一种基于冗余容错机制的数据存储方法与流程

本发明涉及水下滑翔机数据存储方法，属于数据存储领域。

背景技术：

水下滑翔机是一种将浮标、潜标技术与水下机器人技术相结合而研制出的一种无外挂推进装置、依靠自身浮力驱动的新型水下移动观测平台，其具有低噪声、低能耗、投放回收方便、制造成本和作业费用低、作业周期长、作业范围广等特点，已逐渐成为一种通用的水下监测手段。水下滑翔机主要功能包括海洋环境参数测量功能、自主滑翔运动控制功能、测量路径规划功能、测量数据存储与远距离传输功能等。水下滑翔机的应用可有效提高海洋环境的空间和时间观测密度，增强海洋环境的综合监测能力。由于水下滑翔机长时间对海洋环境参数进行测量，因此水下滑翔机控制器要求具有大容量、高可靠的数据存储,研究高可靠的数据存储方法，对水下滑翔机技术发展具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述问题，本发明提出一种基于冗余容错机制的数据存储方法，作为控制器数据存储重要组成部分，为水下滑翔机数据存储提供了重要保障。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于冗余容错机制的数据存储方法，包括以下步骤：

1)微处理器将数据帧存储到第一SD卡存储电路；

2)微处理器回读第一SD卡存储电路的数据帧，并将回读的数据帧的数据进行校验得到该数据帧新的校验位；将新的校验位与该数据帧的原校验位进行比较；若不相等，则第一SD卡存储电路故障；否则，第一SD卡存储电路存储成功；

3)重复若干次步骤1)～2)，若每次第一SD卡存储电路都故障，则微处理器将数据帧存储到第二SD卡存储电路；否则第一SD卡存储电路存储数据帧。

所述数据帧包括传感器数据位和校验位。

所述校验为CRC校验。

所述微处理器将数据帧存储到第一SD卡存储电路包括以下步骤：

微处理器发出低电平使能第一SD卡存储电路；

通过选定的地址将数据帧发送至第一SD卡存储电路进行储存。

所述微处理器回读第一SD卡存储电路通过原来的地址回读。

所述微处理器将数据帧存储到第二SD卡存储电路包括以下步骤：

微处理器发出高电平关闭第一SD卡存储电路，并发送低电平使能第二SD卡存储电路；然后微处理器对第二SD卡存储电路进行数据存储，具体步骤如下：

6-1)微处理器将数据帧存储到第二SD卡存储电路；

6-2)微处理器回读第二SD卡存储电路的数据帧，并将回读的数据帧的数据进行校验得到该数据帧新的校验位；将新的校验位与该数据帧的原校验位进行比较；若不相等，则第二SD卡存储电路故障；否则，第二SD卡存储电路存储成功；

6-3)重复若干次步骤6-1)～6-2)；若每次第二SD卡存储电路都故障，则发送故障信息至微处理器；否则，存储第二SD卡存储电路数据帧。

所述校验为CRC校验。

微处理器通过相同的地址进行回读和发送。

本发明具有如下有益效果及优点：

1.实现电路简单、硬件成本低。基于冗余容错机制的水下滑翔机数据存储方法采用SD卡作为存储介质代替传统FLASH存储方式，降低硬件成本，该方法采用双SD卡存储结构，电路结构简单，易于实现。

2.可靠性高。数据存储选用冗余容错机制方法，首先将数据帧存储到主SD卡中，其中数据帧包括数据位和校验位；然后微处理器对主SD卡进行数据回读，将数据帧的数据位重新计算校验位，与数据帧的校验位进行比较,对数据存储进行诊断，若存储数据发生错误，同理再次向主SD卡相同的地址重新写入数据帧，若3次主SD卡存储数据都发生故障，则将数据帧采用相同的方法写入从SD卡中，提高数据存储的可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2(a)是本发明的具体实施例中数据存储电路示意图一；

图2(b)是本发明的具体实施例中数据存储电路示意图二；

图2(c)是本发明的具体实施例中数据存储电路示意图三；

图3是本发明的数据存储方法工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

从功能上来说，利用基于冗余容错机制技术，采用双SD卡存储结构，首先将一帧数据存储到主SD卡中，其中数据帧包括数据位和校验位；然后对主SD卡进行数据回读，将数据帧的数据位重新计算校验位，与数据帧的校验位进行，若相等则说明数据存储正确，若比较结果不相等则说明数据存储不正确，同理再次向主SD卡相同的地址重新写入数据帧，若3次主SD卡存储数据都发生故障，则将数据帧采用相同的方法写入从SD卡中。为数据存储正常工作提供了重要保障，提高其安全性和可靠性。

从系统结构上来说，本发明包括SD卡1存储电路、SD卡2存储电路、微处理器,微处理器通过SPI总线接口与SD卡1存储电路和SD卡2存储电路相连,通过片选1信号与控制SD卡1存储电路相连、片选2信号与SD卡2存储电路相连,微处理器利用SPI总线实现对SD卡1和SD卡2的数据存储与读取，实现数据存储。

本发明涉及以下两项关键技术：

1)数据存储的冗余技术。本发明采用双SD卡结构，首先将采集数据存储到主SD卡中，若主SD卡发生故障时，将采集数据存储到从SD卡中，提高数据存储可靠性。

2)数据存储的容错技术。首先，本发明将数据帧存储到主SD卡中，其中数据帧包括数据位和校验位；然后对主SD卡进行数据回读，将数据帧的数据位重新计算校验位，与数据帧的校验位进行，若相等则说明数据存储正确，若比较结果不相等则说明数据存储不正确，同理重复3次向主SD卡相同的地址重新写入数据帧，允许主SD卡发生3次存储错误，高水下滑翔机的数据存储可靠性。

如图1所示，本发明基于冗余容错机制的水下滑翔机数据存储方法包括：SD卡1存储电路、SD卡2存储电路、微处理器。

如图2(a)～图2(c)所示，微处理器选用STM32F407V微处理器，SD卡1存储电路主要包括SD卡J1，SD卡2存储电路主要包括SD卡J2。STM32F407V处理器的SPI1总线控制器的PA5(SD_SPI_SCK)、PA6(SD_SPI_MISO)、PA7(SD_SPI_MOSI)与SD卡J1的SCLK(SD_SPI_SCK)、DO(SD_SPI_MISO)、DI(SD_SPI_MOSI)连接；STM32F407V处理器的SPI1总线控制器的PA5(SD_SPI_SCK)、PA6(SD_SPI_MISO)、PA7(SD_SPI_MOSI)与SD卡J2的SCLK(SD_SPI_SCK)、DO(SD_SPI_MISO)、DI(SD_SPI_MOSI)连接。STM32F407V处理器的SPI1总线控制器的PB0(SD1_CS)与SD卡J1的CS(SD1_CS)连接；STM32F407V处理器的SPI1总线控制器的PB1(SD2_CS)与SD卡J2的CS(SD2_CS)连接。微处理器通过SPI1控制器与SD卡1、SD卡2进行通信，利用SD1_CS、SD2_CS决定SD卡是否使能。

如图3所示，微处理器利用CRC将采集数据计算校验位，由采集数据和校验数据组成一帧数据。首先微处理器将PB0(SD1_CS)引脚由高电平变成低电平，使能SD卡1存储电路。微处理器利用SPI1控制器，将数据帧存储到SD卡1存储电路中；微处理器回读SD卡1存储电路的数据帧，并将回读数据重新计算CRC校验位，与数据帧中的CRC校验位进行比较；若比较结果相等，则说明微处理器的SD卡1存储电路的存储数据正确；若比较结果不相等，则说明微处理器的SD卡1存储电路的存储数据不正确。微处理器继续以上述方式对SD卡1存储电路进行操作。若SD卡1存储电路连续3次产生存储数据错误，则数据SD1存储电路发生故障，已经不能正常工作。微处理器将PB0(SD1_CS)由低电平变成高电平，关闭SD卡1存储电路，将PB1(SD2_CS)由高电平变成低电平，使能SD卡2存储电路，微处理器对SD2存储电路进行数据存储操作。微处理器同理对SD卡2进行数据存储。

基于冗余容错机制的数据存储方法，利用容错机制，通过数据回读与校验位进行比较，提高数据存储的正确性，利用双SD卡冗余结构，当其中一个SD卡存储发生故障时，微处理器可以将采集数据存储到另外一个SD卡中，提供数据储存的可靠性。