CN114995749A - 一种用于嵌入式设备的参数存储方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了嵌入式设备技术领域的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,包括如下步骤:步骤S10、设定包括Parameter层、KVDB层、ExtNVM层以及F l ash层的参数管理模块;步骤S20、配置一参数数据结构以及一扇区数据结构;步骤S30、所述Parameter层将获取的参数存储指令转发给KVDB层;步骤S40、所述KVDB层接收到参数存储指令后,基于所述扇区数据结构核验F l ash扇区的存储空间,并将所述参数存储指令转发给ExtNVM层;步骤S50、所述ExtNVM层基于所述参数数据结构以及参数存储指令,通过所述F l ash层将参数存储至对应的F l ash扇区。本发明的优点在于:极大的提升了嵌入式设备参数存储的灵活性以及扩展性,并极大的减少了资源占用。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式设备技术领域,特别指一种用于嵌入式设备的参数存储方法。
背景技术
随着物联网应用在生活中不断普及,各种嵌入式的物联网产品层出不穷、百花齐放,这些物联网产品(嵌入式设备)通常会储存用户习惯、常用功能配置、控制参数以及日志记录等数据,这些数据的存储依赖于参数管理模块,一个好的参数管理模块不仅可以节省Flash存储空间、降低硬件成本,还可以提升产品性能、快速查找定位问题、提高用户体验。然而,传统上嵌入式设备的参数管理模块存在如下缺点:
1、由于需要管理存储的数据内容的种类繁杂,没有一个统一的存储结构,导致占用Flash资源较大,无形中降低了Flash使用寿命;2、常规的参数管理模块是将整组参数作为一个整体存储,如果其中一个参数存储出错,由于很难识别具体哪一个参数出错导致整组参数都不可信,只能抛弃整组参数然后恢复默认参数,导致用户体验下降;3、采用固定长度存储,可扩展性较差,如果有其他长度的参数需要存储,改动较大,可移植性不佳。
因此,如何提供一种用于嵌入式设备的参数存储方法,实现提升嵌入式设备参数存储的灵活性以及扩展性,并减少资源占用,成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题,在于提供一种用于嵌入式设备的参数存储方法,实现提升嵌入式设备参数存储的灵活性以及扩展性,并减少资源占用。
本发明是这样实现的:一种用于嵌入式设备的参数存储方法,包括如下步骤:
步骤S10、设定包括Parameter层、KVDB层、ExtNVM层以及Flash层的参数管理模块;
步骤S20、配置一参数数据结构以及一扇区数据结构;
步骤S30、所述Parameter层将获取的参数存储指令转发给KVDB层;
步骤S40、所述KVDB层接收到参数存储指令后,基于所述扇区数据结构核验Flash扇区的存储空间,并将所述参数存储指令转发给ExtNVM层;
步骤S50、所述ExtNVM层基于所述参数数据结构以及参数存储指令,通过所述Flash层将参数存储至对应的Flash扇区。
进一步地,所述步骤S10中,所述Parameter层依赖于KVDB层,所述KVDB层依赖于ExtNVM层,所述ExtNVM层依赖于Flash层。
进一步地,所述步骤S10中,所述Parameter层用于获取应用层的参数存储指令;所述KVDB层用于以键值对的方式对Flash扇区存储的参数进行查询、存储、修复以及回收;所述ExtNVM层用于提供Flash扇区的读取接口、写入接口以及擦除接口;所述Flash层用于提供物理存储介质对应寄存器级的读取接口以及写入接口。
进一步地,所述步骤S20中,所述参数数据结构包括参数存储状态、校验值、参数类型、参数编号、参数当前值、参数默认值、参数最大值以及参数最小值;
所述参数存储状态为准备写入、已写入、准备删除或者已删除;所述校验值为参数类型、参数编号、参数当前值、参数默认值、参数最大值以及参数最小值的CRC16计算值;所述参数类型为INT8S、UINT8、INT16S、UINT16、INT32S或者UINT32;所述参数编号的取值范围为0至65535。
进一步地,所述步骤S20中,所述扇区数据结构包括扇区存储状态、脏状态以及版本号;
所述扇区存储状态为空、使用中或者已满;所述脏状态为干净、已脏或者回收;所述版本号用于标识参数管理模块的当前版本。
进一步地,所述步骤S30具体为:
对所述参数管理模块进行初始化后,所述Parameter层不断查询应用层是否有输入的参数存储指令,将获取的所述参数存储指令转发给KVDB层。
进一步地,所述步骤S40具体包括:
步骤S41、所述KVDB层接收到参数存储指令后,基于所述扇区数据结构核验分配的Flash扇区的存储空间是否满足存储容量需求,若是,则将所述参数存储指令转发给ExtNVM层,并进入步骤S50;若否,则进入步骤S42;
步骤S42、对下一块Flash扇区进行核验,判断存储空间是否满足存储容量需求,若是,则将所述参数存储指令转发给ExtNVM层,并进入步骤S50;若否,则进入步骤S43;
步骤S43、判断是否完成所有Flash扇区的核验,若是,则对Flash扇区进行均衡擦写;若否,则进入步骤S42。
进一步地,所述步骤S43中,所述均衡擦写具体为将扇区存储状态为已满,脏状态为已脏的Flash扇区存储的参数搬运到其他Flash扇区。
进一步地,所述步骤S50具体为:
所述ExtNVM层基于所述参数数据结构以及参数存储指令,通过所述Flash层将参数存储指令携带的参数存储至对应的Flash扇区,并对所述参数数据结构以及扇区数据结构进行更新;所述参数以键值对的形式进行存储。
进一步地,所述步骤S50还包括:在所述参数进行存储过程中产生掉电,在重新上电后,基于所述参数数据结构进行参数存储的掉电恢复。
本发明的优点在于:
1、通过配置参数数据结构,在参数存储过程中对参数数据结构进行更新,当参数进行存储过程中产生掉电,在重新上电后基于参数数据结构即可进行参数存储的掉电恢复,即通过参数存储状态进行掉电恢复,无需向传统上抛弃整组参数然后恢复默认参数,进而极大的提升了嵌入式设备参数存储的灵活性。
2、通过将参数管理模块划分为Parameter层、KVDB层、ExtNVM层以及Flash层,每一层分别实现不同的功能,具有良好的可移植性和可阅读性,且未限定只能存储固定长度的参数,最终极大的提升了嵌入式设备参数存储的扩展性。
3、由于Flash的存储机制,数据只能有1修改为0,不能从0修改为1,通过配置参数数据结构以及扇区数据结构,引入了参数存储状态和扇区存储状态,实现Flash扇区的均衡擦写以及掉电保护,不仅减少了资源占用,还显著提升了Flash使用寿命。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种用于嵌入式设备的参数存储方法的流程图。
图2是本发明参数管理模块的结构示意图。
图3是本发明参数存储状态的过渡示意图。
具体实施方式
本申请实施例中的技术方案,总体思路如下:将参数管理模块划分为Parameter层、KVDB层、ExtNVM层以及Flash层,每一层分别实现不同的功能,具有良好的可移植性和可阅读性,并配置参数数据结构以及扇区数据结构,实现Flash扇区的均衡擦写以及掉电保护,允许单独修改出错的参数,未限定只能存储固定长度的参数,以提升嵌入式设备参数存储的灵活性以及扩展性,并减少资源占用。
请参照图1至图3所示,本发明一种用于嵌入式设备的参数存储方法的较佳实施例,包括如下步骤:
步骤S10、设定包括Parameter层、KVDB层、ExtNVM层以及Flash层的参数管理模块;
步骤S20、配置一参数数据结构以及一扇区数据结构;
步骤S30、所述Parameter层将获取的参数存储指令转发给KVDB层;
步骤S40、所述KVDB层接收到参数存储指令后,基于所述扇区数据结构核验Flash扇区的存储空间,并将所述参数存储指令转发给ExtNVM层;
步骤S50、所述ExtNVM层基于所述参数数据结构以及参数存储指令,通过所述Flash层将参数存储至对应的Flash扇区。
所述步骤S10中,所述Parameter层依赖于KVDB层,所述KVDB层依赖于ExtNVM层,所述ExtNVM层依赖于Flash层,每一层只完成特定的功能,各司其职,减少层与层之间的耦合,提高层内部代码的内聚。
所述步骤S10中,所述Parameter层用于获取应用层的参数存储指令;所述KVDB层用于以键值对(key-value)的方式对Flash扇区存储的参数进行查询、存储、修复以及回收;所述ExtNVM层用于提供Flash扇区的读取接口、写入接口以及擦除接口;所述Flash层用于提供物理存储介质对应寄存器级的读取接口以及写入接口。
所述步骤S20中,所述参数数据结构包括参数存储状态、校验值、参数类型、参数编号、参数当前值、参数默认值、参数最大值以及参数最小值;
所述参数存储状态为准备写入(0xFFFC)、已写入(0xFFF0)、准备删除(0xFFC0)或者已删除(0xFF00);所述校验值为参数类型、参数编号、参数当前值、参数默认值、参数最大值以及参数最小值的CRC16计算值;所述参数类型为INT8S、UINT8、INT16S、UINT16、INT32S或者UINT32;所述参数编号的取值范围为0至65535。
所述步骤S20中,所述扇区数据结构包括扇区存储状态、脏状态以及版本号;
所述扇区存储状态为空(0xFFFC)、使用中(0xFFF0)或者已满(0xFFC0);所述脏状态为干净(0xFFFC)、已脏(0xFFF0)或者回收(0xFFC0);所述版本号用于标识参数管理模块的当前版本。所述干净表示可以存储参数,所述已脏表示Flash扇区存储的参数已经被修改过,所述回收表示不可以存储参数。参数存储过程中,优先使用所述扇区存储状态为使用中的Flash扇区,最后使用所述扇区存储状态为空的Flash扇区。
所述步骤S30具体为:
对所述参数管理模块进行初始化后,所述Parameter层不断查询应用层是否有输入的参数存储指令,将获取的所述参数存储指令转发给KVDB层。
所述步骤S40具体包括:
步骤S41、所述KVDB层接收到参数存储指令后,基于所述扇区数据结构核验分配的Flash扇区的存储空间是否满足存储容量需求,若是,则将所述参数存储指令转发给ExtNVM层,并进入步骤S50;若否,则进入步骤S42;
步骤S42、对下一块Flash扇区进行核验,判断存储空间是否满足存储容量需求,若是,则将所述参数存储指令转发给ExtNVM层,并进入步骤S50;若否,则进入步骤S43;
步骤S43、判断是否完成所有Flash扇区的核验,若是,则对Flash扇区进行均衡擦写;若否,则进入步骤S42。
所述步骤S43中,所述均衡擦写具体为将扇区存储状态为已满,脏状态为已脏的Flash扇区存储的参数搬运到其他Flash扇区。
设sector1、sector2、sector3、sector4是四个Flash扇区,sector1已满,sector2剩余空间不足存储参数,sector3已满,sector4此时的扇区存储状态为空,剩余可用的Flash扇区为1块,如果继续将参数存储在sector4,将无法进行扇区回收,此时触发扇区回收请求。
一旦触发扇区回收请求,KVDB层会找到所有扇区存储状态为已满、脏状态为已脏的Flash扇区,并将其内部的参数搬运到其他位置,这样该Flash扇区便无有效参数,将该Flash扇区的扇区存储状态修改为空,这样就多了一个空状态的Flash扇区。以此类推,其他Flash扇区满足回收条件也将擦除对应的Flash扇区,由于每次回收不会只擦除同一个Flash扇区,会一直在所有Flash扇区间轮询,导致每个Flash扇区的擦写较均衡,即均衡擦写。
所述步骤S50具体为:
所述ExtNVM层基于所述参数数据结构以及参数存储指令,通过所述Flash层将参数存储指令携带的参数存储至对应的Flash扇区,并对所述参数数据结构以及扇区数据结构进行更新;所述参数以键值对的形式进行存储。
即在查询到合适存储地址(Flash扇区)之后,写入参数(键值对),写入参数的顺序是先将当前参数写入新地址,然后修改其参数存储状态为准备写入,如果存在旧参数,将旧参数的参数存储状态修改为准备删除,下一步将新参数的参数存储状态修改为已写入,最后将旧参数的参数存储状态修改为已删除。
写入新参数,修改旧参数的参数存储状态之后,还需要修改扇区存储状态,如果当前Flash扇区第一次写入,则需将扇区存储状态修改为使用中;如果当前Flash扇区的空间已满,无法写入新参数,则需将扇区存储状态修改为已满;如果当前前Flash扇区未修改过参数存储状态,则需将脏状态改为干净;如果当前Flash扇区已修改过参数存储状态,则需将脏状态修改为已脏;如果当前Flash扇区需要回收,则需将脏状态修改为回收。
由于Flash的特点是擦除之后恢复到FF值,写入只能将二进制位1修改为0,不能将0修改为1,因此能修改新参数和就参数的参数存储状态的核心在于利用了Flash的此特点配置参数存储状态:准备写入、已写入、准备删除、已删除,每次切换到下一状态时将相应的2个二进制bit清零即可,因参数存储状态无法从已删除变化为已写入(Flash不能将0修改为1),所以写入同名参数是在新地址写入,并将旧参数修改已删除。
所述步骤S50还包括:在所述参数进行存储过程中产生掉电,在重新上电后,基于所述参数数据结构进行参数存储的掉电恢复,即在参数存储出错时可进行局部修复。
参考图3,在step1发生掉电,重新上电后新参数的参数存储状态为准备写入,旧参数的参数存储状态为已写入,只需将新参数的参数存储状态修改为已写入,将旧参数的参数存储状态依次修改为准备删除、已删除,完成恢复。
在step2发生掉电,重新上电后新参数的参数存储状态为准备写入,旧参数的参数存储状态为准备删除,只需将新参数的参数存储状态修改为已写入,将旧参数的参数存储状态修改为已删除,完成恢复。
在step3发生掉电,重新上电后新参数的参数存储状态为已写入,旧参数的参数存储状态为准备删除,只需将旧参数的参数存储状态修改为已删除,完成恢复。
在step4发生掉电,重新上电后新参数的参数存储状态为已写入,旧参数的参数存储状态为已删除,为正常状态,无需修改。
综上所述,本发明的优点在于:
1、通过配置参数数据结构,在参数存储过程中对参数数据结构进行更新,当参数进行存储过程中产生掉电,在重新上电后基于参数数据结构即可进行参数存储的掉电恢复,即通过参数存储状态进行掉电恢复,无需向传统上抛弃整组参数然后恢复默认参数,进而极大的提升了嵌入式设备参数存储的灵活性。
2、通过将参数管理模块划分为Parameter层、KVDB层、ExtNVM层以及Flash层,每一层分别实现不同的功能,具有良好的可移植性和可阅读性,且未限定只能存储固定长度的参数,最终极大的提升了嵌入式设备参数存储的扩展性。
3、由于Flash的存储机制,数据只能有1修改为0,不能从0修改为1,通过配置参数数据结构以及扇区数据结构,引入了参数存储状态和扇区存储状态,实现Flash扇区的均衡擦写以及掉电保护,不仅减少了资源占用,还显著提升了Flash使用寿命。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解,我们所描述的具体的实施例只是说明性的,而不是用于对本发明的范围的限定,熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化,都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤S10、设定包括Parameter层、KVDB层、ExtNVM层以及Flash层的参数管理模块;
步骤S20、配置一参数数据结构以及一扇区数据结构;
步骤S30、所述Parameter层将获取的参数存储指令转发给KVDB层;
步骤S40、所述KVDB层接收到参数存储指令后,基于所述扇区数据结构核验Flash扇区的存储空间,并将所述参数存储指令转发给ExtNVM层;
步骤S50、所述ExtNVM层基于所述参数数据结构以及参数存储指令,通过所述Flash层将参数存储至对应的Flash扇区。
2.如权利要求1所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S10中,所述Parameter层依赖于KVDB层,所述KVDB层依赖于ExtNVM层,所述ExtNVM层依赖于Flash层。
3.如权利要求1所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S10中,所述Parameter层用于获取应用层的参数存储指令;所述KVDB层用于以键值对的方式对Flash扇区存储的参数进行查询、存储、修复以及回收;所述ExtNVM层用于提供Flash扇区的读取接口、写入接口以及擦除接口;所述Flash层用于提供物理存储介质对应寄存器级的读取接口以及写入接口。
4.如权利要求1所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S20中,所述参数数据结构包括参数存储状态、校验值、参数类型、参数编号、参数当前值、参数默认值、参数最大值以及参数最小值;
所述参数存储状态为准备写入、已写入、准备删除或者已删除;所述校验值为参数类型、参数编号、参数当前值、参数默认值、参数最大值以及参数最小值的CRC16计算值;所述参数类型为INT8S、UINT8、INT16S、UINT16、INT32S或者UINT32;所述参数编号的取值范围为0至65535。
5.如权利要求1所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S20中,所述扇区数据结构包括扇区存储状态、脏状态以及版本号;
所述扇区存储状态为空、使用中或者已满;所述脏状态为干净、已脏或者回收;所述版本号用于标识参数管理模块的当前版本。
6.如权利要求1所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S30具体为:
对所述参数管理模块进行初始化后,所述Parameter层不断查询应用层是否有输入的参数存储指令,将获取的所述参数存储指令转发给KVDB层。
7.如权利要求5所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S40具体包括:
步骤S41、所述KVDB层接收到参数存储指令后,基于所述扇区数据结构核验分配的Flash扇区的存储空间是否满足存储容量需求,若是,则将所述参数存储指令转发给ExtNVM层,并进入步骤S50;若否,则进入步骤S42;
步骤S42、对下一块Flash扇区进行核验,判断存储空间是否满足存储容量需求,若是,则将所述参数存储指令转发给ExtNVM层,并进入步骤S50;若否,则进入步骤S43;
步骤S43、判断是否完成所有Flash扇区的核验,若是,则对Flash扇区进行均衡擦写;若否,则进入步骤S42。
8.如权利要求7所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S43中,所述均衡擦写具体为将扇区存储状态为已满,脏状态为已脏的Flash扇区存储的参数搬运到其他Flash扇区。
9.如权利要求1所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S50具体为:
所述ExtNVM层基于所述参数数据结构以及参数存储指令,通过所述Flash层将参数存储指令携带的参数存储至对应的Flash扇区,并对所述参数数据结构以及扇区数据结构进行更新;所述参数以键值对的形式进行存储。
10.如权利要求1所述的一种用于嵌入式设备的参数存储方法,其特征在于:所述步骤S50还包括:在所述参数进行存储过程中产生掉电,在重新上电后,基于所述参数数据结构进行参数存储的掉电恢复。
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