CN110427161B - 一种用于串行闪存的数据存储方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于串行闪存的数据存储方法，是将存储芯片的存储区域划分为数据存储区和数据长度存储区；传感器在每次上电工作后先从数据存储区和数据长度存储区的起始地址开始擦除一个扇区；在写数据时，先在数据存储区写入一个数据，再在数据长度存储区中对应的地址上写入0，以数据长度存储区中0的个数来记录数据的数量；在读数据时先通过读取并记录数据长度存储区0字节的个数得知数据长度，再根据数据的长度去读取数据。上述方法的写入方式能够每写入一个数据就记录一下数据长度，能够将因传感器断电所带来的数据损失降到最低，解决了数据存储中因芯片擦除时间长而导致传感器准备时间长的问题以及传感器突然断电导致的存储信息不完整的问题。

Description

一种用于串行闪存的数据存储方法
技术领域
本发明涉及一种用于串行NOR Flash存储器的数据存储方法，特别是传感器数据的存储，属于数据存储领域。
背景技术
在很多需要采集传感器数据的场合，尤其是教学领域，需要对采集到的传感器数据进行存储，并在需要的时候将采集到的数据读出分析。串行NOR Flash作为一种小体积存储器，是一种电可擦除可编程存储器，允许在操作中多次擦写。具有占空间小，需要的数据线少的特点，能够很大程度上降低传感器系统的存储成本和电路板空间。
然而串行NOR Flash也存在操作指令复杂、写数据前必须先擦除且擦除时间较长的缺点,由于Flash存储器自身的特点，Flash写入操作只能将相应的数据位清零而无法置1，只能通过擦除操作将相应的数据位置1。
在实际使用中，很多的应用场景要求传感器一上电工作就通过存储器存储数据，这就需要存储器中先擦除之前存储的数据，而多数串行NOR Flash的最短的整片擦除时间需要30秒左右，最长的整片擦除时间往往都在一分钟以上，擦除时间过长导致了传感器工作前需要较长的准备时间。
另外，在实际的使用中往往也会存在传感器会突然断电的情况，断电后就会导致存储信息不完整，进而无法正确的读出数据。
发明内容
本发明针对NOR Flash存储器的现有存储方法，提供一种用于串行闪存的数据存储方法，该方法不但能够解决传感器数据存储中因NOR Flash芯片擦除时间长而导致传感器准备时间长的问题，也能够解决传感器突然断电导致的存储信息不完整的问题。
本发明用于串行闪存的数据存储方法，是：
将存储芯片的存储区域划分为数据存储区和数据长度存储区；传感器在每次上电工作后，先从数据存储区和数据长度存储区的起始地址开始擦除一个扇区；在写数据时，先在数据存储区写入一个数据，再在数据长度存储区中对应的地址上写入0，以数据长度存储区中0的个数来记录数据的数量；在读数据时先通过读取并记录数据长度存储区0字节的个数得知数据长度，再根据数据的长度去读取数据。
所述数据长度存储区在通过写入0记录数据长度的过程中，当写到本扇区倒数第2个字节的时候提前擦除下一扇区，保证下一扇区的字节不为0。从而避免在写本扇区最后1个字节时传感器断电导致无法擦除下一扇区，而下一扇区的字节内容又为0导致无法正确读取传感器数据长度的情况。
上述方法的写入方式能够每写入一个数据就记录一下数据长度，而不是将所有数据都写入后再写入数据长度。这种存储方式虽然需要占用更多的存储空间，但能够将因传感器断电所带来的数据损失降到最低。在这种写入方式下，即使在写入数据长度时传感器出现了断电的情况，也仅仅是丢失一个数据而已。
本发明的方法解决了传感器数据存储中因NOR Flash芯片擦除时间长而导致传感器准备时间长的问题，也能够解决传感器突然断电导致的存储信息不完整的问题。
附图说明
图1是本发明用于串行闪存的数据存储方法中的写数据操作流程图。
图2是本发明用于串行闪存的数据存储方法中的读数据操作流程图。
具体实施方式
根据NOR Flash存储器的特点，NOR Flash具有整片擦除时间过长的缺点，但当以扇区为单位来擦除的时候，每个扇区擦除时间大约在100毫秒左右。根据以上特点，且传感器数据多为单一类型的数据，每个数据所占字节数是固定的，因此存储信息时只需要存储实际数据和数据的长度即可。
根据以上特点，本发明的方法是将存储芯片的存储区域划分为数据存储区和数据长度存储区。传感器在每次上电工作后先从数据存储区和数据长度存储区的起始地址开始擦除一个扇区；这样可以以极短的时间获得一个扇区的空白区域来写数据，保证了传感器一上电工作就能够有空间存储数据。在写数据时，先在数据存储区写入一个数据，再在数据长度存储区中对应的地址上写入0，以数据长度存储区中0的个数来记录数据的数量。在读数据时先通过读取并记录数据长度存储区0字节的个数就可以得知数据长度，再根据数据的长度去读取数据。
数据长度存储区在通过写入0记录数据长度的过程中，当写到本扇区倒数第2个字节的时候提前擦除下一扇区，保证下一扇区的字节不为0。从而避免在写本扇区最后1个字节时传感器断电导致无法擦除下一扇区，而下一扇区的字节内容又为0导致无法正确读取传感器数据长度的情况。
以华邦公司的W25Q64FV存储芯片为例说明，W25Q64FV为串行NOR Flash存储芯片，此存储芯片共8M字节的存储空间，包含2048个扇区。每个扇区4K字节。扇区擦除时间为60毫秒，整片擦除时间为20秒。
根据W25Q64FV的以上特点，结合传感器数据的存储需要，定义每个传感器数据占4个字节。从W25Q64FV中0地址开始分配出4兆字节的存储空间用来存储数据，即数据的存储地址空间为0～0x400000；从W25Q64FV中0x500000地址开始分配出1兆空间用来存储数据长度，即数据长度的存储空间为0x500000～0x600000。每个传感器的数据长度为4字节，即每4兆字节的数据空间对应1兆字节的数据长度空间。
如图1所示，写入传感器数据操作步骤：
1、擦除以地址0开始的4k扇区,使本扇区的存储空间里的数据都变成0xFF；擦除以地址0x500000开始的4k扇区,使本扇区的存储空间里的数据都变成0xFF。
2、将第1个数据写到以0地址开始的4个字节上。
3、向数据长度存储区的0x500000地址上写入0。
4、将第2个数据写到以地址4开始的4个字节上。
5、向数据长度存储区的0x500001地址上写入0。
......
6、将第1024个数据写到以地址4092开始的4个字节上。
7、向数据长度存储区的0x500400地址上写入0。
8、擦除数据存储区中以地址4096开始的4k扇区,使本扇区的存储空间里的数据都变成0xFF。
9、将第1025个数据写到数据存储区中以地址4096开始的4个字节上。
7、向数据长度存储区的0x500401地址上写入0。
......
8、将第4094个数据写到数据存储区中以地址16376开始的4个字节上。
9、向数据长度存储区的0x500FFE地址上写入0。
10、擦除以地址0x501000开始的4k扇区,使本扇区的存储空间里的数据都变成0xFF。
(第10步的目的是提前擦除数据长度存储区的下一扇区，即数据长度存储区存到地址0x500FFE时就擦除下一扇区。提前擦除可保证0x500FFE后面至少有2个都为0xFF的字节，即保证地址0x500FFF和地址0x501000上的数据都为0xFF。如果不做提前擦除处理，而是等数据长度存储区存到了0x500FFF再去擦除以地址0x501000开始的4k扇区的话，在这个擦除的过程中传感器断电了的话就可能导致擦除操作失败，而传感器的数据长度是通过读取地址存储区中数据0的个数来获得的，如果地址0x501000上的数据是0x00的话就会导致无法正常获取到传感器的数据长度。而提前擦除操作则可以避免以上情况的出现)
11、将第4095个数据写到数据存储区中以地址16380开始的4个字节上。
12、向数据长度存储区0x500FFF地址上写入0。
13、将第4096个数据写到数据存储区中以地址16384开始的4个字节上。
14、向数据长度存储区地址0x501000地址上写入0。
......
如图2所示，读取传感器数据操作步骤：
1、从数据长度存储区的0x500000地址开始查找并记录0x00的个数，直至遇到地址上的数据为0xFF为止。所记录的0x00的个数就是所存储数据的长度。
2、按照数据的长度从数据存储区的0地址上开始读取数据。

Claims (2)

1.一种用于串行闪存的数据存储方法，其特征是：
将存储芯片的存储区域划分为数据存储区和数据长度存储区；传感器在每次上电工作后先从数据存储区和数据长度存储区的起始地址开始擦除一个扇区；在写数据时，先在数据存储区写入一个数据，再在数据长度存储区中对应的地址上写入0，以数据长度存储区中0的个数来记录数据的数量；在读数据时先通过读取并记录数据长度存储区0字节的个数得知数据长度，再根据数据的长度去读取数据；每个数据所占字节数是固定的。
2.根据权利要求1所述用于串行闪存的数据存储方法，其特征是：所述数据长度存储区在通过写入0记录数据长度的过程中，当写到本扇区倒数第2个字节的时候提前擦除下一扇区，保证下一扇区的字节不为0。
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