CN114237493A - 一种嵌入式系统中模块化存储方法及系统 - Google Patents

一种嵌入式系统中模块化存储方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数据储存领域，特别涉及一种嵌入式系统中模块化存储方法及系统，包括数据转换模块、通过计算模块、数据读取模块、通过数据存储模块、数据校验模块和临时缓存区域。本发明提供的嵌入式中模块化存储方法及系统通过数据转换模块转换待储存数据，适用于当前主流存储芯片，如EEPROM类型、FRAM类型或FLASH类型；并配备多种通讯协议，例如IIC、SPI和IO通讯协议，通用性强；存储过程中，进行数据冗余备份，在目标地址数据损坏时，可将备份数据写入目标地址，保证系统正常运行；在目标地址和备份地址中的数据都损坏的情况下，将默认数据写入两个地址中，保证两种数据都损坏情况下，系统仍然能够正常运行。

Description

一种嵌入式系统中模块化存储方法及系统
技术领域
本发明涉及数据储存领域，特别涉及一种嵌入式系统中模块化存储方法及系统。
背景技术
非易失性数据存储是嵌入式系统常用功能，用于数据的存储及读取。一般用于在电源切断之前，将系统正常运行所依赖的传感器等信息进行存储，再次开启后能够正常读取，支持系统恢复正常运行。当前无较为通用的嵌入式存储系统，导致在进行数据存储功能时，需要重新进行设计和研发适用的存储系统，这样的重复开发成本较高且效率低下，还容易引入故障与缺陷。
目前使用较多的嵌入式数据存储系统的运行流程为：存储功能初始化，包含存储操作和读取操作；设置需存储的数据、存储地址，并进行存入操作；需要读取数据时，设置读取地址，进行读取操作，并将数据读出。
传统的数据存储的流程方法通用性不强，在不同项目应用存储功能时，需要重新研究设计，浪费了研究成本，还容易引入缺陷。传统的数据储存方法还缺少数据校验过程，不具备对数据正确性的检验措施，在存储过程中可能会出现数据异常问题。传统存储方法保存的数据鲁棒性不强，在目标地址数据损害时，无法恢复数据，也无法继续执行后续操作。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有嵌入式数据存储系统通用性不强、缺少检验过程、保持的数据鲁棒性不强、遇到存储好的数据被破坏之后，无法恢复数据，无法继续执行后续操作的缺点，从而提供一种嵌入式系统中模块化存储方法。本发明的技术方案所提供的一种嵌入式系统中模块化存储方法，包括：
步骤1)通过数据转换模块，将数据应用层中的原始待储存数据转换为第一字节型数据后；通过计算模块，计算第一字节型数据的第一校验值，并分别写入存储器的预设目标地址DST1和备用地址DST2中；
步骤2)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中目标地址DST1中第一字节型数据，作为第二字节型数据，并读取第一校验值；通过数据存储模块，将所述第二字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第二字节型数据的第二校验值；
步骤3)通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第二校验值是否相同；若相同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第二字节型数据和第一校验值覆盖至目标地址DST1中，并执行步骤4)；若不同，执行步骤5)；
步骤4)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中备用地址DST2中的第一字节型数据，作为第三字节型数据，并读取第一校验值，通过数据存储模块，将第三字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第三字节型数据的第三校验值；通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第三校验值是否相同；若相同，则存储完成；若不同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第二字节型数据和第一校验值写入备用地址DST2中，存储完成；
步骤5)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中备用地址DST2中的第一字节型数据，作为第三字节型数据，并读取第一校验值，通过数据存储模块，将第三字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第三字节型数据的第三校验值；通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第三校验值是否相同；若相同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第三字节型数据和第一校验值写入目标地址DST1中，存储完成；若不同，则通过数据存储模块，将预设的默认字节型数据覆盖至目标地址DST1和备用地址DST2中。
作为上述方法的一种改进，所述存储方法还包括：
步骤6)通过数据转换模块，将目标地址DST1中的字节型数据或默认数据，转换为所需数据类型，并通过数据存储模块，基于预设的通讯协议，发送至数据应用层。
作为上述方法的一种改进，所述所需数据类型包括：int类型、short类型或float类型。
作为上述方法的一种改进，所述通讯协议包括：IIC协议、SPI协议或者I0协议。
作为上述方法的一种改进，所述步骤1)具体包括：
步骤1-1)通过数据转换模块，将数据应用层中的原始待储存数据转换为第一字节型数据；
步骤1-2)通过计算模块，计算第一转字节型数据的第一校验值；
步骤1-3)通过数据存储模块，将第一字节型数据和第一校验值，写入存储器的预设目标地址DST1中；延迟一段时间后，通过数据存储模块，将第一字节型数据和第一校验值，写入存储器的备用地址DST2中，用于冗余备份；其中，所述备用地址DST2为目标地址DST1与ROMSIZE/2的和，ROMSIZE为存储器储的存空间容量。
作为上述方法的一种改进，所述存储器包括：EEPROM芯片、FRAM存储器或FLASH芯片。
作为上述方法的一种改进，所述校验值为：
Figure BDA0003368981020000031
其中，n为字节型数据的正文数据的长度，其单位为字节，i为字节序数。
将计算的校验值存储到相应的字节型数据后面，调取时会将字节型数据和校验值一起读出；计算调取的字节型算数据的校验值，并与调取出的校验值比较，进行校验。
作为上述方法的一种改进，所述数据存储模块的写入方法包括：数据写入函数ROMWrite。
作为上述方法的一种改进，所述数据读取模块的读取方法包括：数据读取函数ROMRead。
以上所有功能的包装成两个程序文件，一个是.C类型文件，该文件包含以上功能函数的代码，一个是.H文件，该文件包含以上功能函数的接口。所有的功能在.C文件中实现，.H文件用于提供功能接口，在使用该方法时，将这两个文件包含在工程文件中，需要存储功能时仅需要调用.h文件中的功能接口即可实现存储功能的调用。
为实现本发明的再一目的，本发明提供一种嵌入式系统中模块化存储系统，执行权利要求1-9任一所述存储方法，其特征在于，所述存储系统配置IIC通讯协议、SPI通讯协议和I0通讯协议。
本发明提供的嵌入式中模块化存储方法及系统具有以下优点：
1)可以通过数据转换模块转换待储存数据，适用于当前主流存储芯片，如EEPROM类型、FRAM类型或FLASH类型；芯片类型可根据实际存储需求进行选择；
2)可以将目标地址中的字节型数据转换为所需类型数据，配备多种通讯协议，例如IIC、SPI和IO通讯协议；使用的通讯协议类型可根据实际需要进行挑选。
3)能够进行数据冗余备份，在目标地址数据损坏时，可将备份数据写入目标地址，保证系统正常运行。
4)在目标地址和备份地址中的数据都损坏的情况下，将默认数据写入两个地址中，保证两种数据都损坏情况下，系统仍然能够正常运行。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种嵌入式系统中模块化存储方法的流程图；
图2为本发明提供的一种嵌入式系统中模块化存储方法的应用场景；
图3为备用地址DST2和目标地址DST1的关系示意图；
图4为数据读取流程图；
图5为数据存储流程图。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明所提供的技术方案。
如图1所示，本发明的技术方案所提供的一种嵌入式系统中模块化存储方法，包括：
步骤1)通过数据转换模块，将数据应用层中的原始待储存数据转换为第一字节型数据后；通过计算模块，计算第一字节型数据的第一校验值，并分别写入存储器的预设目标地址DST1和备用地址DST2中；
步骤2)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中目标地址DST1中第一字节型数据，作为第二字节型数据，并读取第一校验值；通过数据存储模块，将所述第二字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第二字节型数据的第二校验值；
步骤3)通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第二校验值是否相同；若相同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第二字节型数据和第一校验值覆盖至目标地址DST1中，并执行步骤4)；若不同，执行步骤5)；
步骤4)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中备用地址DST2中的第一字节型数据，作为第三字节型数据，并读取第一校验值，通过数据存储模块，将第三字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第三字节型数据的第三校验值；通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第三校验值是否相同；若相同，则存储完成；若不同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第二字节型数据和第一校验值写入备用地址DST2中，存储完成；
步骤5)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中备用地址DST2中的第一字节型数据，作为第三字节型数据，并读取第一校验值，通过数据存储模块，将第三字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第三字节型数据的第三校验值；通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第三校验值是否相同；若相同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第三字节型数据和第一校验值写入目标地址DST1中，存储完成；若不同，则通过数据存储模块，将预设的默认字节型数据覆盖至目标地址DST1和备用地址DST2。
步骤6)通过数据转换模块，将目标地址DST1中的字节型数据或默认数据，转换为所需数据类型，并通过数据存储模块，基于预设的通讯协议，发送至数据应用层。
所述所需数据类型包括：int类型、short类型或float类型。
通讯协议包括：IIC协议、SPI协议或者I0协议。
本发明提供的存储方法及系统的应用场景如2图所示，该方法和系统能够适用于多种当前主流存储芯片，诸如EEPROM\FRAM\FLASH，并依靠如下功能实现了一套完善的存储和读取两种操作：
数据存储：将待存储数据写入存储芯片的制定地址中；
数据读取：将待读取数据从芯片制定地址读出；
数据校验：用于验证写入和读取的数据是否完整、正确；。
数据备份：在某个地址进行数据存储时，在其他地址存放相同数据，用于冗余备份；
异常处理：当遇到数据验证不合格时，采取的应对机制，保证尽可能恢复损坏数据，或使用不会造成系统崩溃的默认数据。
类型转换：用于实现不同类型数据的存储与转换，存储中按照字节进行存储，类型转换主要是将需要存的数据转换为字节类型，或将读出的字节型数据转换为其他类型数据，例如int short float等类型数据。
以上所有功能的包装成两个程序文件，一个是.C类型文件，该文件包含以上功能函数的代码，一个是.H文件，该文件包含以上功能函数的接口。所有的功能在.C文件中实现，.H文件用于提供功能接口，在使用该方法时，将这两个文件包含在工程文件中，需要存储功能时仅需要调用.h文件中的功能接口即可实现存储功能的调用。流程中ROMRead为读取函数；DST为目标地址，即数据即将存入的地方；备份地址为DST2，用于防止DST地址中数据被破坏,其中DST2＝DST+ROMSIZE/2，ROMSIZE为存储芯片空间大小，在使用时需要进行初始化；默认数据是当备份数据也被破坏时默认使用的数据，该数据不会导致系统运行崩溃，但可能会丧失运行精度。默认数据是设备中一些变量的默认值，或者某些控制参数的默认值，当DST1和DST2中数据都无法校验通过时，才将默认数据写入；其中，默认数值的大小是根据经验设置的，比如病人的类型默认是成人，身高默认是170。
所述步骤1)具体包括：
步骤1-1)通过数据转换模块，将数据应用层中的原始待储存数据转换为第一字节型数据；
步骤1-2)通过计算模块，计算第一转字节型数据的第一校验值；
步骤1-3)通过数据存储模块，将第一字节型数据和第一校验值，写入存储器的预设目标地址DST1中；延迟一段时间后，通过数据存储模块，将第一字节型数据和第一校验值，写入存储器的备用地址DST2中，用于冗余备份；其中，所述备用地址DST2为目标地址DST1与ROMSIZE/2的和，ROMSIZE为存储器储的存空间容量。
存储器包括：EEPROM芯片、FRAM存储器或FLASH芯片。
待校验数据按字节型累加后，取低8位数据，被0xCA减的值。每次存储时都会计算所有数据的校验值，并将该校验值存储到数据后面，读取时会将数据和校验值一起读出，并计算数据的校验值，比较计算出的校验值和读取出的校验值，若相同则校验成功。所述校验值为：
Figure BDA0003368981020000061
其中，n为字节型数据的正文数据的长度，其单位为字节，i为字节序数。
将计算的校验值存储到相应的字节型数据后面，调取时会将字节型数据和校验值一起读出；计算调取的字节型算数据的校验值，并与调取出的校验值比较，进行校验。
所述数据存储模块的写入方法包括：数据写入函数ROMWrite。
所述数据读取模块的读取方法包括：数据读取函数ROMRead。
数据的存储与读取流程开始时，需要用户输入：目标地址DST，读取数据长度CNT，数据类型。
如图4所示，数据读取流程可概括为：调用读取函数从目标地址DST处读出CNT个数据；通过校验算法对读取的数据进行验证；若校验通过则读取完成，若校验未成功则去备用地址DST2处读取数据；通过校验算法对备用数据进行校验；若校验通过则读取完成，并将备用数据存储到DST处，若校验不成功，则使用默认数据，并将默认数据存入到DST和DST2处；将成功读取后的数据，按照数据类型进行转换；读取流程结束。
如图5所示，数据存储流程可概括为：根据数据类型将数据进行转换，计算转换后数据的校验值；并调用数据写入函数ROMWrite，将数据和校验值写入目标地址DST处；延时一段时间，将数据和校验值写入备用地址DST2；使用数据读取流程，对DST和DST2的数据进行校验；退出存储流程。
本发明还提供一种嵌入式系统中模块化存储系统，执行上述所述存储方法，所述存储系统配置IIC通讯协议、SPI通讯协议和I0通讯协议。本发明提供的存储系统，包含当前市面上绝大部分存储芯片的通讯协议，可以支持多种存储芯片，同时提高了所示存储方法的通用性；并且本发明提供的方法和系统未涉及芯片硬件配置的相关内容，可以在多种芯片环境中运行。
从上述对本发明的具体描述可以看出，本发明提供的储存方法适用于当前主流存储芯片，如EEPROM类型、FRAM类型或FLASH类型，芯片类型可根据实际存储需求进行选择；配备多种通讯协议，例如IIC、SPI和IO通讯协议；使用的通讯协议类型可根据实际需要进行挑选。能够进行数据冗余备份，在目标地址数据损坏时，可将备份数据写入目标地址，保证系统正常运行；在目标地址和备份地址中的数据都损坏的情况下，将默认数据写入两个地址中，保证两种数据都损坏情况下，系统仍然能够正常运行。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种嵌入式系统中模块化存储方法，包括以下步骤：
步骤1)通过数据转换模块，将数据应用层中的原始待储存数据转换为第一字节型数据后；通过计算模块，计算第一字节型数据的第一校验值，并分别写入存储器的预设目标地址DST1和备用地址DST2中；
步骤2)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中目标地址DST1中第一字节型数据，作为第二字节型数据，并读取第一校验值；通过数据存储模块，将所述第二字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第二字节型数据的第二校验值；
步骤3)通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第二校验值是否相同；若相同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第二字节型数据和第一校验值覆盖至目标地址DST1中，并执行步骤4)；若不同，执行步骤5)；
步骤4)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中备用地址DST2中的第一字节型数据，作为第三字节型数据，并读取第一校验值，通过数据存储模块，将第三字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第三字节型数据的第三校验值；通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第三校验值是否相同；若相同，则存储完成；若不同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第二字节型数据和第一校验值写入备用地址DST2中，存储完成；
步骤5)通过数据读取模块，基于预设的读取数据长度CNT和数据类型，读取存储器中备用地址DST2中的第一字节型数据，作为第三字节型数据，并读取第一校验值，通过数据存储模块，将第三字节型数据和第一校验值写入临时缓存区域；通过计算模块，计算第三字节型数据的第三校验值；通过数据校验模块，比较所述第一校验值和第三校验值是否相同；若相同，通过数据存储模块，将临时缓存区域中的第三字节型数据和第一校验值写入目标地址DST1中，存储完成；若不同，则通过数据存储模块，将预设的默认字节型数据覆盖至目标地址DST1和备用地址DST2。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式系统中模块化存储方法，其特征在于，所述存储方法还包括：
步骤6)通过数据转换模块，将目标地址DST1中的字节型数据或默认数据，转换为所需数据类型，并通过数据存储模块，基于预设的通讯协议，发送至数据应用层。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入式系统中模块化存储方法，其特征在于，所述所需数据类型包括：int类型、short类型或float类型。
4.根据权利要求2所述的一种嵌入式系统中模块化存储方法，其特征在于，所述通讯协议包括：IIC协议、SPI协议或者I0协议。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式系统中模块化存储方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：
步骤1-1)通过数据转换模块，将数据应用层中的原始待储存数据转换为第一字节型数据；
步骤1-2)通过计算模块，计算第一转字节型数据的第一校验值；
步骤1-3)通过数据存储模块，将第一字节型数据和第一校验值，写入存储器的预设目标地址DST1中；延迟一段时间后，通过数据存储模块，将第一字节型数据和第一校验值，写入存储器的备用地址DST2中，用于冗余备份；其中，所述备用地址DST2为目标地址DST1与ROMSIZE/2的和，ROMSIZE为存储器储的存空间容量。
6.根据权利要求1所述的一种嵌入式系统中模块化存储方法，其特征在于，所述存储器包括：EEPROM芯片、FRAM存储器或FLASH芯片。
7.根据权利要求1所述的一种嵌入式系统中模块化存储方法，其特征在于，所述校验值为：
Figure FDA0003368981010000021
其中，n为字节型数据的正文数据的长度，其单位为字节，i为字节序数；
将计算的校验值存储到相应的字节型数据后面，调取时会将字节型数据和校验值一起读出；计算调取的字节型算数据的校验值，并与调取出的校验值比较，进行校验。
8.根据权利要求1所述的一种嵌入式系统中模块化存储方法，其特征在于，所述数据存储模块的写入方法包括：数据写入函数ROMWrite。
9.根据权利要求1所述的一种嵌入式系统中模块化存储方法，其特征在于，所述数据读取模块的读取方法包括：数据读取函数ROMRead。
10.一种嵌入式系统中模块化存储系统，执行权利要求1-9任一所述存储方法，其特征在于，所述存储系统配置IIC通讯协议、SPI通讯协议和I0通讯协议。
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