CN103996412A - 一种用于智能卡非易失性存储器的掉电保护方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于智能卡非易失性存储器的掉电保护方法，涉及智能卡技术领域。本发明方法步骤为：1）创建操作时，从逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP中查找连续逻辑空间，标记为占用；从物理地址空闲/占用表PHYMAP中查找空闲物理页，写入初始化数据，并标记为占用；将物理页与逻辑页的映射关系更新到逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中。2）更新操作时，从逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中查找物理地址OLDPAGE，从物理地址空闲/占用表PHYMAP中查找空闲页NEWPAGE，将数据写入，标记物理地址空闲/占用表PHYMAP中对应NEWPAGE位置为占用。本发明可以用较少的空间代价、较少的非易失性存储器擦写次数，实现掉电保护和磨损平衡。
Description
技术领域
本发明涉及智能卡技术领域，特别是用于智能卡非易失性存储器的掉电保护方法。
背景技术
随着智能卡的普及，智能卡已经广泛应用于移动通信、电子商务、交通运输、社保和金融等生活中的各个领域。
非易失性存储器在智能卡中用于存储代码和文件系统，文件系统中关键数据在智能卡使用过程中经常有更新操作。非易失性存储器中的数据更新一般都是先擦除原有数据，再写入新的数据；在擦写过程中面临异常掉电的问题，从而造成数据的错误。
现有技术中，常规用于智能卡非易失性存储器掉电保护的方法为划分一个固定区域为备份区，由标记页数据进行掉电备份管理，该方法执行更新操作的流程为：将原数据写到备份区，在备份标记页里记录数据的地址；将新数据写入；擦除备份标记页。该操作方法的优点是逻辑简单，维护掉电保护的额外数据空间较小。缺点是一次更新操作中对非易失性存储器的擦写次数过多；在正常交易流程及发生掉电后的恢复流程都非常耗时。现在智能卡对于交易时间的要求越来越严格，非易失性存储器的擦写次数在交易时间中占据很大的比例，这种方法具有很大的使用局限性。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种用于智能卡非易失性存储器的掉电保护方法。它可以用较少的空间代价、较少的非易失性存储器擦写次数，实现掉电保护和磨损平衡。
为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种用于智能卡非易失性存储器的掉电保护方法，它通过设置的分区PARTITION对非易失性存储器进行管理。所述分区PARTITION包含分区页P_PAGE和数据区P_DAT，所述分区页P_PAGE由物理地址空闲/占用表PHYMAP、逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP、逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP和校验信息CHECKDAT组成，由分区页P_PAGE对数据区P_DAT做统一寻址管理。其方法步骤为：
1）创建操作时，从所述逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP中查找满足需求的连续逻辑空间，标记对应逻辑地址为占用；从所述物理地址空闲/占用表PHYMAP中查找空闲物理页，写入初始化数据，并标记为占用；将物理页与逻辑页的映射关系更新到逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中。
2）更新操作时，从所述逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中查找目标逻辑地址对应的物理地址OLDPAGE，从所述物理地址空闲/占用表PHYMAP中查找空闲页NEWPAGE，将数据写入，标记物理地址空闲/占用表PHYMAP中对应NEWPAGE位置为占用，更新逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP目标逻辑地址对应的物理页为NEWPAGE，标记物理地址空闲/占用表PHYMAP中对应物理地址OLDPAGE为空闲。
3）读取操作时，从所述逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中查找目标逻辑地址对应的物理地址，将数据返回。
在上述掉电保护方法中，所述分区内逻辑地址和物理地址按页离散映射，分区管理的物理空间比逻辑空间大M页，用于保证动态磨损平衡和数据操作原子性。
在上述掉电保护方法中，所述物理空间额外多出的M页存储区相对于PARTITION管理的空间是一个较小的值，用较少的空间代价实现动态磨损平衡。
在上述掉电保护方法中，所述更新操作在同一分区内进行多次时，分区页P_PAGE在随机存储器RAM中更新，所有数据更新结束后，将分区页P_PAGE数据写入非易失性存储器，保证数据的一致性。
在上述掉电保护方法中，所述分区页P_PAGE有一个备份页，更新结束时将随机存储器RAM中的分区页P_PAGE写到备份页的位置，由校验信息CHECKDAT保证有效性。
在上述掉电保护方法中，所述校验信息CHECKDAT可以由循环冗余码CRC加序列号SN组成，也可以由其他可以表征数据完整性和时效性的数据组成。
在上述掉电保护方法中，所述通过分区PARTITION对非易失性存储器进行管理采用一个或者多个分区对非易失性存储器进行管理。
本发明由于采用了上述方法，可以用较少的空间代价、较少的非易失性存储器擦写次数实现掉电保护和磨损平衡，具有安全可靠性高的特点
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明方法中使用的非易失性存储器的访问映射图；
图2为本发明方法中使用的非易失性存储器分区PARTITION中分区页P_PAGE的示意图；
图3为本发明实施例创建操作的方法流程图；
图4为本发明实施例创建操作时非易失性存储器的变化示意图；
图5为本发明实施例更新单页数据的方法流程图；
图6为本发明实施例更新多页数据的方法流程图；
图7为本发明实施例更新操作时的非易失性存储器的变化示意图；
图8为本发明实施例上电恢复的方法流程图；
图9为本发明实施例读取操作的方法流程图。
具体实施方式
参看图1和图2，本发明引入分区PARTITION对非易失性存储器进行地址管理，分区PARTITION的物理空间包分区页P_PAGE和数据区P_DAT，其中分区页P_PAGE由物理地址空闲/占用表PHYMAP、逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP、逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP和校验信息CHECKDAT组成。其中校验信息CHECKDAT用于保分区页P_PAGE的数据完整性和时效性，物理地址空闲/占用表PHYMAP用于管理物理空间的占用与空闲，逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP用于管理逻辑空间的占用与空闲，逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP用于管理逻辑地址到物理地址的映射。由分区页P_PAGE对数据区P_DAT做统一寻址管理，分区页P_PAGE还包含一个备份页，数据区P_DAT空间大小比逻辑空间富裕M页。
本发明的的掉电保护方法为：
参看图3，本发明的创建操作时，拷贝有效分区页P_PAGE到随机存储器RAM，在逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP中查找符合创建需求的连续逻辑空闲空间。将对应逻辑空间标记为占用；在物理地址空闲/占用表PHYMAP中查找空闲物理页，写入初始化数据，标记为占用。在逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP中记录逻辑页与物理页的映射关系；将随机存储器RAM中的分区页P_PAGE写入备份页的位置，擦除原有效页。参看图4，以创建两页数据为例，给出了非易失性存储器中的内容变化。
参看图5，本发明的更新操作时，首先拷贝有效分区页P_PAGE到随机存储器RAM，在逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中查找对应逻辑页的物理页地址，记录为OLDPAGE。在物理地址空闲/占用表PHYMAP中查找空闲物理页NEWPAGE，标记为占用，将新数据写入。更新逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中映射关系为NEWPAGE；将物理地址空闲/占用表PHYMAP中对应OLDPAGE的位置标记为空闲。将随机存储器RAM中的分区页P_PAGE写入非易失性存储器中对应备份页的位置，擦除原有效页。多页数据更新流程参见图6，与上述流程基本相同，不同点在于直到最后一组数据更新结束，才将随机存储器RAM中的分区页P_PAGE写入非易失性存储器。数据更新带来的额外非易失性存储器擦写操作次数1页擦写+1页擦除。更新操作过程中的非易失性存储器数据变化如图7所示，更新成功后，逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP中更新为新数据地址。
参看图8，本发明的上电恢复操作时，只需要判断校验信息CHECKDAT的有效得出正确的分区页P_PAGE，后续操作基于有效分区页P_PAGE进行。所述更新操作过程中，掉电的时机有三个：1）分区页P_PAGE写入之前，分区页P_PAGE的修改在随机存储器RAM中进行，若掉电发生在分区页P_PAGE提交之前，那么非易失性存储器中存储的有效分区页P_PAGE为更新操作之前的数据，通过逻辑地址可以访问到原子性一致的旧数据，满足掉电保护要求。2）若掉电发生在分区页P_PAGE擦写过程中，校验信息CHECKDAT保证旧的分区页P_PAGE为有效页，依然可以满足掉电保护要求。3）若掉电发生在旧分区页P_PAGE擦除过程中，那么校验信息CHECKDAT的时效性保证新的分区页P_PAGE有效，通过逻辑地址可以访问到原子性一致的新数据，满足掉电保护要求。
参见图9，本发明的读取操作时，首先查询逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP，根据逻辑地址找到物理地址；然后拷贝数据到数据。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉此技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，显而易见得到的变换或者替换，都应该属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于智能卡非易失性存储器的掉电保护方法，它通过设置分区PARTITION对非易失性存储器进行管理，所述分区PARTITION包含分区页P_PAGE和数据区P_DAT，所述分区页P_PAGE由物理地址空闲/占用表PHYMAP、逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP、逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP和校验信息CHECKDAT组成，由分区页P_PAGE对数据区P_DAT做统一寻址管理，其方法步骤为：
1）创建操作时，从所述逻辑地址空闲/占用表LOGICMAP中查找满足需求的连续逻辑空间，标记对应逻辑地址为占用；从所述物理地址空闲/占用表PHYMAP中查找空闲物理页，写入初始化数据，并标记为占用；将物理页与逻辑页的映射关系更新到逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中；
2）更新操作时，从所述逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中查找目标逻辑地址对应的物理地址OLDPAGE，从所述物理地址空闲/占用表PHYMAP中查找空闲页NEWPAGE，将数据写入，标记物理地址空闲/占用表PHYMAP中对应NEWPAGE位置为占用，更新逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP目标逻辑地址对应的物理页为NEWPAGE，标记物理地址空闲/占用表PHYMAP中对应物理地址OLDPAGE为空闲；
3）读取操作时，从所述逻辑页与物理页的映射表LOGICPHYMAP中查找目标逻辑地址对应的物理地址，将数据返回。
2.根据权利要求特征1所述的掉电保护方法，其特征在于，所述分区内逻辑地址和物理地址按页离散映射，分区管理的物理空间比逻辑空间大M页，用于保证动态磨损平衡和数据操作原子性。
3.根据权利要求1或2所述的掉电保护方法，其特征在于，所述物理空间额外多出的M页存储区相对于PARTITION管理的空间是一个较小的值，用较少的空间代价实现动态磨损平衡。
4.根据权利要求3所述的掉电保护方法，其特征在于，所述更新操作在同一分区内进行多次时，分区页P_PAGE在随机存储器RAM中更新，所有数据更新结束后，将分区页P_PAGE数据写入非易失性存储器，保证数据的一致性。
5.根据权利要求4所述的掉电保护方法，其特征在于，所述分区页P_PAGE有一个备份页，更新结束时将随机存储器RAM中的分区页P_PAGE写到备份页的位置，由校验信息CHECKDAT保证有效性。
6.根据权利要求5所述的掉电保护方法，其特征在于，所述校验信息CHECKDAT可以由循环冗余码CRC加序列号SN组成，也可以由其他可以表征数据完整性和时效性的数据组成。
7.根据权利要求6所述的掉电保护方法，其特征在于，所述通过分区PARTITION对非易失性存储器进行管理采用一个或者多个分区对非易失性存储器进行管理。
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