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IC卡數(shù)據(jù)循環(huán)存儲(chǔ)及文件管理
摘要:一種I2C總線型EEPROM存儲(chǔ)器,在數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中,用來保存當(dāng)前時(shí)刻以前一段時(shí)間內(nèi)的多組數(shù)據(jù)。使用時(shí)設(shè)計(jì)成首尾地址相接的環(huán)型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)文件的循環(huán)存儲(chǔ)。文章介紹循環(huán)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)、循環(huán)存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方法以及文件管理的過程;指出該方法的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞:EEPROM循環(huán)存儲(chǔ)I2C總線IC卡
絕大多數(shù)的IC卡采用的都是I2C總線型的EEPROM存儲(chǔ)器。在現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中,經(jīng)常需要保存的是當(dāng)前時(shí)刻之前一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)。由于EEPROM單字節(jié)寫入時(shí)間太長,不易采用數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中內(nèi)整體位置移動(dòng)的方法管理;而單純采用自存儲(chǔ)器頂端向下順序?qū)懭氲姆椒ǎ瑫?huì)出現(xiàn)存儲(chǔ)器寫滿的現(xiàn)象。為解決這個(gè)問題,我們?cè)O(shè)計(jì)了環(huán)型存儲(chǔ)的管理方法,使用首尾相接的存儲(chǔ)環(huán),配合以目錄管理功能,完成順的循環(huán)寫入,實(shí)現(xiàn)了EEPROM存儲(chǔ)器內(nèi)文件的的高效保存和管理。
1存儲(chǔ)器及文件目錄結(jié)構(gòu)
這里以1片4KB的I2C總線型EEPROM為例。微處理器采用Atmel的AT89S52;EEPROM的0000H~003FH作為IC卡內(nèi)文件的目錄管理區(qū),為直線結(jié)構(gòu);目錄區(qū)最多可以記錄30個(gè)數(shù)據(jù)文件。存儲(chǔ)器及目錄結(jié)構(gòu)如圖1所示。0040H~0FFFH設(shè)計(jì)成首尾相接的環(huán)型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),用來作為文件存儲(chǔ)區(qū)。數(shù)據(jù)文件從0040H處開始依次記入,每寫入一個(gè)字節(jié),地址指針自動(dòng)加1,然后判斷該指針是否到了存儲(chǔ)環(huán)的交界處。地址過界,即地址大于0FFFH時(shí),將寫入地址指針再修改成0040H,將最早形成的文件記錄自動(dòng)覆蓋掉。AT89S52內(nèi)部RAM的40H~7FH作為EEPROM文件目錄區(qū)的映像,系統(tǒng)復(fù)位后由單片機(jī)將EEPRM中0000H~003FH的內(nèi)容讀出并記入到該映像區(qū)。每一組現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為一個(gè)記錄文件輸入后,單片機(jī)都要及時(shí)修改目錄映像中當(dāng)前文件的結(jié)束地址。每建立一個(gè)新文件記錄,映像區(qū)整個(gè)數(shù)據(jù)都要向地址增大方向移動(dòng)2個(gè)字節(jié),超出7DH的自動(dòng)丟棄。新建立的文件首位地址記入40H~43H,最后將該映像再重新寫回到EEPROM目錄區(qū)。文件目錄中只有當(dāng)前文件記錄了起始地址和結(jié)束地址。當(dāng)前文件的起始地址是前一文件結(jié)束地址的下一個(gè)地址,因此在前文件只記錄其起始地址。目錄區(qū)沒有文件的空間用#0FFH填充。另外,每一個(gè)文件的長度不應(yīng)超過文件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的總長度。單個(gè)文件的長度越短,存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)的文件數(shù)越多。存儲(chǔ)器的大小可視一般記錄文件和系統(tǒng)要求而定。
2存儲(chǔ)器清除及文件建立
在IC卡第一次使用之前,首先應(yīng)該通過功能程序?qū)⒖▋?nèi)目錄管理區(qū)清空,即將0000H~003DH寫入#0FFH.。003EH寫入#00H,表示卡內(nèi)沒有文件。003FH寫入自定義的卡編寫,這一過程需要0.6s完成。只有使用經(jīng)過初始清除處理的IC卡,才能保證后續(xù)文件建立和數(shù)據(jù)寫入的正確性。
文件的建立依賴于系統(tǒng)的功能指令。當(dāng)系統(tǒng)得到建立新文件的指令時(shí),立即啟動(dòng)新文件建立程序,完成文件起始地址配置以及目錄區(qū)管理,具體過程見圖2。
圖2
3文件寫入及目錄管理
文件數(shù)據(jù)的寫入按照I2C總線規(guī)約逐字節(jié)寫入。特殊之處在于,每寫完一個(gè)字節(jié)之后,地址指針加1,調(diào)整后的指針如果超過0FFFH,則重新高速為0040H,這將意味著“吃掉“(覆蓋掉)最早建立的文件或其它在前文件。這里,通過目錄管理了程序找出被“吃掉”的文件,并將從目錄中刪除。由于在所選用存儲(chǔ)時(shí)已經(jīng)有效使存儲(chǔ)空間遠(yuǎn)大于單個(gè)文件的長度,因此不會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)文件“吃掉”自身的情況。只有當(dāng)多個(gè)文件的總長度超過存儲(chǔ)空間時(shí),才會(huì)出現(xiàn)在前文件被“吃掉”的現(xiàn)象。不過,被吃掉的文件永遠(yuǎn)是最早形成的文件,是按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)可以丟棄的文件。
目錄管理的主要功能是:實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)IC卡內(nèi)實(shí)際文件的數(shù)量,記載新建立的文件,及時(shí)刪除已經(jīng)被覆蓋掉的文件。文件檢索過程只有目錄映像區(qū)進(jìn)行,根據(jù)文件目錄映像區(qū)的結(jié)構(gòu),讀出所有已記錄的在前文件的地址,與當(dāng)前文件地址比較。如果所檢查的在前文件地址進(jìn)入當(dāng)前文件首尾地址范圍內(nèi),則認(rèn)定為該文件已經(jīng)被當(dāng)前文件覆蓋,應(yīng)用從目錄中刪除。
由于存儲(chǔ)器空間被安排成環(huán)狀結(jié)構(gòu),會(huì)出現(xiàn)當(dāng)前文件的結(jié)尾地址大于開始地址的情況,因此不能簡單地根據(jù)地址的絕對(duì)大小判斷覆蓋問題?紤]到單一文件的長度遠(yuǎn)小于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)空間,以及目錄映像區(qū)文件次序的前后排列關(guān)系,我們采取自前一文件到最早文件的次序檢索方法。如果遇到某個(gè)文件被覆蓋,則后續(xù)文件一定被覆蓋。由于在前文件的起始地址存在大于或小于當(dāng)前文件結(jié)尾地址的情況,因此應(yīng)分兩種情況進(jìn)行分析,統(tǒng)計(jì)出有效文件的數(shù)量并找到到被覆蓋的文件,將其從目錄中刪除,過程見圖3。R2為文件數(shù)量計(jì)數(shù)器,初值為零。
圖3
結(jié)語
EEPROM循環(huán)寫入的方法避免了大塊數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器內(nèi)移動(dòng)的問題,同時(shí)消除了存儲(chǔ)器寫滿后影響后續(xù)寫入的問題,充分使用了存儲(chǔ)空間;文件檢索和目錄修改在RAM映像區(qū)完成,加快了程序運(yùn)行速度。循環(huán)寫入方案在運(yùn)達(dá)公司一種記錄棋譜的電子棋盤中已經(jīng)得到了應(yīng)用,實(shí)用可靠。此方法在類似產(chǎn)品或記錄設(shè)備中具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用價(jià)值。
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