CN111984192A - 一种带数据压缩解压的sd卡及其数据存储方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带数据压缩解压的SD卡及其数据存储方法，微处理器与SD接口模块、压缩解压模块、存储接口模块、SRAM和ROM分别连接，微处理器控制SD接口模块解析协议和传输数据、压缩解压模块对数据进行压缩或解压和压缩后的数据经存储接口模块送至存储介质进行存储；所述SD接口模块、压缩解压模块、存储接口模块和存储介质依次双向连接；所述压缩解压模块采用构建字典列表来进行数据压缩和解压；所述SRAM和ROM存储指令。本发明提出一种有带有数据压缩功能的SD卡，其数据压缩功能主要由集成数据压缩模块的SD卡控制器实现。

Description

一种带数据压缩解压的SD卡及其数据存储方法
技术领域
本发明属于数据处理领域，特别涉及一种带数据压缩解压的SD卡及其数据存储方法。
背景技术
随着大数据时代的到来，信息都具有海量存储，这对信息的存储与传输提出了更高的要求，同时不对其进行有效的压缩就很难达到实际的应用要求。现如今大多数据压缩算法利用软件实现，其数据的安全性较低，并且软件压缩的效率远不如集成电路高。
SD卡是一种基于闪存技术和半导体技术的移动存储设备，主要由引脚、寄存器、控制器和存储介质组成。目前有些SD卡读卡器集成了数据压缩模块，但是对于SD卡来说存在局限性，若有些设备不支持读卡器或有些读卡器不支持数据压缩，数据就可能不经压缩进入SD卡，从而无法将SD卡容量的利用最大化。因此本发明提出一种带有数据压缩功能的SD卡，有效地提升SD卡的安全性和容量。
SD卡内部有7个寄存器分别为：OCR、CID、CSD、SCR、RCA、CSR、SSR。OCR、CID、CSD和SCR寄存器保存SD卡的配置信息；RCA寄存器锁存着SD卡最近临时分配的地址(只对SD模式有效)；CSR寄存器和SSR寄存器锁存着SD卡的状态(比如CRC校验是否有效写操作失败还是成功等),具体锁存的内容跟模式(SD模式或者SPI模式)的选择息息相关。控制器是SD卡的大脑，它的作用是接收来自外部host的命令并返回对应的响应。一般的SD控制器利用嵌入式微处理器执行算数以及逻辑运算，从ROM和SRAM中取指令并解码执行，管理SD接口及存储介质(如NAND Flash)接口的控制信号和状态信号。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种带数据压缩解压的SD卡，包括SD接口模块、压缩解压模块、存储接口模块、存储介质、微处理器、SRAM和ROM，其中，
所述微处理器与SD接口模块、压缩解压模块、存储接口模块、SRAM和ROM分别连接，微处理器控制SD接口模块解析协议和传输数据、压缩解压模块对数据进行压缩或解压和压缩后的数据经存储接口模块送至存储介质进行存储；所述SD接口模块、压缩解压模块、存储接口模块和存储介质依次双向连接；所述压缩解压模块采用构建字典列表来进行数据压缩和解压；所述SRAM和ROM存储指令。
优选地，所述压缩解压模块包括若干压缩单元、若干解压单元、数据选择器和数据分配器，数据选择器与各压缩单元连接，数据分配器与各解压单元连接，数据选择器对压缩单元输出的数据进行最高压缩率筛选，数据选择器对筛选后输出数据的末尾加标志位，以表明输出数据是否经过压缩和何种压缩模式；数据分配器识别压缩数据末尾的标志位，分配给对应的解压单元进行解压数据。
优选地，所述存储介质为NAND Flash。
基于上述目的，本发明还提供了一种带数据压缩解压的SD卡的数据存储方法，包括以下步骤：
S10，在微处理器的控制下，配置各模块的寄存器，SD接口模块和主机实现通信，ROM保存固件程序，SRAM保存微处理器即将要处理的程序；
S20，SD接口模块解析协议，并将数据送至压缩解压模块；
S31，主机发送的是压缩命令，则压缩解压模块检测数据是否为已压缩数据；
S41，如已压缩，则直接送至存储接口模块，再输入存储介质进行存储；
S42，如未压缩，则对数据进行不同压缩模式的压缩，并输出压缩率最高的压缩数据给存储接口模块，再输入存储介质进行存储；
S32，主机发送的是解压命令，则压缩解压模块检测压缩数据的压缩模式；
S40，将压缩数据进行与压缩模式对应的解压；
S50，解压后数据传输给SD接口模块。
优选地，所述输出压缩率最高的压缩数据给存储接口模块中，压缩数据的末尾加标志位，以表明输出数据是否经过压缩和何种压缩模式。
优选地，所述压缩数据采用构建字典列表来进行。
本发明的有益效果在于：本发明一种具有数据压缩功能的读卡器，包括与外部主机相连接的接口控制器、与存储设备相连接的存储设备接口、用于数据压缩或者解压缩的数据处理模块以及与数据处理模块、接口控制器和存储设备接口相连接的微控制器；当读卡器接收从主机发来的信息时，数据处理模块启动其中的压缩模块进行信息压缩，再通过存储设备接口将压缩后的信息发送给存储设备；当读卡器向主机发送信息时，存储设备接口从存储设备中获取信息并将该信息发送给数据处理模块，数据处理模块启动其中的解压模块进行信息解压缩，再通过接口控制器将解压缩后的信息发送给主机。大大提高现有存储卡的存储性能，同时也提升了存储信息的安全性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明实施例的一种带数据压缩解压的SD卡的结构框图；
图2为本发明实施例的一种带数据压缩解压的SD卡的压缩解压模块结构框图；
图3为本发明实施例的一种带数据压缩解压的SD卡存储方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
参见图1，所示为本发明实施例的一种带数据压缩解压的SD卡结构框图，一种带数据压缩解压的SD卡，包括SD接口模块10、压缩解压模块20、存储接口模块30、存储介质40、微处理器50、SRAM60和ROM70，其中，
微处理器50与SD接口模块10、压缩解压模块20、存储接口模块30、SRAM60和ROM70分别连接，微处理器50控制SD接口模块10解析协议和传输数据、压缩解压模块20对数据进行压缩或解压和压缩后的数据经存储接口模块30送至存储介质40进行存储；SD接口模块10、压缩解压模块20、存储接口模块30和存储介质40依次双向连接；压缩解压模块20采用构建字典列表来进行数据压缩和解压；SRAM60和ROM70存储指令。
通过上述设置，克服了现有技术中至少以下问题：通过软件压缩的方式安全性低，速度慢。使用集成数据压缩功能的读卡器使得SD卡只能依赖读卡器进行压缩数据，使用不灵活。数据若未经过压缩，要消耗更多的NAND Flash P/Ecycle(一种存储介质40的编程/擦除周期)，从而降低了存储介质40如NANDFlash的使用寿命。
本发明考虑到现有SD控制器尚未集成数据压缩模块，SD卡若要存储压缩过的数据需要经过带有压缩功能的读卡器压缩，或上位机通过软件压缩，因此提出一种有带有数据压缩解压功能的SD卡，其数据压缩功能主要由集成在SD卡中的压缩解压模块20实现。
参见图2，压缩解压模块20包括若干压缩单元21、若干解压单元24、数据选择器22和数据分配器23，数据选择器22与各压缩单元21连接，数据分配器23与各解压单元24连接，数据选择器22对压缩单元21输出的数据进行最高压缩率筛选，数据选择器22对筛选后输出数据的末尾加标志位，以表明输出数据是否经过压缩和何种压缩模式；数据分配器23识别压缩数据末尾的标志位，分配给对应的解压单元24进行解压数据。
数据会分别通过每个压缩单元21进行压缩，最终通过数据选择器22选择压缩率最高的数据送至存储接口模块30，随后存储接口模块30配合微处理器50将数据送至存储介质40中。
数据在压缩解压模块20的压缩主要有以下过程：在压缩解压模块20中建立字典列表(即字符串与字符串的映射关系)，通过用较短的字符串代替原数据中较长的字符串，从而实现压缩的效果。
具体实施例中，由于各种数据(如数据库数据、电影数据、图像数据、软件数据等)的数据特征不同，每种压缩模式的压缩算法所构建字典列表不同，从而来适用各种数据特征。
若数据无法压缩，则向存储接口模块30输出原数据。
数据经过数据选择器22输出后，会在数据的末尾增加标志位，以表明输出的数据是否经过压缩，及是经过何种压缩模式压缩的。同理，在解压过程中，数据分配器23通过识别标志位，判断应该用何种方式解压，输出给对应的解压单元24。
本发明在SD卡中集成数据压缩模块，其中存在多种可选择的压缩模式，通过数据选择器22输出被压缩的数据。提高SD卡的容量；提高SD卡存储数据的安全性；增加存储介质40如NAND Flash的使用寿命。
参见图3，为本发明的方法实施例，一种带数据压缩解压的SD卡的数据存储方法，包括以下步骤：
S10，在微处理器的控制下，配置各模块的寄存器，SD接口模块和主机实现通信，ROM保存固件程序，SRAM保存微处理器即将要处理的程序；
S20，SD接口模块解析协议，并将数据送至压缩解压模块；
S31，主机发送的是压缩命令，则压缩解压模块检测数据是否为已压缩数据；
S41，如已压缩，则直接送至存储接口模块，再输入存储介质进行存储；
S42，如未压缩，则对数据进行不同压缩模式的压缩，并输出压缩率最高的压缩数据给存储接口模块，再输入存储介质进行存储；
S32，主机发送的是解压命令，则压缩解压模块检测压缩数据的压缩模式；
S40，将压缩数据进行与压缩模式对应的解压；
S50，解压后数据传输给SD接口模块。
输出压缩率最高的压缩数据给存储接口模块中，压缩数据的末尾加标志位，以表明输出数据是否经过压缩和何种压缩模式。压缩数据采用构建字典列表来进行。
具体实施例参照上述系统实施例，在此不赘述。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种带数据压缩解压的SD卡，其特征在于，包括SD接口模块、压缩解压模块、存储接口模块、存储介质、微处理器、SRAM和ROM，其中，
所述微处理器与SD接口模块、压缩解压模块、存储接口模块、SRAM和ROM分别连接，微处理器控制SD接口模块解析协议和传输数据、压缩解压模块对数据进行压缩或解压和压缩后的数据经存储接口模块送至存储介质进行存储；所述SD接口模块、压缩解压模块、存储接口模块和存储介质依次双向连接；所述压缩解压模块采用构建字典列表来进行数据压缩和解压；所述SRAM和ROM存储指令。
2.根据权利要求1所述的带数据压缩解压的SD卡，其特征在于，所述压缩解压模块包括若干压缩单元、若干解压单元、数据选择器和数据分配器，数据选择器与各压缩单元连接，数据分配器与各解压单元连接，数据选择器对压缩单元输出的数据进行最高压缩率筛选，数据选择器对筛选后输出数据的末尾加标志位，以表明输出数据是否经过压缩和何种压缩模式；数据分配器识别压缩数据末尾的标志位，分配给对应的解压单元进行解压数据。
3.根据权利要求1所述的带数据压缩解压的SD卡，其特征在于，所述存储介质为NANDFlash。
4.一种基于权利要求1-3之一的带数据压缩解压的SD卡的数据存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，在微处理器的控制下，配置各模块的寄存器，SD接口模块和主机实现通信，ROM保存固件程序，SRAM保存微处理器即将要处理的程序；
S20，SD接口模块解析协议，并将数据送至压缩解压模块；
S31，主机发送的是压缩命令，则压缩解压模块检测数据是否为已压缩数据；
S41，如已压缩，则直接送至存储接口模块，再输入存储介质进行存储；
S42，如未压缩，则对数据进行不同压缩模式的压缩，并输出压缩率最高的压缩数据给存储接口模块，再输入存储介质进行存储；
S32，主机发送的是解压命令，则压缩解压模块检测压缩数据的压缩模式；
S40，将压缩数据进行与压缩模式对应的解压；
S50，解压后数据传输给SD接口模块。
5.根据权利要求4所述的数据存储方法，其特征在于，所述输出压缩率最高的压缩数据给存储接口模块中，压缩数据的末尾加标志位，以表明输出数据是否经过压缩和何种压缩模式。
6.根据权利要求4所述的数据存储方法，其特征在于，所述压缩数据采用构建字典列表来进行。
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