[发明专利]一种嵌入式系统的参数存储机制

说明书

本发明公开了一种嵌入式系统的参数存储机制，包括：抽象层接口，读写完整性，实时性能，重复写入过滤和缺省参数自动生成。根据权利书要求1所述的参数存储机制，其特征在于：1）将一组配置参数放置在一个地址连续的结构化内存块中，应用程序在读写配置参数的时候直接访问内存块中的成员变量，解决了实时性问题；2）在存储介质上指定两个地址不重叠的存储区域，通过一个带有CRC校验字段的控制头部，将内存块映射到存储介质上的两个存储区域；3）仅在系统初始化的时候从存储介质加载数据至内存块，系统主循环中仅执行内存块到存储介质的单向写入；4）数据写入以存储区域为单位，永远有一个存储区域处于备份状态，解决了可靠性问题。

技术领域

本发明涉及一种嵌入式系统的配置参数存储机制，无需借助操作系统的实时调度功能即可解决少量配置参数的实时写入和数据完整性问题，主要用于没有操作系统的低端小型单片机系统的参数配置，属于嵌入式软件设计领域。

背景技术

在8051，MSP430和ARM等单片机嵌入式系统中，经常需要在运行的过程中保存一些用户通过串口，网络或者人机界面设定的配置参数。参数的正确写入非常关键，如果没有写入或者写入信息不完整将会给系统的运行带来不利的影响。嵌入式系统的板载存储介质比较常见的是 FRAM，E2PROM 和 Flash 这三种。第一种介质 FRAM 具有速度快，延迟小，可靠性高的优点，是一种非常理想的参数存储介质，但是其制作工艺复杂，容量比较小，成本比较高，性价比不高，仅用在某些关键业务中；大多数嵌入式系统仍然是采用比较廉价的E2PROM 和 Flash，特别是随着手机，数码相机等个人消费电子产品的高速发展，极大地普及了 Flash 存储介质的使用，从而显著地降低了 Flash存储介质的单位比特成本；而且Flash存储芯片大多使用 SPI 总线接口，带宽通常在几十Mbps，而E2PROM通常是采用I2C总线接口，带宽通常不超过 400Kbps，因此在很多实时性要求比较高的嵌入式系统中，Flash存储介质有逐步取代 E2PROM的趋势。但是在没有嵌入式操作系统的支持下，使用这两种存储介质会面临下述问题：

（1）这两种存储介质都存在写入忙的状态，Flash介质在写入之前还有一个必须的擦除的操作，其忙的时间通常为几十毫秒甚至上百毫秒，这对于实时性要求比较高的嵌入式系统比如无线电收发而言是不可接收的，超过1ms的系统卡顿就会导致报文接收失败；

（2）在写入参数的过程中，还可能会发生系统突然断电或者重新上电的行为，如果参数写入一半的过程中，恰好发生了系统复位或者重启等操作，数据的完整性就会遭到破坏，此时需要一种数据备份机制；

（3）在系统上电的过程中，由于电源抖动或者上电不稳，而此时处理器又已经完成了引导，进入参数加载阶段，有可能会导致参数加载错误，此时需要一种错误侦测机制和数据恢复手段；

（4）系统在出厂的时候或者被客户现场重置之后，配置参数也会被完全清除，存储介质中的数据也是完全无效的。在产品批量生产的时候，依靠人工预设每一套系统的默认参数需要耗费大量的时间，而且还容易出错，此时也需要一种机制来提供一套默认的参数以配置系统的运行；

（5）E2PROM 和 Flash 介质还存在写操作寿命的限制，超过了一定的次数，就会导致擦写疲劳，出现不可逆的永久性损坏，从而再也无法可靠的存储数据。应用程序由于状态逻辑的驱动，在某些情况下会频繁的刷新配置参数，有的成员变量的数值实际上是没有改变的，因此大量重复的写操作会降低存储器的使用寿命，此时需要一种机制来过滤掉那些无效的请求，只执行真正有效的操作。

发明内容

为了解决8051，MSP430和ARM等没有实时操作系统的嵌入式系统中配置参数的性能及可靠性问题，本方法提出了一套机制，可实现读写实时性强，数据完整性好，能过滤无效的重复写入请求，延长存储器使用寿命效果，并能为系统自动生成缺省的配置参数，减少批产时候的手工配置工作量，具体方法如下：