CN1804908A - 税控收款机数据存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种税控收款机数据存储系统，所述数据存储系统包括：Flash存储器，用来存储大量数据，在存储过程中，擦写操作依次循环均匀地分布在Flash存储器的每个擦写块上；EEPROM存储器，用来存储缓冲数据，当EEPROM中的数据积累到足够Flash存储器的一个块的数据量后再集中写入Flash存储器的某个擦写块上；FRAM铁电存储器，用来存储使用最频繁的数据或又必须在没有电源供应的情况下加以保存的数据；其中，Flash存储器、EEPROM存储器、FRAM铁电存储器分别与MCU中心处理器交换数据信息。本发明使数据存储系统中的Flash存储器的擦写寿命增长，提高了数据存储的可靠性，它主要用于税控收款机。

Description

税控收款机数据存储系统

技术领域

本发明涉及税控收款机，尤其是一种税控收款机数据存储系统。

背景技术

税控收款机是一种具有法律严肃性和不可破坏性的带有计税功能的收款机，它具有双重功能，一方面它是商业单位经营管理的得力助手，同时也是税务人员常驻店内采集销售数据的执法代表。它内部装有自动记录但不能更改和抹掉记录数据的税控存储器(Fiscal Memory)，记录着每日的营业数据，就像民航飞机上的“黑盒子”一样忠实地执行着政府部门的监查职责。它采用特殊铅封手段固定在机器内部，除税务和专职注册维修人员外任何人不能打开。税控收款机是国家征收税收重要工具，税控收款机的安全性能直接影响国家税收，所以税控收款机的安全是国家企业用户共同关心的问题。影响税控收款机安全因素很多，如存储税务或发票数据的存储器遭到破坏、原始数据丢失、存入存储器的税务或发票数据不正确、税务数据传输的准确性等。由于所有的税务或发票数据都是存储在存储器中，所以存储器的存储可靠性直接影响税控收款机的安全性能。在传统的数据存储系统中大都会用FLASH存储历史数据，用EEPROM存储设计资料和启动资料，用SRAM存储系统和运算的变量掉电后用电池来保存SRAM中的数据，开机后，如果SRAM的数据没有丢失，MCU利用SRAM的参数首先恢复现场，然后MCU从把EEPROM或FLASH中的一些相关数据读入SRAM中。进入正常的工作，如果SRAM的数据丢失，MCU从把EEPROM或FLASH中的一些启动资料和设计资料读入SRAM中，首先初始化，然后进入正常的工作，系统在突然停电时，系统在检测到掉电时，把SRAM中的相关数据写入EEPROM和FLASH。从图1原理分析可知，系统对电源管理IC的要求很高。因为SRAM的数据保护和EEPROM和FLASH数据的存储都依赖电源管理IC，其原因有二：1、系统掉电后SRAM的供电由电池供给，为了数据的可靠性，系统在停电时必需把一些重要数据写入EEPROM和FLASH中。2、为了保证SRAM数据的可靠性和省电，SRAM在停电后要进入省电模式。从图1分析，影响数据可靠性的元器件很多，电路比较复杂，虽然这种数据存储方式在很多系统中属于比较成熟的方案。但还是有一些问题，如电池有寿命问题，SRAM容易受到干扰，EEPROM和FLASH的擦写次数有限。

在图2中，由于FRAM的擦写次数多，读写次数100亿次和写入速度快的特性，系统可以把一些重要的数据实时写入FRAM，从而降低系统对电源管理IC依赖和电源掉电的影响，提高可靠性。但是如果系统要完全解决电池的寿命问题，SRAM容易受到干扰以及EEPROM和FLASH的擦写次数有限的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种使Flash存储器的擦写寿命增长，数据存储可靠性高的税控收款机数据存储系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种税控收款机数据存储系统，所述数据存储系统包括：

Flash存储器，用来存储大量数据，在存储过程中，擦写操作依次循环均匀地分布在Flash存储器的每个擦写块上；

EEPROM存储器，用来存储缓冲数据，当EEPROM中的数据积累到足够Flash存储器的一个块的数据量后再集中写入Flash存储器的某个擦写块上；

FRAM铁电存储器，用来存储使用最频繁的数据或又必须在没有电源供应的情况下加以保存的数据；

其中，Flash存储器、EEPROM存储器、FRAM铁电存储器分别与MCU中心处理器交换数据信息。

目前，在众多税控收款机的存储方案中广泛运用Flash存储器存储大批量的数据，因为Flash存储器具有体积小，不怕振动，便于安装，数据可稳定保存10年以上等优点，但擦写寿命有限，而Flash存储器的使用寿命是由擦写块的最大可擦写次数来决定。如果超过了最大可擦写次数，这个擦写块就成为坏块。因此本发明中当EEPROM中的数据积累到足够Flash存储器的一个块的数据量后再集中写入Flash存储器的某个擦写块上，而擦写操作是按一定循环顺序方式依次均匀地分布在Flash存储器的每个擦写块上，这样，在操作Flash存储器的时候就避免频繁地读写某个区域，因而在设计上，一般要求让擦写操作均匀的分布在每个擦写块上，即达到“磨损平衡”。

另外，由于税控机的使用特点，需要存储的数据是随着用户的操作逐渐生成，而Flash存储器的数据写入又必须是以“块”为操作单位的(即一次性操作的大小不一定是一个字节)，即使只需要修改该块中的一个字节的数据，也需要将该块中所有的数据全部重新再次写入，如果修改或者写入的数据不是按照块来处理的话，就会加重Flash存储器的负担，减少使用寿命。针对上述情况，认真分析了税控收款机的使用特点和存储器的特性的基础上提出了延长存储器的读写寿命的方案(缓冲和滚动存储)，即用Flash存储器来存储大量数据，当EEPROM中的数据积累到足够Flash存储器的一个块的数据量后再集中写入Flash存储器的某个擦写块上。这种缓冲和滚动存储方式与磨损平衡法共同提高Flash存储器的读写寿命，进而提高数据存储的可靠性和存储器读写寿命。EEPROM也是一种电可擦写存储器，与Flash存储器不同，存储在EEPROM存储器中的数据可以逐个修改，而不必被“块”限制，而其擦写寿命也比Flash要高1个数量级。在税控的应用中，我们采用增加一块EEPROM作为Flash的缓冲，当EEPROM中的数据积累到足够Flash存储器的一个块的数据量后再集中写入到Flash存储器中。当然，对于EEPROM也要采用“磨损平衡”的方法来减少其磨损速度。

再者，由于税控收款机每次操作所生成的数据量很小，但在交易完结之前，数据可能随时需要变更，例如客户在操作过程中可能敲错按键，顾客可能在结帐的最后一刻决定不购买该商品，购买回的发票可能需要分多次分发并录入到税控收款机中，如果把这些数据直接存储在Flash存储器之中，会造成其读写的压力过重，影响使用寿命。因而本发明采用FRAM铁电存储器用来存储使用最频繁的数据或又必须在没有电源供应的情况下加以保存的数据。FRAM铁电存储器是一种擦写寿命更加长的非易失性电可擦写存储器，其擦写寿命达到了上亿次，完全满足实际的使用应用，同时写入速度快，数据的保存不需要外加电能。由于Flash、EEPROM、FRAM的成本依次升高，我们用Flash来存储大量数据，用EEPROM作为存储缓冲数据，用FRAM来存储使用最频繁的数据，又必须在没有电源供应的情况下加以保存的数据。相应的程序软件则在数据的写入方式上保证上述滚动操作的完成。

综上所述，利用EEPROM的缓冲和引入了FRAM存储器，FLASH的擦写寿命得到了大大提高，本方案兼顾了成本、速度、寿命、存储数据的方便性，大大提高了数据存储的可靠性。而且，在本发明中采用FRAM代替了SRAM和电池的方案，提高数据存储可靠性，并且，我们的税务数据通过FRAM缓存了税务或者发票数据，减少了对FLASH的操作次数，增加了FLASH的操作寿命和数据的存储安全性。采用铁电存储器代替SRAM的存储，简化对电池的管理和电源的管理，很有代表性的体现了“简单就是可靠”的设计理念。同时，也很好的对成本进行控制。

附图说明

图1是第一种传统的税控收款机数据存储系统的原理框图；

图2是第二种传统的税控收款机数据存储系统的原理框图；

图3是本发明的原理框图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行一步说明

本发明税控收款机数据存储系统如图3可知：一种税控收款机数据存储系统，所述数据存储系统主要由Flash存储器、EEPROM存储器、FRAM铁电存储器、时间/其他控制单元构成，其中

Flash存储器，用来存储大量数据，在存储过程中，擦写操作依次循环均匀地分布在Flash存储器的每个擦写块上，即当第一次EEPROM中的数据积累到足够Flash存储器的一个块的数据量时就写在Flash存储器的1分区，那下次就写在Flash存储器的2分区，依次写下去，直到写完所有的分区，接着再写在Flash存储器的1分区上，这样依次循环均匀分布，避免操作Flash存储器的时候就频繁地读写某个区域，要求让擦写操作均匀的分布在每个擦写块上，即达到“磨损平衡”；

EEPROM存储器，用来存储缓冲数据，当EEPROM中的数据积累到足够Flash存储器的一个块的数据量后再集中写入Flash存储器的某个擦写块上，Flash存储器的数据写入必须是以“块”为操作单位，EEPROM存储器主要存储主要的信息数据；

FRAM铁电存储器，用来存储使用最频繁的数据或又必须在没有电源供应的情况下加以保存的数据，例如客户在操作过程中可能敲错按键，顾客可能在结帐的最后一刻决定不购买该商品，购买回的发票可能需要分多次分发并录入到税控收款机中，如果把这些数据直接存储在Flash存储器之中，会造成其读写的压力过重，影响使用寿命。因而本发明采用FRAM铁电存储器用来存储使用最频繁的数据，由于FRAM铁电存储器是一种擦写寿命更加长的非易失性电可擦写存储器，其擦写寿命达到了上亿次，完全满足实际的使用应用，同时写入速度快，数据的保存不需要外加电能，因而可以在没有电源供应的情况下加以保存的数据，其中Flash存储器、EEPROM存储器、FRAM铁电存储器分别与MCU中心处理器交换数据信息，时间/其他控制单元主要是对MCU中心处理器进行时钟等控制。

Claims (1)

1、一种税控收款机数据存储系统，其特征在于：所述数据存储系统包括：

Flash存储器，用来存储大量数据，在存储过程中，擦写操作依次循环均匀地分布在Flash存储器的每个擦写块上；

EEPROM存储器，用来存储缓冲数据，当EEPROM中的数据积累到足够Flash存储器的一个块的数据量后再集中写入Flash存储器的某个擦写块上；

FRAM铁电存储器，用来存储使用最频繁的数据或又必须在没有电源供应的情况下加以保存的数据；

其中，Flash存储器、EEPROM存储器、FRAM铁电存储器分别与MCU中心处理器交换数据信息。

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