CN109542350A - 一种基于时间索引的sd卡快速存取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于时间索引的SD卡快速存取方法，包括如下步骤：步骤S1：系统时钟、RTC、SD等初始化，开启RTC同时开启RTC周期唤醒功能；步骤S2：判断设定的校时时间是否到达，若校时时间到达，则调用GPS/北斗双模授时电路完成校时工作；若校时时间未到达，则向下执行；步骤S3：判断RTC周期唤醒设置的1s时间是否到达，时间到达时，调用SD卡存储模块，实现向SD卡内写一次系统工作数据；时间未到达时，不发生存储动作，向下执行；步骤S4：判断是否需要查询工作数据，若需要查询，则调用SD卡读取功能，读取指定时间下的工作数据；若不需要查询，则向下执行；步骤S5：系统正常执行其他工作，循环往复。

Description

一种基于时间索引的SD卡快速存取方法
技术领域
本发明涉及SD卡存取技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于时间索引的SD卡快速存取方法。
背景技术
SD卡使用起来十分方便快捷，它的存储和读取主要通过查找扇区地址实现，在实际的工程应用中，需要对SD卡存储的实时工作数据进行监控和处理，如果直接将大量的工作数据存储到SD卡，会导致读取和查询数据耗时长、效率低。本发明将实时时钟转换的32位秒钟与地址信息结合，并嵌入存储的工作数据内，能够有效提高SD卡对工作数据的存取效率，满足实际工程需求。
任何一款MCU内置的RTC实时时钟虽然具有使用方便，成本低的优点，但都存有一定的误差，本发明结合GPS/北斗双模授时电路，对系统RTC时钟进行定时性校准，尽可能地减小误差，可以保证SD卡存储时间地址信息的准确性。
发明内容
根据上述提出读取和查询存储到SD卡中的大量工作数据耗时长、效率低以及MCU内置的RTC实时时钟存有一定误差的技术问题，而提供一种基于时间索引的SD卡快速存取方法。本发明主要利用GPS/北斗双模授时电路获取精准的世界时钟，对系统实时时钟的时间进行校准，将存储动作发生时的RTC时间转换为连续的32位秒钟，计算此32位整型数相对于SD卡总容量的偏移量作为新的存储地址，SD卡内数据按时间滚动刷新。读取时只需提供准确的时间信息即可快速读取出SD卡内对应的工作数据，方便快捷，能够有效提高工程应用中SD卡的存取效率。
本发明采用的技术手段如下：
一种基于时间索引的SD卡快速存取方法，包括如下步骤：
步骤S1：系统时钟、RTC、SD等初始化，开启RTC，同时开启RTC周期唤醒功能；
步骤S2：判断设定的校时的时间是否到达，若校时时间到达，则调用GPS/北斗双模授时电路完成校时工作；若校时时间未到达，则向下执行；
步骤S3：判断RTC周期唤醒设置的1s时间是否到达，时间到达时，调用SD卡存储模块，实现向SD卡内写一次系统工作数据；时间未到达时，不发生存储动作，向下执行；
步骤S4：判断是否需要查询工作数据，若需要查询，则调用SD卡读取功能，读取指定时间下的工作数据；若不需要查询，则向下执行；
步骤S5：系统正常执行其他工作，循环往复。
进一步地，所述步骤S2中GPS/北斗双模授时电路完成校时工作的过程包括如下步骤：
S21：GPS/北斗双模授时电路刷新速率设置为5Hz，利用串口将星历数据传至MCU，通过数据解析将UTC信息提取并保存至串口数据缓存区；调用转换函数将年、月、日、时、分、秒数据转换为以1970年为基准的32位整型数；
S22：设GPS/北斗双模授时电路转换后的32位秒钟为t0，对应的RTC时间的32位秒钟为t，则有：
t＝t0+8×3600 (1)
S23：将处理后的GPS授时时间与系统RTC时间进行校准，重置系统RTC时间。
进一步地，所述步骤S3中调用SD卡存储模块，实现向SD卡内写一次系统工作数据的过程包括如下步骤：
S31：获取SD卡的存储容量，设SD卡内存容量为x字节，每秒存储的工作数据长度为y字节，计算SD卡能够存储的总秒数n，其计算表达式为：
n＝x/y (2)
S32：获取系统当前的RTC时间，将系统当前的RTC时间转换为32位秒钟，记为a0；
S33：计算本次存储数据的首地址a，其计算表达式为：
a＝a0％n (3)
S34：将写缓冲区的数据按地址写入SD卡。
进一步地，所述步骤S4中调用SD卡读取功能，读取指定时间下的工作数据的过程包括如下步骤：
S41：获取SD卡的存储容量，设SD卡内存容量为x字节，每秒存储的工作数据长度为y字节，计算SD卡能够存储的总秒数n，其计算公式与上述步骤S31中的加算公式相同；
S42：将要查询数据的日历时间转换为32位秒钟，记为b0；
S43：计算读取数据的首地址b，其计算公式为：
b＝b0％n (4)
S44：按照S43的地址读取SD卡对应工作数据，将数据存放至读取数据缓冲区。
本发明还提供了一种基于时间索引的SD卡快速存取系统，其特征在于，包括：系统电源电路、内置RTC电路的MCU芯片、北斗/GPS双模授时电路、SD卡座电路以及RS-232C接口电路，所述SD卡座连接电路为MicroSD卡卡座，采用SDIO模式与MCU进行连接；所述RS-232C接口电路采用MAX3232芯片，将MCU处理后的SD卡存储数据通过上位机输出显示；
系统工作时，利用GPS/北斗双模授时电路获取精准的世界时钟，对系统实时时钟的时间进行校准，将存储动作发生时的RTC时间转换为连续的32位秒钟，计算此32位整型数相对于SD卡总容量的偏移量作为新的存储地址，SD卡内数据按时间滚动刷新。
进一步地，所述系统电源电路采用PWM控制方式的降压开关型集成稳压芯片LM2576。其内含固定频率振荡器(52KHz)和基准稳压器(1.23V)，输出5V供电电压；采用低噪声LDO稳压器SPX5205M5-3.3芯片将5V电压转换为3.3V供电电压；
进一步地，所述MCU芯片为STM32微处理器及其外围配置电路，所述STM32微处理器采用Cortex-M4架构的STM32F429IGT6芯片。
进一步地，所述GPS/北斗双模授时电路采用默认的NMEA-0183协议输出GPS/北斗定位数据。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明仅利用MCU内置RTC实时时钟的时间信息转换为32位秒钟值，作为新址将系统工作数据存入SD卡，在进行数据读取时，按照时间索引寻址，可以将对应的的具体时间下的工作数据快速读出，方便快捷，同时结合GPS/北斗定位授时电路，定时对系统RTC时钟进行校准，保证时间地址信息的准确性和有效性，提高工作效率。
综上，应用本发明的技术方案结合内置RTC的MCU与GPS/北斗双模授时电路，可以将特定时间下的系统工作数据快速存储和取出，提高SD卡的存取效率。因此，本发明的技术方案解决了现有技术中的读取和查询存储到SD卡中的大量工作数据耗时长、效率低以及MCU内置的RTC实时时钟存有一定误差的技术问题。
基于上述理由本发明可在SD卡存取等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所涉及的电路原理框图。
图2为本发明实施例所涉及的GPS/北斗校时流程图。
图3为本发明实施例所涉及的SD卡存储流程图。
图4为本发明实施例所涉及的SD卡读取流程图。
图5为本发明实施例所涉及的MCU主程序流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，本发明提供了一种基于时间索引的SD卡快速存取系统，包括：系统电源电路，系统电源电路采用PWM控制方式的降压开关型集成稳压芯片LM2576。其内含固定频率振荡器(52KHz)和基准稳压器(1.23V)，输出5V供电电压；采用低噪声LDO稳压器SPX5205M5-3.3芯片将5V电压转换为3.3V供电电压；内置RTC电路的MCU芯片，MCU芯片为STM32微处理器及其外围配置电路，所述STM32微处理器采用Cortex-M4架构的STM32F429IGT6芯片；北斗/GPS双模授时电路，GPS/北斗双模授时电路采用默认的NMEA-0183协议输出GPS/北斗定位数据；SD卡座电路，SD卡座连接电路为Micro SD卡卡座，采用SDIO模式与MCU进行连接；RS-232C接口电路，RS-232C接口电路采用MAX3232芯片，将MCU处理后的SD卡存储数据通过上位机输出显示；
系统工作时，利用GPS/北斗双模授时电路获取精准的世界时钟，对系统实时时钟的时间进行校准，将存储动作发生时的RTC时间转换为连续的32位秒钟，计算此32位整型数相对于SD卡总容量的偏移量作为新的存储地址，SD卡内数据按时间滚动刷新。
实施例
如图2-5所示，本发明提供了一种基于时间索引的SD卡快速存取方法，包括如下步骤：
步骤S1：系统时钟、RTC、SD等初始化，开启RTC，同时开启RTC周期唤醒功能；本实施例设置每秒唤醒(向SD卡内存储)一次实时工作数据；
步骤S2：判断设定的校时的时间是否到达，若校时时间到达，则调用GPS/北斗双模授时电路完成校时工作；若校时时间未到达，则向下执行；
GPS/北斗双模授时电路完成校时工作的过程包括如下步骤：
S21：GPS/北斗双模授时电路刷新速率设置为5Hz，利用串口将星历数据传至MCU，通过数据解析将UTC信息提取并保存至串口数据缓存区；调用转换函数将年、月、日、时、分、秒数据转换为以1970年为基准的32位整型数；
S22：设GPS/北斗双模授时转换后的32位秒钟为t0，对应的RTC时间的32位秒钟为t，则有(北京时间比世界时间快8小时)：
t＝t0+8×3600 (1)
S23：将处理后的GPS授时时间与系统RTC时间进行校准，重置系统RTC时间。
步骤S3：判断RTC周期唤醒设置的1s时间是否到达，时间到达时，调用SD卡存储模块，实现向SD卡内写一次系统工作数据；时间未到达时，不发生存储动作，向下执行；
调用SD卡存储模块，实现向SD卡内写一次系统工作数据的过程包括如下步骤：
S31：获取SD卡的存储容量，设SD卡内存容量为x字节，每秒存储的工作数据长度为y字节，计算SD卡能够存储的总秒数n，其计算表达式为：
n＝x/y (2)
S32：获取系统当前的RTC时间，将系统当前的RTC时间转换为32位秒钟，记为a0；
S33：计算本次存储数据的首地址a，其计算表达式为：
a＝a0％n (3)
S34：将写缓冲区的数据按地址写入SD卡。
步骤S4：判断是否需要查询工作数据，若需要查询，则调用SD卡读取功能，读取指定时间下的工作数据；若不需要查询，则向下执行；
调用SD卡读取功能，读取指定时间下的工作数据的过程包括如下步骤：
S41：获取SD卡的存储容量，设SD卡内存容量为x字节，每秒存储的工作数据长度为y字节，计算SD卡能够存储的总秒数n，其计算公式与上述步骤S31中的加算公式相同；
S42：将要查询数据的日历时间转换为32位秒钟，记为b0；
S43：计算读取数据的首地址b，其计算公式为：
b＝b0％n (4)
S44：按照S43的地址读取SD卡对应工作数据，将数据存放至读取数据缓冲区。
步骤S5：系统正常执行其他工作，循环往复。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于时间索引的SD卡快速存取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：系统时钟、RTC、SD等初始化，开启RTC，同时开启RTC周期唤醒功能；
步骤S2：判断设定的校时的时间是否到达，若校时时间到达，则调用GPS/北斗双模授时电路完成校时工作；若校时时间未到达，则向下执行；
步骤S3：判断RTC周期唤醒设置的1s时间是否到达，时间到达时，调用SD卡存储模块，实现向SD卡内写一次系统工作数据；时间未到达时，不发生存储动作，向下执行；
步骤S4：判断是否需要查询工作数据，若需要查询，则调用SD卡读取功能，读取指定时间下的工作数据；若不需要查询，则向下执行；
步骤S5：系统正常执行其他工作，循环往复。
2.根据权利要求1所述的一种基于时间索引的SD卡快速存取方法，其特征在于，所述步骤S2中GPS/北斗双模授时电路完成校时工作的过程包括如下步骤：
S21：GPS/北斗双模授时电路刷新速率设置为5Hz，利用串口将星历数据传至MCU，通过数据解析将UTC信息提取并保存至串口数据缓存区；调用转换函数将年、月、日、时、分、秒数据转换为以1970年为基准的32位整型数；
S22：设GPS/北斗双模授时转换后的32位秒钟为t0，对应的RTC时间的32位秒钟为t，则有：
t＝t0+8×3600 (1)
S23：将处理后的GPS授时时间与系统RTC时间进行校准，重置系统RTC时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于时间索引的SD卡快速存取方法，其特征在于，所述步骤S3中调用SD卡存储模块，实现向SD卡内写一次系统工作数据的过程包括如下步骤：
S31：获取SD卡的存储容量，设SD卡内存容量为x字节，每秒存储的工作数据长度为y字节，计算SD卡能够存储的总秒数n，其计算表达式为：
n＝x/y (2)
S32：获取系统当前的RTC时间，将系统当前的RTC时间转换为32位秒钟，记为a0；
S33：计算本次存储数据的首地址a，其计算表达式为：
a＝a0％n (3)
S34：将写缓冲区的数据按地址写入SD卡。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于时间索引的SD卡快速存取方法，其特征在于，所述步骤S4中调用SD卡读取功能，读取指定时间下的工作数据的过程包括如下步骤：
S41：获取SD卡的存储容量，设SD卡内存容量为x字节，每秒存储的工作数据长度为y字节，计算SD卡能够存储的总秒数n，其计算公式与上述步骤S31中的加算公式相同；
S42：将要查询数据的日历时间转换为32位秒钟，记为b0；
S43：计算读取数据的首地址b，其计算公式为：
b＝b0％n (4)
S44：按照S43的地址读取SD卡对应工作数据，将数据存放至读取数据缓冲区。
5.一种基于时间索引的SD卡快速存取系统，其特征在于，包括：系统电源电路、内置RTC电路的MCU芯片、北斗/GPS双模授时电路、SD卡座电路以及RS-232C接口电路，所述SD卡座连接电路为Micro SD卡卡座，采用SDIO模式与MCU进行连接；所述RS-232C接口电路采用MAX3232芯片，将MCU处理后的SD卡存储数据通过上位机输出显示；
系统工作时，利用GPS/北斗双模授时电路获取精准的世界时钟，对系统实时时钟的时间进行校准，将存储动作发生时的RTC时间转换为连续的32位秒钟，计算此32位整型数相对于SD卡总容量的偏移量作为新的存储地址，SD卡内数据按时间滚动刷新。
6.根据权利要求5所述的基于时间索引的SD卡快速存取系统，其特征在于，所述系统电源电路采用PWM控制方式的降压开关型集成稳压芯片LM2576。
7.根据权利要求5所述的基于时间索引的SD卡快速存取系统，其特征在于，所述MCU芯片为STM32微处理器及其外围配置电路，所述STM32微处理器采用Cortex-M4架构的STM32F429IGT6芯片。
8.根据权利要求5所述的基于时间索引的SD卡快速存取系统，其特征在于，所述GPS/北斗双模授时电路采用默认的NMEA-0183协议输出GPS/北斗定位数据。
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