基于有限寿命存储介质的高速存储装置的制作方法

技术领域：

本实用新型属于高速存储技术领域，涉及一种基于有限寿命存储介质的高速存储装置。

背景技术：
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便携式存储卡如microsd卡和tf卡是基于nandflash储存芯片实现高速大容量存储，因其功耗低体积小数据吞吐率高等特点近年来在数据存储领域得到了广泛的应用。但是nandflash存储单元天生存在坏块问题，且存在一定的读写生命周期，当数据写入比较频繁时(尤其是日志文件，磁盘缓存目录等)，写入次数可能会超过存储卡的存储介质nandflash某块的最大写入擦除次数即超过存储单元寿命次数限制，从而导致nandflash某块损坏，进而导致整个存储文件的失效。所以对于应用nandflash存储介质的系统来说存储寿命不得不考虑在内。

现有的应用较广泛的存储方法是应用fatfs文件系统在微控制器平台进行数据存储操作，fatfs采用链式存储机制，写入数据前寻址每一个空数据簇，写入数据后继续寻址，并将该簇逻辑地址写入fat表中。链式存储的优点在于方便数据插入及删除操作，缺点是容易频繁擦除某物理扇区，使其产生坏块。

技术实现要素：
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本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于有限寿命存储介质的高速存储装置，该装置可以考量存储卡是否可以继续进行可靠存储。

为了解决上述技术问题，本实用新型的基于有限寿命存储介质的高速存储装置包括控制器和存储卡；其特征在于还包括寿命计数器、数值比较器和报警电路；所述的控制器的数据输出端与存储卡连接，控制器的usart接口与寿命计数器连接；寿命计数器的计数值输出端与数值比较器的输入端连接；数值比较器的输出端与报警电路连接。

数值比较器的输出端还与控制器的gpio接口连接。

所述的控制器采用stm32微控制器。

所述的寿命计数器采用74ls90集成计数器。

所述的数值比较器采用74ls85集成数据比较器。

外部数据通过控制器写入存储卡，存储卡每写满一次寿命计数器的计数值加1，寿命计数器的计数值输入数值比较器与设定值比较，当寿命计数器的计数值大于设定值时，数值比较器输出信号控制报警电路发出报警信息，同时使控制器停止向存储卡写入数据。

本实用新型能够对存储卡的使用寿命进行估量，保证存储卡进行可靠存储。

所述的存储卡可以包括0扇区、索引区和至少一个数据区；0扇区内存储索引区地址信息；索引区存放有配置信息表、文件目录表、地址信息表；配置信息表内存放各数据区的开始地址和结束地址；文件目录表内存放数据区内各文件目录及其地址信息；地址信息表存放上一次存储操作的文件目录结束地址标志和数据结束地址标志。

每一次存储操作时，控制器首先读取0扇区内存储的索引区地址信息，然后跳转到索引区读取地址信息表存放的上一次存储操作的文件目录结束地址标志和数据结束地址标志；再跳转到本次存储操作的文件目录存储起始地址和数据存储起始地址，在文件目录表继续存储文件目录，同时在数据区继续存储数据；本次存储操作结束后，根据本次写入的文件目录的条数更新文件目录结束地址标志，同时根据写入的数据长度更新数据区本次存储操作的结束地址标志。

所述的索引区内还可以存储地址信息表擦除次数计数器，地址信息表每更新一次地址信息表擦除次数计数器的计数值加1，该计数值反馈到控制器。

所述的索引区还包括至少一个备份地址信息表；当地址信息表擦除次数计数器的计数值超过设定的寿命值时，通过进行地址转移操作，将上一次存储操作的文件目录结束地址标志和数据结束地址标志更新到备份地址信息表。

所述的数据区可以分为两个分区，即数据块和数据区寿命计数器；数据区每写满一次，数据区寿命计数器的计数值加一，该计数值反馈到控制器。

所述的存储卡还可以包括与数据区数量相应的备份数据区；当数据区的数据区寿命计数器的计数值超过设定的寿命值后，控制器将数据存储到对应的备份数据区。

本实用新型通过控制器与存储卡基于sdio接口建立底层链路，在存储卡中开辟一片空间作为索引区存放设定的配置信息表、文件目录表、地址信息表及存储卡寿命计数器等内容，索引区以外的空间作为数据区。控制器对数据进行按扇区直接存储操作，并且在存储过程中更新文件目录及地址信息表。文件目录和数据区按扇区方式连续写入数据，能够避免索引区和数据区发生某块损坏导致数据无法正确存储。

现有的文件系统存储方式在高速存储时存储卡最小记忆单元容易产生坏块，影响整体的存储效率，并且对于高可靠连续系统的存储，需要对存储单元的使用寿命进行初步的估量，故对比现有技术，本实用新型具有效率高，寿命可估计，存储方式灵活等优点。由于本实用新型应用在stm32平台搭建的数据接收机中，不需要数据插入删除操作，只进行数据写入操作，因此可以进行连续存储。

附图说明：

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的基于有限寿命存储介质的高速存储系统包括控制器、存储卡、寿命计数器、数值比较器和报警电路；所述的控制器的数据输出端与存储卡连接，控制器的usart接口与寿命计数器连接；寿命计数器的计数值输出端与数值比较器的输入端连接；数值比较器的输出端与报警电路及控制器的gpio接口连接。

所述的控制器采用stm32微控制器。

所述的寿命计数器采用74ls90集成计数器。

所述的数值比较器采用74ls85集成数据比较器。

所述的报警电路包括led灯和蜂鸣器。

外部数据通过控制器写入存储卡，存储卡每写满一次寿命计数器的计数值加1；通过数值比较器比较寿命计数器的计数值，当寿命计数器的计数值达到500以上，报警电路报警，指示灯显示为红灯，蜂鸣器响，证明该卡易产生坏块，不适宜继续使用，特别不适于对数据要求精准的无人机电磁接收机使用，此时需要更换新存储卡；同时使控制器停止向存储卡写入数据。

所述的存储卡可以采用普通的存储卡，也可以采用tlc多层结构的nandflash存储卡。存储卡内可以不分区，也可以分成0扇区、索引区、多个数据区及各数据区对应的备份数据区。

所述的0扇区内存储索引区地址信息。

所述的索引区存放有各数据区的配置信息表、文件目录表、地址信息表、至少一个备份地址信息表、地址信息表擦除次数计数器；配置信息表内存放各数据区的开始地址和结束地址；文件目录表内存放数据区内各文件目录及其地址信息；地址信息表存储上一次存储操作的结束地址标志，其中包括上一次存储操作的文件目录结束地址标志和数据结束地址标志；地址信息表每更新一次地址信息表擦除次数计数器的计数值加1。

初始时，文件目录表内存储的所有数据区内各文件目录均为空目录，随着数据的写入，各空目录更新为与写入数据对应的文件目录。用户可根据索引区的配置信息表和文件目录表查看存储的任意数据段数据。

当地址信息表擦除次数计数器的计数值超过500后，可以通过地址转移操作，将上一次存储操作的文件目录结束地址标志和数据结束地址标志更新到备份地址信息表。

本实用新型采用连续扇区存储方式，当所有数据区存储满后，存储卡寿命计数值加1，代表所有数据区完成一次写操作，下一次写入操作用新数据覆盖上一次写操作写入的数据。

外部数据通过控制器写入存储卡。每一次存储操作结束时，地址信息表记录本次存储操作的文件目录结束地址标志和数据结束地址标志。以一个数据区为例，本次存储操作的数据结束地址标志为0021，下一次存储操作时，控制器读取地址信息表的本次存储操作的数据结束地址标志，并自动将起始数据存放到地址0022，后面的数据依次存储到地址0023、0024……，这样可以保证每次执行完写数据后系统再次工作时可以找到本次起始写入位置，实现相对地址连续的写操作。

所述的数据区可以分为两个分区，即数据块和数据区寿命计数器；数据区寿命计数器用于对该数据区写入数据操作次数进行计数，该数据区存储满后，数据区寿命计数值加一；当该数据区寿命计数值达到500以上，证明该数据区易产生坏块，可以使用对应的备份数据区代替该数据区；例如当数据区i的数据区寿命计数值达到500以上后，采用备份数据区i代替数据区i；当数据区ii的数据区寿命计数值达到500以上后，采用备份数据区ii代替数据区ii。