便携式仪器中现场数据非易失性存储的实现?
【摘 要】 提出了一种在便携式仪器中使用非易失性存储器存储重要数据的方法，以避免在使用ram保存数据时由于电池失效带来的损失；同时，只需简单更换存储芯片，即可实现存储容量的扩增及重要数据的备份。
关键词：非易失性存储，flashrom，单片机
1 引 言
目前使用的测量仪器，大多使用静态或动态ram来存储数据，当系统电源关闭时，采用备用电池对ram芯片供电，以保持所存储的数据。这些存储器均为易失性存储器，一旦备用电池耗尽或其电压下降到一定值，所存储的数据就会丢失；另外，由于外界干扰、电路故障及机械振动导致的接触不良等因素，也会造成电池故障，即使是时间很短的暂时性电池失效，也会损坏所存储的数据。当存储的数据非常重要时，如系统参数、测量参数等，这些关键参数的损坏，将直接影响到后续数据的准确测量。另外，有些数据的取样非常复杂，如地质勘探数据、岩土工程中的土质地质数据等，一旦数据丢失／或损坏，将造成人力物力的浪费，而时间上的延误更会导致巨大的经济损失。
基于上述原因，采用非易失性存储介质，可以很好地解决数据丢失问题。在我们研制的仪器中，采用非常廉价、而且容易购买的29系列flash rom为存储介质，利用其掉电不丢失数据的特性，存储关键参数及重要数据。本文选用atmel公司的at29c020flashrom存储器。
2 at29c020芯片特点及读写时序分析
at29c020芯片容量为256k×8bit，采用5v电压写入，同时兼容ttl和cmos电平，具有较低的功耗：片选选中状态下，工作电流为40ma，非选中状态下，电流仅为100μa。at29c020具有2个8k的保护数据区，可以用特定的数据指令锁定和解锁保护数据区，保护数据区被锁定后，将不允许改写和擦除其中的数据。同时，其它区域的数据也可以采用软件保护，开启数据软件保护后，每次写入数据时，都要在写入数据前加上3字节的写入码，否则一切写入数据将被忽略。at29c020将全部存储空间分为1024个区，每个区含有256个字节。读取数据时与常规存储器类似，读取周期为70ns。读取时序如图1所示。
写入数据时，需按区写入，即一次最多可写入256个字节。先将要写入的数据装入at29c020，再启动写入，写入一个数据区的周期大约为10ms。写入时序如图2所示。
图2中，a8～a17为区地址，装入过程中不应改变。a0～a8为区内字节地址，指定装入字节的地址，装入时，字节地址可以不用按顺序连续增加。装入过程中,或的高电平保持时间t必须小于150μs。若其高电平在保持150μs后仍不变低，则芯片认为数据装入过程结束，启动内部写入时序写入数据，写入周期为10ms。一个数据区内只要有一个字节写入，将导致整个区的数据重写，因此，先将写入数据在缓冲区内凑足256个字节后，再一次性写入。
at29c020中每个字节都可反复擦写10 000次以上。
3 系统设计
主系统采用at89c52单片机为核心处理器，晶振为12mhz。
3．1 接口电路设计
at29c020与一般存储器引脚定义兼容，有18根地址线、8根数据线三根控制线。但是由于其写入时序较特殊，为确保数据读写正确，没有将其直接接入系统总线，而是用p1口的三个i／o口来控制信号。同时，加入74ls373进行地址锁存。具体电路连接如图3所示。
3．2 控制软件设计（1）数据读取
从at29c020中读取数据与普通存储器读取类似，比较简单。根据图1所示，读取一个字节数据程序如下：
（2）数据存储
根据器件要求，需按数据区写入数据。先对写入数据进行组织，放入外部ram中缓存，写入时，从缓冲区中读出256个字节，一次性写入at29c020。写入一个数据区的程序如下：
setbp1．5；
启动写入操作calldelay；
延时20msret
4 结束语
本文提出了一种利用flash rom在线存储重要参数及现场数据的实现方法，以解决传统仪器中存储数据损坏和丢失的问题。此外，存储芯片与系统之间制作成易于插拔的接口，当一片存储器写满后，可拔出并插入另一片空白存储器，继续测量；待测量结束后，可在pc机上一次性读出各存储芯片中的数据，进行后期处理。本系统已成功应用于野外使用的便携式智能仪器的设计中，解决了以往仪器出现的测量数据丢失的问题；同时，使用廉价的flashrom扩增存储容量和备份原始数据，也是一种方便、高效和安全的方法。
这种设计方案也可推广到其它便携式仪器的设计中，具有良好的应用前景。
参考文献
1 马家辰等编．mcs－51单片机原理及接口技术（修订版）．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998，9：156
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基于上述原因，采用非易失性存储介质，可以很好地解决数据丢失问题。在我们研制的仪器中，采用非常廉价、而且容易购买的29系列flash rom为存储介质，利用其掉电不丢失数据的特性，存储关键参数及重要数据。本文选用atmel公司的at29c020flashrom存储器。
2 at29c020芯片特点及读写时序分析
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图2中，a8～a17为区地址，装入过程中不应改变。a0～a8为区内字节地址，指定装入字节的地址，装入时，字节地址可以不用按顺序连续增加。装入过程中,或的高电平保持时间t必须小于150μs。若其高电平在保持150μs后仍不变低，则芯片认为数据装入过程结束，启动内部写入时序写入数据，写入周期为10ms。一个数据区内只要有一个字节写入，将导致整个区的数据重写，因此，先将写入数据在缓冲区内凑足256个字节后，再一次性写入。
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3 系统设计
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3．1 接口电路设计
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3．2 控制软件设计（1）数据读取
从at29c020中读取数据与普通存储器读取类似，比较简单。根据图1所示，读取一个字节数据程序如下：
（2）数据存储
根据器件要求，需按数据区写入数据。先对写入数据进行组织，放入外部ram中缓存，写入时，从缓冲区中读出256个字节，一次性写入at29c020。写入一个数据区的程序如下：
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4 结束语
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