其中GPS车载终端1与GPS中心服务系统2之间是通过GPRS3进行业务数据通信。系统按如下所述的实际应用场景阐述本发明的一种数据采集存储与传输的方法的应用：

GPS车载终端1是一个安装在车辆上的主机设备，包含了微处理器、存储器RAM、Flash、外围输入输出接口、CAN总线通信接口、移动通信模块和卫星定位模块的子系统。主要起到移动网络无线数据通信和GPS卫星定位功能。

GPS中心服务系统2是一个基于服务器的应用软件，用于接收、解析、处理GPS车载终端1上传的数据，分析数据，生成报表，同时可以远程监控、遥控、配置GPS车载终端1。

GPS车载终端1安装在车辆上，GPS车载终端1按照一定时间间隔（如5秒）采集存储GPS经纬度、速度、方向等数据，同时通过CAN总线连接车辆电控系统(ECU)采集车辆工况数据，接着将采集的这些数据实时可靠上传到GPS中心服务系统，GPS中心服务器系统2接收、解析、处理这些数据，生成车辆行驶轨迹报表和车辆工况数据报表。

应用场景1：

当GPRS信号和GPS中心服务系统2正常情况下，采用本发明的一种数据采集存储与传输的方法，则数据采集存储和传输都是在RAM缓存区中完成，从而降低Flash存储器的擦写访问次数，提高Flash存储器寿命和系统运行效率；传输方式选择多窗口可靠传输方式，保证数据不丢失，而且减少GPRS通信流量，降低通信费用。

应用场景2：

当车辆进入GPRS信号盲区、GPS中心服务系统2异常崩溃或者手机卡短暂性欠费等通信异常时，采用本发明的一种数据采集存储与传输的方法，所采集的数据将存储到Flash缓存区，从而在通信异常的情况下能够大容量缓存数据，而且保证数据掉电不丢失，当通信正常时，立即取出缓存区的数据补传到GPS中心服务系统2，满足客户对数据连续性要求。

综合上述两种应用场景考虑，参考图1至图4所示，本发明的一种数据采集与存储的方法，包括以下流程：

流程A.数据采集存储流程，包括以下步骤：

步骤A1.首先判断通信是否正常，如果通信异常，则执行步骤A3，如果通信正常，则执行步骤A2；

步骤A2.判断RAM缓存区状态，如果RAM缓存区已满，则将数据存储到Flash缓存区中，如果RAM缓存区未满，则将数据存储到RAM缓存区中；

步骤A3.判断Flash缓存区状态，如果Flash缓存区未满，则直接将数据存储到Flash，如果Flash缓存区已满，则丢弃该数据；

流程B.发送窗口与缓存区数据绑定映射流程，包括以下步骤：

步骤B1.判断发送窗口是否已满，即发送窗口中各个窗口是否都已映射到数据索引号，是则返回，否则跳到步骤B2；

步骤B2.判断RAM缓存中是否有未发送数据，即未映射的发送窗口对应的RAM缓存区是否有数据，是则将数据记录的索引号填充该发送窗口，实现发送窗口与数据记录绑定映射，接着进入数据传输流程；否则跳到步骤B3；

步骤B3.判断Flash缓存中是否有未发送数据，是则获取Flash缓存中的数据挂接到RAM缓存，接着跳到步骤B1，否则返回；

流程C.数据传输的流程，包括以下步骤：

步骤C1.判断通信状态是否正常，是则跳到步骤C2，否则返回；

步骤C2.判断发送窗口中是否有绑定映射的数据记录未发送，是则跳到步骤C3，否则返回；

步骤C3.发送数据记录给接收方，跳到步骤C4；

步骤C4.如果发送方发送数据成功，则跳到步骤C5，否则跳到步骤C3，重发；

步骤C5.判断数据传输模式，不可靠传输跳到步骤C8，可靠传输跳到步骤C6；

步骤C6.标志发送窗口中对应数据记录已发送成功，接着判断所有发送窗口所绑定映射的数据记录是否都已发送完毕，是则跳到步骤C7，否则跳到步骤C2，继续发送下一个窗口中的数据记录;

步骤C7.发送方发送请求帧，请求接收方对所有窗口记录数据的接收情况的应答，如果接收方应答所有记录已接收成功，则跳到步骤C8，如果接收方应答未接收到所有记录和未接收到记录的编号，则清除对应发送窗口中记录的已发送标志，跳到步骤C2，重发；

步骤C8.清除发送窗口中绑定映射状态，删除发送窗口绑定映射的RAM缓存区的数据记录，如果数据记录是存储在Flash缓存区，还需要删除Flash缓存中的记录。

上述流程A数据采集存储流程中，由于Flash存储器具有掉电后数据不丢失特性，但是有擦写次数寿命限制；RAM存储器无擦写次数寿命限制，但是掉电后数据丢失。利用Flash存储器和RAM存储器的这些不同特性，本发明的数据采集存储方法采用双缓存存储方式，即采用Flash存储器和RAM存储器组合应用的双缓存设计结构。

数据采集存储时，首先判断通信是否正常，如果通信异常，则直接将数据存储到Flash，如果通信正常，则需要判断RAM缓存区状态，如果RAM缓存区已满，则将数据存储到Flash缓存区中，如果RAM缓存区未满，则将数据存储到RAM缓存区中。

数据存储到RAM缓存区后，接着在传输流程中将数据进行传输，传输完毕后，删除已传输的数据记录，因此通信正常情况下，数据采集存储与传输基本上都是在RAM存储器中完成，当通信异常或者RAM缓存已存满，才将数据存储到Flash存储器中。

RAM缓存的容量一般设定为比较小值，如16个数据记录，具体可根据实际的系统性能来调整。当设备正常关机或复位前，将RAM中未传输的数据存储到Flash中，等待设备开机重启后继续传输，避免数据丢失；当通信异常时，将数据存储到Flash；当设备崩溃异常重启时，只有RAM中的数据丢失；因此可保证最大程度减少数据丢失。

上述流程B发送窗口与缓存区数据绑定映射中，主要作用是将发送窗口与缓存区数据进行关联绑定，有利于数据存储、发送和删除管理。发送窗口只存储数据索引号，发送数据时，获取对应窗口的数据索引号，根据索引号取出RAM缓存中数据，接着发送，发送成功后，根据索引号删除已发送数据。

RAM缓存的容量设定为发送窗口的2倍，在数据发送过程中，RAM缓存还有足够的容量继续采集存储数据。

上述流程C数据传输中，传输方式可选择多窗口可靠传输方式，发送多窗口数据后请求一次应答，应答成功后，清除发送窗口中绑定映射状态，删除发送窗口绑定映射的RAM缓存区的数据记录，如果数据记录是存储在Flash缓存区，还需要删除Flash缓存中的记录，实现数据可靠传输，保证数据不丢失，而且减少请求应答次数，减少GPRS通信流量，降低通信费用，降低产品使用成本，提高产品竞争力。

本发明的数据采集存储与传输的方法实现简单，实用性强，稳定可靠，效率高，不影响系统运行的实时性，延长产品使用寿命，传输速度快，传输效率高，减少通信流量，从而降低通信流量费用。采用本发明一种数据采集存储与传输的方法，能够解决以上所述问题，减少Flash存储器擦写次数，延长Flash存储器使用寿命，提高系统运行效率，提高传输速度和效率，减少通信流量，降低产品的使用成本，提高产品的竞争力。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种嵌入式系统中数据采集存储与传输的方法，其特征在于，包括以下流程：

流程A.数据采集存储流程，包括以下步骤：

步骤A1.首先判断通信是否正常，如果通信异常，则执行步骤A3，如果通信正常，则执行步骤A2；

步骤A2.判断RAM缓存区状态，如果RAM缓存区已满，则将数据存储到Flash缓存区中，如果RAM缓存区未满，则将数据存储到RAM缓存区中；

步骤A3.判断Flash缓存区状态，如果Flash缓存区未满，则直接将数据存储到Flash，如果Flash缓存区已满，则丢弃该数据；

流程B.发送窗口与缓存区数据绑定映射流程，包括以下步骤：

步骤B1.判断发送窗口是否已满，即发送窗口中各个窗口是否都已映射到数据索引号，是则返回，否则跳到步骤B2；

步骤B2.判断RAM缓存中是否有未发送数据，即未映射的发送窗口对应的RAM缓存区是否有数据，是则将数据记录的索引号填充该发送窗口，实现发送窗口与数据记录绑定映射，接着进入数据传输流程；否则跳到步骤B3；

步骤B3.判断Flash缓存中是否有未发送数据，是则获取Flash缓存中的数据挂接到RAM缓存，接着跳到步骤B1，否则返回；

流程C.数据传输的流程，包括以下步骤：

步骤C1.判断通信状态是否正常，是则跳到步骤C2，否则返回；

步骤C2.判断发送窗口中是否有绑定映射的数据记录未发送，是则跳到步骤C3，否则返回；

步骤C3.发送数据记录给接收方，跳到步骤C4；

步骤C4.如果发送方发送数据成功，则跳到步骤C5，否则跳到步骤C3，重发；

步骤C5.判断数据传输模式，不可靠传输跳到步骤C8，可靠传输跳到步骤C6；

步骤C6.标志发送窗口中对应数据记录已发送成功，接着判断所有发送窗口所绑定映射的数据记录是否都已发送完毕，是则跳到步骤C7，否则跳到步骤C2，继续发送下一个窗口中的数据记录;

步骤C7.发送方发送请求帧，请求接收方对所有窗口记录数据的接收情况的应答，如果接收方应答所有记录已接收成功，则跳到步骤C8，如果接收方应答未接收到所有记录和未接收到记录的编号，则清除对应发送窗口中记录的已发送标志，跳到步骤C2，重发；

步骤C8.清除发送窗口中绑定映射状态，删除发送窗口绑定映射的RAM缓存区的数据记录，如果数据记录是存储在Flash缓存区，还需要删除Flash缓存中的记录。