CN114300026A - 一种单调计数器、计数方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明属于单调计数器技术领域，特别涉及一种单调计数器、计数方法、电子设备及存储介质。本申请的单调计数器的计数方法，在不发生异常情况下，仅在两个存储块之间轮流计数，不需要执行附加存储块以备份异常情况下的存储块计数值，优化了计数的操作流程；在发生异常情况下，首先通过判断外部地址是否为存储块的数据位的起始地址，再判断存储块是否发生异常，对于没发生异常的存储块，统计其数据位得到计数值，从而保证准确计数，计数期间发生异常情况的存储块，切换到另一个存储块器进行擦除再切换回当前存储块进行计数。本计数方法优化了计数和异常情况的处理步骤，减少了逻辑复杂性。

Description

一种单调计数器、计数方法、电子设备及存储介质

技术领域

本发明属于单调计数器技术领域，特别涉及一种单调计数器、计数方法、电子设备及存储介质。

背景技术

应答保护单调计数器(Replay Protection Monotonic Counter，RPMC)是指具有单调计数功能的计数器，在应答保护单调计数器中计入的数据后，应答保护单调计数器只会随着计数值的变化单调递增。

现有技术的应答保护单调计数器采用两个存储块轮流对数据进行存储计数，以及一个用于存储附加标识位以确定当前操作的存储块的附加存储块。

在当前存储块未记满计数数据时，只需要在当前存储块中进行数据的读取或计数；但是当一个存储块存储满计数数据时，把当前的总的计数值先写入另一个存储块中，并同时把另一个存储块的计数基数位、标识位和校验位写入，然后擦除写满数据的存储块。当发生异常情况难以确定当前操作的存储块时，根据附加标识位确定当前操作的存储块，实现了对数据的准确的读取或计数。然而设置额外的存储块会占用一定的面积，且计数的逻辑也会相对复杂。

因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种单调计数器、计数方法、电子设备及存储介质，能够降低存储器的占用面积和优化计数流程。

第一方面，本发明提供的一种单调计数器的计数方法，用于对单调计数器计数，所述单调计数器包括存储块，所述存储块包括第一存储块和第二存储块，所述存储块包括计数基数位、标识位、校验位和数据位，计数方法包括正常计数方法和异常情况处理方法，所述正常计数方法包括以下步骤：

对所述第一存储块和所述第二存储块轮流进行计数；

当单调计数器发生异常情况，对异常情况的处理步骤包括：

重新上电，根据外部地址确定当前操作存储块；

读取当前操作的存储块的数据位的所有字节数据；

判断所述字节数据是否全为数据0xFF，若不全为数据0xFF，则统计计数值并按照所述正常计数方法进行计数；若全为数据0xFF，则切换至另一个存储块并擦除，再切换至当前操作的存储块按照所述正常计数方法进行计数。

单调计数器只需要再两个存储块轮流对数据进行计数，发生异常情况能够获取存储块的计数值，优化了计数流程。

可选地，所述确定当前操作存储块的步骤包括判断存储块的数据位的起始地址是否与外部地址一致。

通过判断存储块的数据位的起始地址是否与外部地址一致来确定当前操作的存储块，以便统计计数值。

可选地，对所述第一存储块和所述第二存储块轮流进行计数的步骤包括：

对所述第一存储块持续计数，直至所述第一存储块的数据位写满；

编辑所述第二存储块的计数基数位、标识位和校验位，切换至所述第一存储块并擦除；

对所述第二存储块持续计数，直至所述第二存储块的数据位写满，写满后切换回所述第一存储块；

编辑所述第一存储块的计数基数位、标识位和校验位，切换至所述第二存储块并擦除，重复上述所有步骤。

可选地，所述判断所述数据是否存在数据0xFF的步骤包括：

遍历当前操作的存储块的数据位的所有字节地址，逐一对比所有地址的字节数据与数据0xFF。

通过该步骤统计出计数值。

可选地，所述编辑所述存储块的计数基数位、标识位和校验位的步骤包括将切换前的存储块的总计数值写入到切换后的存储块的计数基数位、标识位和校验位。

可选地，所述存储块的计数基数位、标识位和校验位为所述存储块的前八个字节。

可选地，所述异常情况包括掉电、复位、电压不稳中任一种。

本申请实施例的一种单调计数器的计数方法，在不发生异常情况下，仅在两个存储块之间轮流计数，不需要执行附加存储块以备份异常情况下的存储块计数值，优化了计数的操作流程；在发生异常情况下，首先通过判断外部地址是否为存储块的数据位的起始地址，再判断存储块是否发生异常，对于没发生异常的存储块，统计其数据位得到计数值，从而保证准确计数，计数期间发生异常情况的存储块，切换到另一个存储块器进行擦除再切换回当前存储块进行计数。本计数方法相较于设置有附加存储块的单调计数器的计数方法，在实现相同功能的前提下，优化了计数和异常情况的处理步骤，减少了逻辑复杂性。

第二方面，本发明提供的一种单调计数器包括存储块，所述存储块包括第一存储块和第二存储块，其特征在于，执行上述的计数方法，还包括：

正常计数模块，用于对所述第一存储块和所述第二存储块轮流进行计数；

异常处理模块，所述异常处理模块包括确定模块、读取模块和比较模块；

确定模块，用于重新上电，根据外部地址确定当前操作存储块；

读取模块，用于读取当前操作的存储块的数据位的所有字节数据；

比较模块，比较第一存储块或第二存储块的所有数据位的字节数据与数据0xFF，所述比较模块判断所述字节数据是否全为数据0xFF，若不全为数据0xFF，则统计计数值并按照所述计数方法进行计数；若全为数据0xFF，则切换至另一个存储块并擦除，再切换至当前操作的存储块按照所述计数方法进行计数。

本申请实施例的一种单调计数器，通过比较模块判断出是否存储块是否有异常情况，对没有异常情况的存储块进行统计计数值并按照计数方法进行计数，对有异常情况的存储块切换到另一个进行擦除再进行计数。比较模块使用的硬件资源复用了单调计数器已有的硬件资源，只采用了两个存储块，不需要设置附加存储块，减小了存储块的占用面积的同时降低了功耗。

第三方面，本发明提供的一种电子设备包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行上述任一所述的计数方法中的步骤。

第四方面，本发明提供的一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行上述任一所述的计数方法中的步骤。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本申请实施例的计数方法的步骤流程图。

图2为本申请实施例的电子设备的结构示意图。

标号说明：1、电子设备；2、处理器；3、存储器；4、通信总线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

应答保护单调计数器包括两个存储块（Block），分别为第一存储块和第二存储块，第一存储块和第二存储块可以设置在同一个存储器中，由同一个外围电路提供控制选择信号和地址信号进行控制，也可以设置在不同的存储器中。第一存储块和第二存储块均具有计数基数位、标识位、校验位和数据位。

计数基数位是用于记录上一个存储块写满切换时的记录的总计数值。在切换存储块进行计数时，将切换前的存储块的数据保存到切换后的存储块中。标识位是用于表征对应的存储块是否需要进行擦除及编程操作。

校验位是用于保证存储块的特殊位中的数据的有效性。具体的，计数基数位会通过某种校验运算(如加法运算、奇偶运算、异或运算)生成一数值，将该数值与校验位中的数值进行比较。若二值相等，该校验位对应的存储块中的数据有效、未出现异常；而若这二值不等，该校验位对应的存储块中的数据无效、发生了异常。

数据位是用于存储计数数据的单元，单调计数器的计数数据是被存储在由多个存储单元组成的存储阵列中，每个存储块中包括多个数据位，每当单调计数器对应的闪存进行一次数据的读写，就会将单调计数器中的存储块的一个数据位写入数据。

计数值为当前存储块的所有数据位总和，总计数值为存储块的数据位的计数值和切换前的存储块的总计数值的和。通常单调计数器是与闪存合封一起使用的，是在数据存储的过程中用来保证读写数据的机密性和完整性的。例如，在闪存进行一次数据的读写操作后，就在单调计数器中增加一个计数值，从而为闪存经历过的读写次数提供了一个记录信息。闪存每进行一次数据的读写，在单调计数器的当前存储块中的未被写入的数据位写入数据。每个数据位的字节代表一个计数值，每8个位（bit）组成一个字节，在本实施例中，数据位存储8个0表示该数据位被写入，即字节数据为0x00，每增加一个字节数据0x00计数值加一；而8个1表示该数据位未被写入或者已被擦除，即字节数据为0xFF。以上的字节数据均为十六进制表示。

假设存储块是由2048根位线（Bit Line，BL）和16根字线（Word Line，WL）相连的存储元组成的存储阵列，每根字线连接、顺序排列的位线连接的八个存储元组成一个字节（Byte），该存储块能够储存4096个字节，其中前8个字节是用于存储总计数值的计数基数位、标识位以及校验位，因此剩余的4088个字节为数据位，共计能够存储4088次数据，即是单个存储块能够计数4088次。

图1为本申请实施例的计数方法的步骤流程图。本发明的单调计数器仅采用两个存储块，不需要额外增加附加存储块，具体的计数方法的步骤为：

计数方法包括正常计数方法S1和异常情况处理方法S2，正常计数方法S1包括以下步骤：

对所述第一存储块和所述第二存储块轮流进行计数，此步骤包括：

S11、对第一存储块持续计数，直至第一存储块的数据位写满；

在单调计数器计数之前，假设第一存储块和第二存储块均被擦除，当前的计数值为0。单调计数器开始计数时，从第一存储块的数据位的起始地址开始，即从第一存储块的第9个字节地址开始，闪存每进行一次数据的读写，即按照顺序在未写入的数据位写入字节数据0x00，直至写到第4096个字节地址。在数据位写入字节数据的同时，计数值也不断加一，计数值写入到第一存储器的前8个字节上。第一存储块的数据位写满后，所有数据位的数据信息均为0x00，第一存储块的总计数值为4088。

S12、编辑第二存储块的计数基数，标识位和校验位，切换至第一存储块并擦除；

在该步骤中，外围电路根据控制信号接收地址指令，调用地址译码器选定第二存储块。随后在第二存储块进行计数。

其中，编辑存储块的计数基数位、标识位和校验位的步骤包括将切换前的存储块的总计数值写入到切换后的存储块的计数基数位、标识位和校验位，计数值和校验位需要重新计算，标识位不用计算，即为，第一存储器写满后，将第一存储器的总计数值写入到第二存储器的前八个字节，以便继承第一存储器的总计数值，将第二存储器的计数值进行累加。

S13、对第二存储块持续计数，直至第二存储块的数据位写满；

该步骤与S11的步骤相似，均是在第二存储块的数据位的起始地址开始计数，直至第二存储块的数据位写满。在切换回第一存储块之前，第二存储块的计数基数位、标识位统计的总计数值位为8176。

S14、编辑所述第一存储块的计数基数，标识位和校验位，切换至所述第二存储块并擦除，重复上述S11-S14的所有步骤。

在S11-S12以及S13-S14中，涉及到单调计数器在两个存储块之间进行切换的过程，切换过程中如果出现掉电、复位、电压不稳等异常情况，导致无法确定异常情况发生之前的正在进行计数的是哪块存储块以及计数值的数值。因此单调计数器重新上电后首先需要判断当前操作的存储块是否发生异常。

具体的异常情况处理方法S2包括以下步骤：

S21、重新上电，根据外部地址确定当前操作存储块；

S22、读取当前操作的存储块的数据位的所有数据；

S23、判断所述数据是否全为数据0xFF，若不全为数据0xFF，则统计计数值并按照所述计数方法进行计数；若全为数据0xFF，则切换至另一个存储块并擦除，再切换至当前操作的存储块按照所述计数方法进行计数。

假设单调计数器在计数过程中经历了掉电、电压不稳定等异常情况的时刻，那么存储块存在以下三种情况：

情况1：第一存储块被擦除，此时第一存储块的数据位的字节数据全为0xFF，第二存储块正在计数，第二存储块的数据位的前N个的字节数据全为0x00，后N个的字节数据全为0xFF（N为正整数且大于9）；

情况2：第二存储块被擦除，此时第二存储块的数据位的字节数据全为0xFF，第一存储块正在计数，第一存储块的数据位的前N个的字节数据全为0x00，后N个的字节数据全为0xFF；

情况3：其中一个存储块存在异常，另一个存储块被擦除，第一存储块和第二存储块的数据位的字节数据全为0xFF。

实际运用中第一存储块和第二存储块完全一致且可以互相置换，对于情况1和情况2可以合并为同种情况考虑。在这种情况下，首先判断第一存储块的数据位的起始地址是否与外部地址一致，例如情况1中第一存储块的数据位的字节数据全为0xFF，第一存储块的数据位的起始地址即是第9个字节地址，被擦除的存储器的外部地址就与起始地址一致，那么当前操作的存储块即是第一存储块。反之，第一存储块只要存在字节数据0x00，那么起始地址与外部地址不一致，则表示当前操作的存储块是第二存储块。

当当前操作的存储块是第一存储块时，为了获取第二存储块的计数值，切换至第二存储块，当当前操作的存储块是第二存储块时，直接进行下一步骤。通过遍历第二存储块的数据位的所有字节地址，逐一将每个数据位的字节数据与数据0xFF对比，字节数据不为0xFF则计数值加一，直到字节数据为OxFF时才跳出循环并记录字节地址。如第二存储块的后N个的字节数据全为0xFF，那么计数值为N-8，通过这个计数值即可还原异常前的字节地址以及计数值。随后按照步骤S11-S14的计数方式即可。

对于情况3，通过遍历其中一个存储块的数据位的所有字节地址，逐一将字节数据与数据0xFF对比，无论第一存储块还是第二存储块，其字节数据均为0xFF，故计数值始终为0，由此可判定，当前操作的存储块发生了异常状况。那么先切换到另一个存储块进行擦除操作，对另一个存储块进行擦除操作是因为另一个存储块的数据是不可靠的，应当进行擦除操作。而当前操作的存储块在遍历所有数据的过程中已经验证的数据的可靠性，可不进行擦除操作。当第二存储块擦除完毕后再次切换至当前操作的存储块，按照步骤S11-S14的计数方式。

本申请实施例的一种单调计数器的计数方法，在不发生异常情况下，仅在两个存储块之间轮流计数，不需要执行附加存储块以备份异常情况下的存储块计数值，优化了计数的操作流程；在发生异常情况下，首先通过判断外部地址是否为存储块的数据位的起始地址，再判断存储块是否发生异常，对于没发生异常的存储块，统计其数据位得到计数值，从而保证准确计数，计数期间发生异常情况的存储块，切换到另一个存储块器进行擦除再切换回当前存储块进行计数。本计数方法相较于设置有附加存储块的单调计数器的计数方法，在实现相同功能的前提下，优化了计数和异常情况的处理步骤，减少了逻辑复杂性。

本申请实施例的一种单调计数器，包括存储块，存储块包括第一存储块和第二存储块，存储块执行上述计数方法，还包括：

正常计数模块，用于对第一存储块和第二存储块轮流进行计数；

异常处理模块，异常处理模块包括确定模块、读取模块和比较模块；

确定模块，用于重新上电，根据外部地址确定当前操作存储块；

读取模块，用于读取当前操作的存储块的数据位的所有字节数据；

比较模块，用于比较第一存储块或第二存储块的所有数据位的字节数据与数据0xFF，比较模块判断字节数据是否全为数据0xFF，若不全为数据0xFF，则统计计数值并按照计数方法进行计数；若全为数据0xFF，则切换至另一个存储块并擦除，再切换至当前操作的存储块按照计数方法进行计数。

本申请实施例的一种单调计数器，通过比较模块判断出是否存储块是否有异常情况，对没有异常情况的存储块进行统计计数值并按照计数方法进行计数，对有异常情况的存储块切换到另一个进行擦除再进行计数。比较模块使用的硬件资源复用了单调计数器已有的硬件资源，只采用了两个存储块，不需要设置附加存储块，减小了存储块的占用面积的同时降低了功耗。

图2示出了本申请实施例的一种电子设备的结构示意图。本申请提供一种电子设备1，包括：处理器2和存储器3，处理器2和存储器3通过通信总线4和/或其他形式的连接机构（未标出）互连并相互通讯，存储器3存储有处理器2可执行的计算机程序，当计算设备运行时，处理器2执行该计算机程序，以执行时执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法。

本申请实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（StaticRandom Access Memory, 简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory, 简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory, 简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory, 简称PROM），只读存储器（Read-Only Memory, 简称ROM），磁存储器，快闪存储器。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。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，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，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通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，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网络单元上。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。

再者，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单调计数器的计数方法，用于对单调计数器计数，所述单调计数器包括存储块，所述存储块包括第一存储块和第二存储块，所述第一存储块和所述第二存储块均包括计数基数位、标识位、校验位和数据位，其特征在于，计数方法包括正常计数方法和异常情况处理方法，所述正常计数方法包括以下步骤：

对所述第一存储块和所述第二存储块轮流进行计数；

当单调计数器发生异常情况，对异常情况处理方法包括以下步骤：

重新上电，根据外部地址确定当前操作存储块；

读取当前操作的存储块的数据位的所有字节数据；

判断所述字节数据是否全为数据0xFF，若不全为数据0xFF，则统计计数值并按照所述正常计数方法进行计数；若全为数据0xFF，则切换至另一个存储块并擦除，再切换至当前操作的存储块按照所述正常计数方法进行计数。

2.根据权利要求1所述的一种单调计数器的计数方法，其特征在于，所述对所述第一存储块和所述第二存储块轮流进行计数的步骤包括：

对所述第一存储块持续计数，直至所述第一存储块的数据位写满；

编辑所述第二存储块的计数基数位、标识位和校验位，切换至所述第一存储块并擦除；

对所述第二存储块持续计数，直至所述第二存储块的数据位写满，写满后切换回所述第一存储块；

编辑所述第一存储块的计数基数位、标识位和校验位，切换至所述第二存储块并擦除，重复上述所有步骤。

3.根据权利要求1所述的一种单调计数器的计数方法，其特征在于，所述确定当前操作存储块的步骤包括判断存储块的数据位的起始地址是否与外部地址一致。

4.根据权利要求1所述的一种单调计数器的计数方法，其特征在于，所述判断所述数据是否存在数据0xFF的步骤包括：

遍历当前操作的存储块的数据位的所有字节地址，逐一对比所有地址的字节数据与数据0xFF。

5.根据权利要求2所述的一种单调计数器的计数方法，其特征在于，所述编辑所述存储块的计数基数位、标识位和校验位的步骤包括将切换前的存储块的总计数值写入到切换后的存储块的计数基数位、标识位和校验位。

6.根据权利要求1所述的一种单调计数器的计数方法，其特征在于，所述存储块的计数基数位、标识位和校验位为所述存储块的前八个字节。

7.根据权利要求1所述的一种单调计数器的计数方法，其特征在于，所述异常情况包括掉电、复位、电压不稳中任一种。

8.一种单调计数器，包括存储块，所述存储块包括第一存储块和第二存储块，其特征在于，还包括：

正常计数模块，用于对所述第一存储块和所述第二存储块轮流进行计数；

异常处理模块，所述异常处理模块包括确定模块、读取模块和比较模块；

确定模块，用于重新上电，根据外部地址确定当前操作存储块；

读取模块，用于读取当前操作的存储块的数据位的所有字节数据；

比较模块，用于比较第一存储块或第二存储块的所有数据位的字节数据与数据0xFF，所述比较模块判断所述字节数据是否全为数据0xFF，若不全为数据0xFF，则统计计数值并按照所述正常计数方法进行计数；若全为数据0xFF，则切换至另一个存储块并擦除，再切换至当前操作的存储块按照所述正常计数方法进行计数。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-7任一所述的计数方法中的步骤。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求1-7任一所述的计数方法中的步骤。

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