一种FLASH存储器擦写方法技术

本发明专利技术公开了一种ＦＬＡＳＨ存储器擦写方法，包括以下步骤：（１）设置数据帧结构，每一数据帧内含有８倍数的字节数，存储区域分为Ｎ页；（２）选定最后一个所述数据帧所在页为当前页，若该页已写满则转入下一页Ｉ，将Ｉ页设为当前页，当所述Ｉ页为存储区域中的Ｎ－１页时，Ｉ＋１页为０页；（３）写入数据；（４）当前页Ｉ被写满后，转入下一页，并重新设定该页为当前页Ｉ，选择擦除第Ｉ－１页或第Ｉ＋１页内容的两种擦除方式中的一种，执行擦除；（５）在正常工作过程中，重复步骤（３），直至当前页为第Ｎ－１页，所述第Ｉ＋１页为０页；在重新上电后，重复步骤（２）。本发明专利技术通过选用两种擦除方式，实现每个存储单元完全均衡的擦写，延长ＦＬＡＳＨ的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种存储介质的擦写方法，具体涉及一种FLASH存储器的擦 写方法，适用于擦写频繁的嵌入式测量和控制系统中的FLASH存储器。
技术介绍
当前，嵌入式微控制器MCU在电子测量和控制领域得到了广泛的应用，而 在嵌入式测量和控制系统中，通常有一些系统状态数据、运行参数或测量数据 需要保存在非易失性存储器中。FLASH存储器是一种在EPROM和EEPROM的制造技术基础上发展起来 的一种可擦除、非易失性存储元件，由于它具有功耗低、擦写速度快、价格便 宜的特点，在嵌入式系统中得到了越来越多的应用。嵌入式系统中使用的FLASH 存储器有两种， 一种是在MCU之外扩展的FLASH芯片，通常是用串行通信方 式实现读、写和擦除操作的；另外一种是MCU内部集成的FLASH存储器，通 过按一定步骤设置内部寄存器来完成擦除和写入操作。FLASH存储器的擦写次数是有一定限制的，也就是说它有一定的使用寿命。 专门的FLASH芯片，擦写次数可达10万次而MCU内部集成的FLASH存储 器，擦写次数一般仅为l万次。由于FLASH存储器的擦写次数是有限的，如果 频繁地擦写FLASH存储器的某个固定区域，就会使该区域在较短的时间内达到 使用寿命，从而降低了 FLASH存储器的使用寿命，以至于影响整个系统的使用 寿命。为延长FLASH存储器使用寿命，可采取的措施主要是将数据平均地写到用 来存储数据的整个FLASH存储区域，避免在某些存储区域频繁地擦写，确保在 整个系统的使用寿命期内，FLASH存储器不会达到它的使用寿命。在有操作系统和文件管理系统的电子产品中，FLASH存储器作为大容量文 件存储器，可以采用较复杂的算法来均衡FLASH存储器的擦写，延长它的使用 寿命，如磨损均衡算法等。而在如上所述的嵌入式测量和控制系统中，通常没有操作系统和文件管理系统，而且用来存储数据的FLASH存储器容量也比较 小， 一般只有几K到几十K字节，因此不可能采用较复杂的算法来管理。具体 来说，若仅仅将数据平均地写到小容量的FLASH存储区域内，在正常连续写入 MCU中的情行下，不采用复杂的算法也是可以实现的，但是嵌入式仪器仪表在 不使用时通常会关闭电源，或在使用过程中出现掉电现象，在重新上电工作后 需要知道上次正常工作或掉电前写入的有效数据在FLASH存储器中的存储位 置，即有效数据区的起始地址和结束地址(至少需要知道结束地址)，这就需要在 FLASH存储器中有几个固定单元用来保存这些地址，否则无法实现平均写入的 目的。如此一来，这些用于保存地址的单元还是会被频繁地擦写，会首先达到 擦写饱和值，从而影响到整个存储芯片的寿命。因而，如上所述的平均写入内 容的方法，并不能从根本上解决延长FLASH存储器使用寿命的问题。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种能够延长嵌入式系统中FLASH存储器使用寿命的 FLASH存储器擦写方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种FLASH存储器擦写方法， 包括以下步骤(1) 设置数据帧结构，每一数据帧内含有8倍数的字节数，复数个数据帧 组成存储区域内的一页，所述存储区域划分为N页，编号0页 (N-l)页；(2) 选定最后一个所述数据帧所在页为当前页，若该页已写满则转入下一 页I,将I页设为当前页，当所述I页为存储区域中的N-l页时，1+1页为0 页；(3) 写入数据；(4) 当前页I被写满后，转入下一页，并重新设定该页为当前页I，选择 擦除第1-1页或第1+1页内容的两种擦除方式中的一种，执行擦除；(5) 在正常工作过程中，重复步骤(3)，直至当前页为第N-l页，所述第1+1 页为O页；在重新上电后，重复步骤(2)。上述技术方案中，步骤(l)中所述数据帧结构可包含起始字、数据域和结束 字，还可加入校验字，以便对写入数据正确性的检测，各字节组合构成8的倍数，以避免数据帧跨页存储。将FLASH存储器的存储空间划分成N页，编号 为0页 (N-1)页，每一页内可存储若干个数据帧，最后一个数据帧所在的页 称为当前页，在当前页内写入数据，写满一页后执行步骤(4)中的擦除，擦除方 式分为两种，根据存储数据需要保存周期的长短选择① 要保存的数据只有一个数据帧的，选择擦除第I-1页。在FLASH存储 器的数据存储区中始终只有一个页(当前页I)保存有数据，其它页都是空的。 使用时，当前页(假设是第1-1页)写满后，在数据帧第一次正确写入下一页(第 I页)后，马上就把当前页(第1-1页)数据擦除，而写入第一个数据帧的页(第I 页)成为新当前页。从第0页到第N-l页轮流成为当前页，第N-1页写满后， 下一个写入的页重新回到第0页，这样不断循环使用，就使得数据存储区的每 个存储单元得到完全均衡的擦写；② 要保存尽量多的数据帧，选择擦除第I+1页。在FLASH存储器的数据存储区中除第一轮循环时会有多个空页存在，从第二轮循环开始，始终只有当前页后面的一页是空的，其它页都会存有数据， 一共可以保存N-1页数据。使用时，当前页(假设是第1-1页)写满后，在数据帧第一次正确写入下一页(第I页)后，这个写入第一个数据帧的页(第I页)就成为当前页，然后擦除新当前页(第I页)之后的一个页(第1+1页)。这样数据存储区不断循环使用，使得每个 存储单元得到完全均衡的擦写。在所述步骤(5)中，所谓正常工作，是指在一次上电后的循环擦写操作，在 这个过程中没有出现关电、掉电等中断操作的现象，FLASH存储器保持正常 的擦写工作，那么重复步骤(3)实现循环；而当出现中断现象(包括掉电、重启 等)，那么需要从步骤(2)开始重复，以找到当前页，继续写入数据，如此在失 电后FLASH存储器亦能找到上次写入的页位置，而非从新开始，实现均衡擦 写，延长FLASH的使用寿命。上述技术方案中，所述数据帧结构依次包括起始字、数据区域、结束字及 校验字，所述结束字与校验字之间设置补偿字，使所述数据帧的字节数为8 的倍数。起始字、结束字为一或二个字节，可采用除FFH之外的特定十六进 制数，比如55H、 AAH或AA55H等，其作用是保证一帧数据的完整性；数据 域是要保存的具体数据，至少一个字节；校验字是它前面所有字节的校验码，可以采用l字节的CHECKSUM校验码或2字节的CRC16校验码，其作用是 保证写入数据的正确性。当由这四部分数据组成的数据帧的字节数不是正好为 8的倍数时，在结束字和校验字之间插入补偿字FFH，使得整个数据帧的字节 数等于8的倍数。另一种方法是，在校验字之后到下一个8的倍数的地址之前的这些字节就 不再用来存储数据，下一次数据帧从下一个8的倍数的地址开始写入。进一步的技术方案是，所述步骤(3)之前先确定当前页中写入数据的帧位置， 根据数据帧结构査找出该当前页中的最后一帧完整帧，并以该帧的下一帧的地 址作为写入数据的起始地址，然后执行步骤(3)写入数据。数据帧在写入过程中，发生意外掉电情况时，会出现一个数据帧没有完整写入FLASH存储器，再上电 后找到的最后一帧数据就不会是完整的数据帧，它不会同时有正确的起始字和 结束字，这通过对起始字和结束字的比较就可以判断出来。由于在写入数据帧 时，通过校验保证了写入的正确性，之后才会进行擦除操作，所以存储的数据 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＦＬＡＳＨ存储器擦写方法，包括以下步骤：　（１）设置数据帧结构，每一数据帧内含有８倍数的字节数，复数个数据帧组成存储区域内的一页，所述存储区域划分为Ｎ页，编号０页～（Ｎ－１）页；　（２）选定最后一个所述数据帧所在页为当前页， 若该页已写满则转入下一页Ｉ，将Ｉ页设为当前页，当所述Ｉ页为存储区域中的Ｎ－１页时，Ｉ＋１页为０页；　（３）写入数据；　（４）当前页Ｉ被写满后，转入下一页，并重新设定该页为当前页Ｉ，选择擦除第Ｉ－１页或第Ｉ＋１页内容的两种擦除方式 中的一种，执行擦除；　（５）在正常工作过程中，重复步骤（３），直至当前页为第Ｎ－１页，所述第Ｉ＋１页为０页；在重新上电后，重复步骤（２）。

【技术特征摘要】
1. 一种FLASH存储器擦写方法，包括以下步骤(1)设置数据帧结构，每一数据帧内含有8倍数的字节数，复数个数据帧组成存储区域内的一页，所述存储区域划分为N页，编号0页～(N-1)页；(2)选定最后一个所述数据帧所在页为当前页，若该页已写满则转入下一页I，将I页设为当前页，当所述I页为存储区域中的N-1页时，I+1页为0页；(3)写入数据；(4)当前页I被写满后，转入下一页，并重新设定该页为当前页I，选择擦除第I-1页或第I+1页内容的两种擦除方式中的一种，执行擦除；(5)在正常工作过程中，重复步骤(3)，直至当前页为第N-1页，所述第I+1页为0页；在重新上电后，重复步骤(2)。2. 根据权利要求1所述的FLASH存储器擦写方法，其特征在于所述 数据帧结构依次包括起始字、数据区域、结束字及校验字，所述结束字与校验 字之间设置补偿字，使所述数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆晓峰，王宜怀，刘晓升，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]