连续数据储存的轻量级磨损均衡

Cindre鞡

在使用flash时，不管是mcu内部还是外置类似W25Qxx的储存器，在擦除时都会使寿命减少，在常规使用方法下(写一次数据就需读出，擦除，修改，写入)，频繁的擦除操作对flash都不太友好，既然寿命是定植，那就只能减少擦除的次数，看过一些磨损均衡的方案，有的占用资源比较多，有的不太适合小flash使用，于是自己根据其原理写了一个出来。

大致思路：
1.增加一个data head，起到标记头，记录数据长度，简单验证头信息。
2.每次写入数据前，查找最后一个data head，并获取空闲地址，如没有data head，空闲地址就是0。
3.找到空闲地址后，插入data head，紧接着插入数据，然后写入flash。
4.如果当前剩余空间不足以容纳新的数据，则擦除扇区，从头写入。
5.读同步骤2，找到最后一个data head即可。

优势：占用资源少，具备flash读写即可，可以不用整个扇区读出，只需在开始位置获取第一个data head，然后根据head里记录的长度，就能获取下一个data head或者空闲地址。51单片机也能很好的使用。内外flash都可以用。支持新增数据。
劣势：data head如果与用户数据完全一样，就会冲突，后续会增加数据校验，并写入data head，会解决该问题。不支持删除数据。
后续增加多扇区磨损均衡

目前已在GD32，stc51上测试并验证。如果有好的建议我可以学习一下，优化我自己的代码。

下图是第一次写入flash的数据截图，横线是data head，两个圈是第一个数据和最后一个数据


下图是第二次写入flash的数据截图，两个横线分别代表data head，红圈为第二次写入的最后一个数据



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更新版本
支持多个扇区的均衡磨损，data head改为crc校验，对后边的整个数据区进行校验，即使用户数据和data head一样，也不会通过校验
下图第一横线为00 00，代表此扇区已写满，被标记为不可用状态，第二横线为data head


下图第一横线为此扇区未写满，被标记为活动状态，第二横线为data head


新增功能均在GD32，STC51上测试并验证其可行性，内存数据组织结构也是和设计一样。
接下看看如何优化性能
目前的测试时间消耗如下：
GD32F103     - W25Q16模拟总线  - 6+326 - 62ms - 跨扇区124ms @72MHz
GD32F103     - 内部Flash             - 6+326 - 32ms - 跨扇区34ms   @72MHz
STC8H8K64U - 内部Flash             - 6+14   - 32ms - 跨扇区41ms   @22.1184MHz

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更新版本
修改了非连续内存读写不正确的问题。

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更新版本
优化资源占用和性能。
目前的测试时间消耗如下：
GD32F103     - W25Q16模拟总线  - 6+326 - 7ms - 跨扇区69ms @72MHz
GD32F103     - 内部Flash             - 6+326 - 6ms - 跨扇区8ms   @72MHz
STC8H8K64U - 内部Flash             - 6+14   - 3ms - 跨扇区4ms   @22.1184MHz

LcwSwust

有了标记头、数据长度，那就不会与用户数据冲突啊，如同串口通信帧。
只是“查找最后一个data head”时也应按帧处理(知道了数据长度，就跳过去)，不是按字节处理。

Cindre鞡

LcwSwust 发表于 2024-3-14 09:18
有了标记头、数据长度，那就不会与用户数据冲突啊，如同串口通信帧。
只是“查找最后一个data head”时也 ...

比如data head是0xAA 0x01 0x01 0x0AC，如果用户保存的数据和这个一样就会被误认为是data head，不过我已经修改了，会对整个数据块校验，与data head的crc对比，可以排除这个误识别。
最后一个data head，是按帧处理的，跳过这个数据块，获取到空闲地址

jermy_z

这种就是需要耗时间，对减少磨损确实有益

Cindre鞡

jermy_z 发表于 2024-3-14 14:26
这种就是需要耗时间，对减少磨损确实有益

你倒是提供了一个思路，可以优化为只在上电第一次搜索最后一个data head的位置，然后使用变量保存，之后的运行都使用该变量来确定地址，这样时间消耗主要就在上电第一次读写了，之后的读写都没有额外的时间消耗

jermy_z

Cindre鞡 发表于 2024-3-14 15:20
你倒是提供了一个思路，可以优化为只在上电第一次搜索最后一个data head的位置，然后使用变量保存，之后 ...

可以的

Li1069136863

Cindre鞡 发表于 2024-3-14 15:20
你倒是提供了一个思路，可以优化为只在上电第一次搜索最后一个data head的位置，然后使用变量保存，之后 ...

我现在的项目在用这种方法存储，还可以。

Cindre鞡

修改了一些问题

Cindre鞡

Li1069136863 发表于 2024-3-20 08:51
我现在的项目在用这种方法存储，还可以。

我的项目也在用，暂时没发现bug