마이크로 컨트롤러의 EEPROM에서웨어 레벨링

예 : ATtiny2313에 대한 데이터 시트 (대부분의 Atmel AVR 데이터 시트와 동일)는 다음과 같습니다.

128 바이트 시스템 내 프로그램 가능 EEPROM 내구성 : 100,000 쓰기 / 삭제주기

프로그램이 일부 구성을 저장하는 데 2 ​​바이트 만 필요하고 다른 126 바이트가 효과적으로 낭비된다고 상상해보십시오. 두 가지 구성 바이트를 정기적으로 업데이트하면 장치의 EEPROM이 마모되어 쓸모 없게 될 수 있습니다. 특정 순간에 EEPROM의 어떤 바이트를 신뢰할 수 없는지 추적 할 수 없기 때문에 전체 장치를 신뢰할 수 없게됩니다.

사용 가능한 128에서 1 또는 2 바이트 만 효과적으로 사용할 때 마이크로 컨트롤러의 EEPROM에서웨어 레벨링을 수행하는 현명한 방법이 있습니까?

내가 일반적으로 사용하는 기술은 데이터 앞에 4 바이트 롤링 시퀀스 번호를 붙여서 가장 큰 숫자가 가장 최근 / 현재 값을 나타내는 것입니다. 총 6 바이트를 제공하는 2 바이트의 실제 데이터를 저장 한 다음 순환 큐 배열을 형성하여 128 바이트의 EEPROM에 대해 21 개의 항목을 포함하고 내구성을 21 배 증가시킵니다.

그런 다음 부팅 할 때 가장 큰 시퀀스 번호를 사용하여 다음에 사용할 시퀀스 번호와 대기열의 현재 꼬리를 모두 확인할 수 있습니다. 다음 C 의사 코드는 초기 프로그래밍시 EEPROM 영역이 0xFF의 값으로 지워져 0xFFFF의 시퀀스 번호를 무시한다고 가정합니다.

struct
{
  uint32_t sequence_no;
  uint16_t my_data;
} QUEUE_ENTRY;

#define EEPROM_SIZE 128
#define QUEUE_ENTRIES (EEPROM_SIZE / sizeof(QUEUE_ENTRY))

uint32_t last_sequence_no;
uint8_t queue_tail;
uint16_t current_value;

// Called at startup
void load_queue()
{
  int i;

  last_sequence_no = 0;
  queue_tail = 0;
  current_value = 0;
  for (i=0; i < QUEUE_ENTRIES; i++)
  {
    // Following assumes you've written a function where the parameters
    // are address, pointer to data, bytes to read
    read_EEPROM(i * sizeof(QUEUE_ENTRY), &QUEUE_ENTRY, sizeof(QUEUE_ENTRY));
    if ((QUEUE_ENTRY.sequence_no > last_sequence_no) && (QUEUE_ENTRY.sequence_no != 0xFFFF))
    {
      queue_tail = i;
      last_sequence_no = QUEUE_ENTRY.sequence_no;
      current_value = QUEUE_ENTRY.my_data;
    }
  }
}

void write_value(uint16_t v)
{
  queue_tail++;
  if (queue_tail >= QUEUE_ENTRIES)
    queue_tail = 0;
  last_sequence_no++;
  QUEUE_ENTRY.sequence_no = last_sequence_no;
  QUEUE_ENTRY.my_data = v;
  // Following assumes you've written a function where the parameters
  // are address, pointer to data, bytes to write
  write_EEPROM(queue_tail * sizeof(QUEUE_ENTRY), &QUEUE_ENTRY, sizeof(QUEUE_ENTRY));
  current_value = v;
}

더 작은 EEPROM의 경우 표준 데이터 유형을 사용하는 대신 약간의 비트 슬라이싱이 필요하지만 3 바이트 시퀀스가 ​​더 효율적입니다.

다음은 버킷과 버킷 당 약 1 개의 오버 헤드 바이트를 사용하는 방법입니다. 버킷 바이트와 오버 헤드 바이트는 거의 같은 마모량을 갖습니다. 현재의 예에서, 128 개의 EEPROM 바이트가 주어지면이 방법은 42 개의 2 바이트 버킷과 44 개의 상태 바이트를 할당하여 약 42 배의 마모 성능을 제공합니다.

방법:

EEPROM 주소 공간을 k 버킷 으로 나누십시오. 여기서 k = ⌊ E / ( N + 1) ⌋와 N = 설정 데이터 어레이 크기 = 버킷 크기, E = EEPROM 크기 (또는,보다 일반적으로는, EEPROM의 개수 이 데이터 구조에 전념 할 셀).

m 바이트 배열을 모두 다음으로 설정하여 디렉토리를 초기화하십시오. K 로, m = 욕실 · K . 장치가 시작되면 현재 항목을 찾을 때까지 디렉토리를 읽습니다. 이는 k와 다른 바이트 입니다. [모든 디렉토리 항목이 k 인 경우 첫 번째 디렉토리 항목을 0으로 초기화 한 다음 계속하십시오.]

현재 디렉토리 항목에 j 가 포함 된 경우 경우 버킷 j 에 현재 데이터가 포함됩니다. 새로운 설정 데이터 항목을 작성해야 할 경우 j +1을 현재 디렉토리 항목에 저장합니다. 그것이 k 와 같으면 다음 디렉토리 항목을 0으로 초기화하고 거기서 시작하십시오.

디렉토리 바이트는 버킷 바이트와 거의 같은 마모량을 가지므로 2 · k > m ≥ k .

( Arduino SE 질문 34189 , EEPROM의 수명을 늘리는 방법에 대한 답변 에서 위의 내용을 수정했습니다 . .)

나는 이것을 위해 롤링 시퀀스 번호를 사용했다 (Peter의 대답과 유사). 큐의 요소 수가 홀수 인 경우 시퀀스 번호는 실제로 1 비트만큼 작을 수 있습니다. 그런 다음 머리와 꼬리는 2 연속 1 또는 0으로 표시됩니다.

예를 들어 5 개의 요소를 롤오버하려면 시퀀스 번호는 다음과 같습니다.

{01010} (0에 쓰기) {11010} (1에 쓰기) {10010} (2에 쓰기) {10110} (3에 쓰기) {10100} (4에 쓰기) {10101} (5에 쓰기)

보유하고있는 EEPROM의 종류와 데이터 크기에 따라 몇 가지 옵션이 있습니다.

1. EEPROM에 개별적으로 지울 수있는 페이지가 있고 1 페이지 이상을 사용하는 경우 사용중인 페이지를 제외한 모든 페이지를 지우고 순환 방식으로 페이지를 재사용하십시오.

2. 한 번에 지워야하는 일부 페이지 만 사용하는 경우 해당 페이지를 데이터 항목으로 분할하십시오. 쓸 때마다 깨끗한 항목을 사용하고 깨끗한 항목이 없으면 삭제하십시오.

"더티 (dirty)"비트를 사용하여 필요한 경우 클린 항목과 더티 항목 사이에 알립니다 (보통, 더티 항목을 추적하는 데 사용할 수있는 0xFF와 다른 1 바이트 이상이 보장됨).

EEPROM 라이브러리가 Arduino와 같은 지우기 기능을 표시하지 않는 경우 알고리즘 # 2에 대한 유용한 트릭 이 있습니다. 첫 번째 EEPROM 항목이 항상 사용되므로 "더티"비트의 값을 읽어서 결정할 수 있습니다. 그런 다음 정리 된 항목이 부족하면 첫 번째 항목부터 다시 시작하여 "더러운"비트를 반전시키고 나머지 항목은 자동으로 "깨끗한"으로 표시됩니다.

불량 페이지를 추적하거나 EEPROM 데이터의 다른 부분을 독립적으로 업데이트하지 않으려는 경우 시퀀스 번호와 카탈로그는 공간을 낭비합니다.