CN1858855A - 一种延长非易失存储器寿命的计数方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种延长非易失存储器寿命的计数方法，该方法包括：A.接收外部的计数信号，根据所接收的计数信号对循环计数队列进行移位操作；B.判断当前循环计数队列中的移位操作是否全部完成，若是，则执行步骤C；否则返回步骤A；C.将循环计数队列中的数值全部设置为初值；读取用于存储计数值的非易失存储器中的数值并对所读取的数值进行计数运算，将运算后的结果存入用于存储计数值的非易失存储器，并返回步骤A。本发明还公开了采用上述计数方法的计数装置。通过应用本发明方案，可以延长计数装置中非易失存储器的使用寿命，并且实现方式比较简单。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件与电路技术领域，特别涉及一种延长非易失存储器寿命的计数方法和装置。
背景技术
计数器用于对事件发生次数的统计或者对时间的连续累计，是较长时间范围内，对特定事件进行连续统计、存储的设备。计数器的一般结构如图1所示，由运算单元101和计数单元102组成。计数单元102由存储器103组成。对于频繁掉电的设备，为了不丢失信息，通常采用非易失存储器件作为二进制的存储单元，如闪存只读存储器(Flash Read-Only memory，FLASHROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)、电擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)等，作为计数器的存储器。相对于EPROM、EEPROM来说，FLASH ROM具有快速擦除/编程的特点，因此使用更加广泛。FLASH ROM器件内置编程电压发生器(ProgrammingVoltage Generator，PVG)，可以产生擦写所需的高电压，擦除的操作实质是向非“1”位通过高电压置“1”，由于电子强制穿透氧化层，致使氧化层不可逆地损耗变薄，直至最终击穿，因而FLASH ROM器件的擦写次数是有限的，一般在10K-1000K次。通常存储单元数值由“0”到“1”的变化属于擦除过程，算作1次写；由“1”到“0”的变化不影响寿命。
如图1所示的计数器的工作流程如下：
步骤a、运算单元101收到计数信号；
步骤b、运算单元101读取计数单元102的存储器103中已存储的数据，并进行统计计数的运算，如累加、递减等；
步骤c、运算单元101将运算后得到的数据存入计数单元102的存储器103中。
当计数器收到下一个计数信号，则重复执行上述三个步骤。
由以上流程可以看出，计数器每计数一次，就要读写存储器一次。通常包括FLASH ROM在内的非易失存储器的擦写寿命都是有限的，如果频繁写非易失存储器，用来存储数据低位的存储器会很快失效，而导致计数器失效。虽然可以通过轮流写入不同的存储器单元来提高存储器的使用寿命，但这样一来就需要在计数器中配置更多的存储器单元，同时软硬件的复杂度也会加大。
专利申请号为0081445.0，发明名称为“延长贮存在非易失存储器中顺序计数器单元寿命的方法与设备”的发明专利，公开了一种可以延长非易失存储器使用寿命的计数方法。该方法采用非易失存储器作为计数器的二进制存储单元，当收到一个计数信号时，从多个二进制存储单元里选出某个二进制存储单元，翻转该选出的二进制存储单元的状态；在收到N个计数器更新信号后，对与多个二进制存储单元分开的一个寄存器增数，对于以后的计数器信号重复上述过程；在每次重复过程期间，平均以同样的次数翻转多个二进制存储单元的每个存储单元；多个二进制存储单元的状态和寄存器值代表任何指定时刻的计数器值。
由于该方法需要开辟内存单元处理计数指针，如果设备发生掉电，内存中存储的数据会丢失且无法恢复，即使从非易失存储器恢复数据，也会影响计数精度，因此不适用于频繁掉电的环境；同时该方法的计算方法复杂，使得计数器的软硬件复杂度增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种延长非易失存储器寿命的计数方法，无须占用多余的非易失存储器，并能延长所使用的非易失存储器的寿命。
本发明方法包括以下步骤：
A、接收外部的计数信号，根据所接收的计数信号对预先设置的循环计数队列进行移位操作；
B、判断当前循环计数队列中的移位操作是否全部完成，若是，则执行步骤C；否则返回步骤A；
C、将循环计数队列中的数值全部置初值；读取用于存储计数值的非易失存储器中的数值并对所读取的数值进行计数运算，将运算后的结果存入用于存储计数值的非易失存储器，并返回步骤A。
较佳地，该方法进一步包括：
D、收到外部的读取计数值命令，读取用于存储计数值的非易失存储器中的值，并将所读取的计数值乘以计数单位得到的结果作为第一计数值；读取当前循环计数队列的数值，并将所读取的数值转换为第二计数值；
E、运算单元将步骤D得到的两个计数值进行计数运算，将运算后的结果作为计数器的计数结果。
较佳地，步骤D中所述将循环计数队列的数值转换为第二计数值的方法为：统计循环计数队列中已进行移位操作的数值的个数，并将所统计的个数作为第二计数值。
较佳地，步骤D中所述将所读取的计数值乘以计数单位为：将所读取的计数值乘以循环计数队列中二进制存储单元的数目。
步骤E中所述的计数运算为加法运算或减法运算。
较佳地，所述设置为初值为：将循环计数队列中所有数值设置为1；
相应步骤A中所述进行移位操作为：
循环计数队列中的数值向高位移动1位，最低位补0；
或者，循环计数队列中的数值向低位移动1位，最高位补0。
所述设置为初值还可以为：将循环计数队列中所有数值设置为0；
相应步骤A中所述进行移位操作为：
循环计数队列中的数值向高位移动1位，最低位补1；
或者，循环计数队列中的数值向低位移动1位，最高位补1。
本发明的另一目的在于，提出一种延长非易失存储器寿命的计数装置，包括由多个非易失存储器构成计数单元，其特征在于，该装置还包括：
循环计数单元，用于接收计数信号，并对所接收的计数信号进行循环计数，在收到设置初始值信号时初始化循环计数的数值；
写判断器，用于判断所接收的循环计数单元的数值，并根据判断的结果向循环计数单元发出设置初始值信号并向运算单元发出写使能信号；
运算单元，根据写使能信号读取计数单元中非易失存储器所存储的计数值并进行计数运算，并将运算后的结果写入计数单元。
较佳地，所述运算单元为包括下述功能的运算单元：读取计数单元中非易失存储器存储的计数值，将读取的计数值乘以计数单元的计数单位得到计数单元的计数值；读取循环计数单元的数值，将读取的数值转换为循环计数单元的计数值；对计数单元的计数值和循环计数单元的计数值进行计数运算。
所述循环计数单元包括：由多个二进制存储单元组成的循环计数队列和用于控制该循环计数队列进行循环移位计数的控制电路。
较佳地，所述组成循环计数队列的二进制存储单元为非易失存储器。
所述写判断器由逻辑判断电路构成。
从以上技术方案可以看出，本发明首先由循环计数队列对计数信号进行计数，当达到循环计数队列的计数最大值时才对计数单元的非易失存储器进行一次写操作，同时循环计数队列中的每个作为二进制存储单元的非易失存储器也只进行一次写操作，这样就大大降低了对非易失存储器写操作的频率，从而延长了非易失存储器的使用寿命，并且实现方式简单，适用于频繁掉电的环境。
附图说明
图1所示为现有技术的计数器装置结构图；
图2所示为本发明的计数器装置结构图；
图3a和3b所示为本发明实施例中计数器进行计数和读数的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。
本发明的计数器可以作为累加器或减法计数器，在以下的说明中都是以累加器为例。计数器的装置结构如图2所示，包括如下部分：
运算单元201，用于接收写判断器204的写使能信号，根据收到的写使能信号读取计数单元202的计数值，并对所读取的计数值实现一定顺序的数字统计计数运算，在本实施例中，计数器作为累加计数器，因此运算单元201进行累加运算；
计数单元202，包括由一组非易失存储器构成的存储单元，用于保存统计计数的结果；
循环计数单元203，由一组非易失存储器按照左高位右低位的顺序构成的循环计数队列和控制电路构成，用于接收外部的计数信号，并对所接收的计数信号进行循环计数。其中，非易失存储器用于存储循环计数队列的数值，其初始值全部为1；控制电路用于控制构成循环计数队列的非易失存储器所存储的数值按照循环移位的逻辑从1变化到0；控制电路还用于当收到设置初始值信号时，将所有非易失存储器所存储的数值全部变为1。循环计数的最大计数值跟构成该循环计数队列的非易失存储器数目相关，本实施例中，循环计数的最大数值等于构成该循环计数队列的非易失存储器数目；
写判断器204：由逻辑判断电路组成，用于根据循环计数单元203的循环计数队列的数值判断是否向运算单元201发出写使能信号。
为了和现有技术计数器的运算单元功能保持一致，本实施例中运算单元201接收外部计数信号，并将所收到的计数信号发送到循环计数单元203；实际也可以由循环计数单元203直接接收外部的计数信号。
本实施例中，循环计数单元203使用2字节，即16个非易失存储器，循环计数单元203的计数过程如表1所示：循环计数队列中所有非易失存储器的初值置为1；每收到一个计数信号，数值右移1位，高位补0；当输入设置初始值信号时，队列中所有非易失存储器的值置为1，即相当于将循环计数队列中的数值重新设置为初始值。
| 计数次数 | 循环计数队列 |
| 0 | 11111111 11111111 |
| 1 | 01111111 11111111 |
| 2 | 00111111 11111111 |
| 3 | 00011111 11111111 |
| …… | … … |
| 12 | 00000000 00000011 |
| 13 | 00000000 00000001 |
| 14 | 00000000 00000000 |
| 15 | 11111111 11111111 |
| 16 | 01111111 11111111 |
| 17 | 00111111 11111111 |
| …… | … … |
表1
上述循环计数单元203每收到一个计数信号之后的移位方式也可以是左移1位，低位补0。
计数单元202的计数单位等于循环计数单元203中所采用的非易失计数器的数目，即为2字节。
写判断器204的工作过程如下：
循环计数单元203中的循环计数队列每进行一次数值移位后，将当前队列中数值发送给写判断器204，如果队列中各个非易失存储器的值都为0，即循环计数队列已完成全部移位操作，则写判断器204向循环计数单元203发出设置初始值信号，并输出写使能信号给运算单元201；如果队列中的数值不全为0，则不输出设置初始值信号和写使能信号。
图2所示的计数器的工作流程如图3所示，包括彼此相互独立的计数工作流程和读数工作流程，其中计数工作流程如图3a所示，包括如下步骤：
步骤301a：运算单元201收到来自外部的计数信号，将所收到的计数信号发送给循环计数单元203；
步骤302a：循环计数单元203收到计数信号后，将循环计数队列中的数值右移1位，高位补0，并将队列中的数值输出到写判断器204；
步骤303a：写判断器204判断循环计数单元203所输入的数值，如果全为0，即循环计数队列已完成全部移位操作，则向循环计数单元203输出设置初始值信号，并向运算单元201输出写使能信号，继续执行步骤304a；如果为其他值，则不输出控制信号并返回步骤301a；
步骤304a：循环计数单元203收到设置初始值信号后，将循环计数队列中各个非易失存储器的值设置为1；运算单元201收到写使能信号，读取计数单元202所存储的值，并将该值加1，即实际的计数值增加16，将加1后的数值写入计数单元202中；执行完毕后，再跳回步骤301a。
上述步骤302a也可以为：循环计数单元203收到计数信号后，将计数队列中的数值左移1位，低位补0，并将队列中的数值输出到写判断器204。
如果在计数过程中需要读取计数器的计数值，则执行如下读数工作流程，如图3b所示，包括以下步骤：
步骤301b：运算单元201收到外部的读取计数值命令，读取循环计数单元203的循环计数队列中的数值并转换为计数值，具体做法是统计循环计数队列中0的数目，即已进行移位操作的存储单元的数值的数目，并将该数目作为循环计数单元203的计数值；读取计数单元202的非易失存储器中存储的数值，并将该数值乘以16作为计数单元202的计数值；这里，可以将计数单元202的计数值和循环计数单元203的计数值分别称为第一计数值和第二计数值。
步骤302b：运算单元201将步骤301b中得到的两个计数值相加，得到的和即为该计数器的计数值。
在上述实施例中，循环计数队列的初值全部设置为1，移位操作为左移1位，低位补0或者右移1位，高位补0；而实际应用中，也可以将循环计数队列的初值全部设置为0，相应地，移位操作为左移1位，低位补1或者右移1位，高位补1。
由以上工作流程可以看出，本发明实施例中采用了2字节也就是16个非易失存储器作为循环计数队列，每计数16次该计数队列中的非易失存储器执行一次写操作，计数单元的最低位也执行一次写操作，这样就大大的减少了对非易失存储器进行写入操作的频率。实际应用中，也可将循环计数队列中非易失存储器的数目设置为其他值。
假设非易失存储器的最大写寿命为216次，若计数单元采用现有技术的计数器通常采用的16个非易失存储器作为存储单元，在非易失存储器同样写入216次的条件下，本发明计数器的最大计数值为Cmax＝(216-1)×24≈106，最大计数次数Countmax＝(216-1)×24＝Cmax≈106；而现有技术的计数器最大计数值和最大计数次数为Cmax＝Countmax＝216＝65535。如果都用来实现时钟计数的功能，本发明的计数器中所使用的非易失存储器的使用寿命是现有技术计数器中非易失存储器的使用寿命的16倍。
减法计数器及其方法的实现可以参照上述累加器的描述得出，故不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1、一种延长非易失存储器寿命的计数方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
A、接收外部的计数信号，根据所接收的计数信号对预先设置的循环计数队列进行移位操作；
B、判断当前循环计数队列中的移位操作是否全部完成，若是，则执行步骤C；否则返回步骤A；
C、将循环计数队列中的数值全部设置为初值；读取用于存储计数值的非易失存储器中的数值并对所读取的数值进行计数运算，将运算后的结果存入用于存储计数值的非易失存储器，并返回步骤A。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
D、读取用于存储计数值的非易失存储器中的值，并将所读取的计数值乘以计数单位得到的结果作为第一计数值；读取当前循环计数队列的数值，并将所读取的数值转换为第二计数值；
E、运算单元将步骤D得到的两个计数值进行计数运算，将运算后的结果作为计数器的计数结果。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤D中所述将循环计数队列的数值转换为第二计数值的方法为：统计循环计数队列中已进行移位操作的数值的个数，并将所统计的个数作为第二计数值。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤D中所述将所读取的计数值乘以计数单位为：将所读取的计数值乘以循环计数队列中二进制存储单元的数目。
5、根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，步骤E中所述的计数运算为加法运算或减法运算。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前，该方法进一步包括：将循环计数队列中所有数值设置为初值。
7、根据权利要求1、2、3、4或6所述的方法，其特征在于，所述设置为初值为：将循环计数队列中所有数值设置为1；
步骤A中所述进行移位操作为：循环计数队列中的数值向高位移动1位，最低位补0；或循环计数队列中的数值向低位移动1位，最高位补0；
或者，
所述设置为初值为：将循环计数队列中所有数值设置为0；
步骤A中所述进行移位操作为：循环计数队列中的数值向高位移动1位，最低位补1；或循环计数队列中的数值向低位移动1位，最高位补1。
8、一种延长非易失存储器寿命的计数装置，包括由多个非易失存储器构成的计数单元，其特征在于，该装置还包括：
循环计数单元，用于接收计数信号，并对所接收的计数信号进行循环计数，在收到设置初始值信号时初始化循环计数的数值；
写判断器，用于判断所接收的循环计数单元的数值，并根据判断的结果向循环计数单元发出设置初始值信号并向运算单元发出写使能信号；
运算单元，用于根据写使能信号读取计数单元中非易失存储器所存储的计数值，并对该计数值进行计数运算，将运算后的结果写入计数单元。
9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述运算单元为还包括下述功能的运算单元：读取计数单元中非易失存储器存储的计数值，将读取的计数值乘以计数单元的计数单位，得到计数单元的计数值；读取循环计数单元的数值，将读取的数值转换为循环计数单元的计数值；对计数单元的计数值和循环计数单元的计数值进行计数运算。
10、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述循环计数单元包括：由多个二进制存储单元组成的循环计数队列和用于控制该循环计数队列进行循环移位计数的控制电路。
11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述组成循环计数队列的二进制存储单元为非易失存储器。
12、根据权利要求9、10或11所述的装置，其特征在于，所述写判断器由逻辑判断电路构成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20061108 |