一種溫濕度傳感器的記錄數(shù)據(jù)保存方法

最原始的數(shù)據(jù)記錄都是依靠人工去完成的，每隔一段時間記錄一次數(shù)據(jù)。在科學實驗室里，科技人員經(jīng)常拿著筆和紙記錄當時觀察的數(shù)據(jù)，這種工作既單調(diào)又枯燥，還不能及時。于是人們想到一種辦法，讓機器來定時采集和記錄，然后將采集的數(shù)據(jù)保存到FLASH中。當我們需要的時候，再從FLASH中讀出來，供我們使用。可見，機器記錄數(shù)據(jù)既保證了實時性和效率，還節(jié)省了人工成本。

我們先回顧一下人工記錄的方法：先在一張空白的紙上制作一個表格，里面有：序號，內(nèi)容，時間，簽字人姓名，核驗時間。同理、機器記錄也需要首先要有一個空白的數(shù)據(jù)記錄區(qū)，而且掉電再上電還要保證數(shù)據(jù)繼續(xù)存在。于是我們會很快想到FLASH存儲器，F(xiàn)LASH通常有兩種：I2C通訊的EEPROM和SPI通訊的FLASH。EEPROM最大的分區(qū)為頁，限制了EEPROM的容量擴展；其次跨頁寫入時，EEPROM需要發(fā)送重啟條件；再次I2C抗干擾能力差。SPI通訊的FLASH支持扇區(qū)讀、寫和擦除，同時支持塊擦除，容量大，性價比高。因此，SPI通訊的FLASH是我們的首選。

W25Q128容量為16M字節(jié)，共計4096個扇區(qū)，每個扇區(qū)為4*1024個字節(jié)，地址為24位。扇區(qū)擦除后，里面的數(shù)據(jù)全部是0xFF。

1、保存對象

溫度1(float型)，溫度2(float型)，濕度1(u8型)，濕度2(u8型)，狀態(tài)數(shù)據(jù)(u8型)

1、數(shù)據(jù)保存周期

規(guī)定每5分鐘保存一次。這樣，每天保存的信息數(shù)量為：24*60/5=288條。

2、消息格式

1)、時間：

用秒表示，32位數(shù)值，使用16進制的ASCii碼表示，需要占用8個字節(jié)。

若用0表示2000年1月1日00:00:00，則：

全為平年，最大年數(shù)為0x100000000/3600/24/365=4294967296=136.19年

全為閏年，最大年數(shù)為0x100000000/3600/24/366=4294967296=135.82年

從2023年算起，還可以支持112年，這個時間數(shù)值夠用了。

2)、u32和單精度浮點數(shù)：

單精度浮點數(shù)為32位數(shù)值，使用16進制的ASCii碼表示，需要占用8個字節(jié)。

3)、整型數(shù)：

u16型數(shù)值，使用16進制的ASCii碼表示，需要占用4個字節(jié)，用D表示。

u8型數(shù)值，使用16進制的ASCii碼表示，需要占用2個字節(jié)，用d表示。

4)、校驗碼：

校驗碼為u8型數(shù)值，使用16進制的ASCii碼表示，需要占用2個字節(jié)。

5)、起始符號和結束符號：

起始符號’(’，使用ASCii碼表示，需要占用1個字節(jié)。

結束符號’)’，使用ASCii碼表示，需要占用1個字節(jié)。

6)、上傳狀態(tài)：

0xFF表示沒有上傳，需要執(zhí)行斷網(wǎng)續(xù)傳；字符’Y’表示已上傳，無需續(xù)傳。需要占用1個字節(jié)。

7)、消息格式：(上傳狀態(tài)/時間/f1/f2/d1/d2/d3/校驗碼)

每條信息為3*8+3*2+5=35個字節(jié)。

1個時間數(shù)據(jù)，3個浮點數(shù)，3個u8型數(shù)值。

舉例:

(Y000000003F0000003F0000004B4B00XX)

Y表示該信息已經(jīng)上傳

時間：00000000通過換算得到時間為2000-01-01 00:00:00

溫度1為浮點字符串數(shù)值3F000000，合為十進制數(shù)為0.5度

溫度2為浮點字符串數(shù)值3F000000，合為十進制數(shù)為0.5度

濕度1為u8型字符串數(shù)值4B，合為十進制數(shù)為75

濕度2為u8型字符串數(shù)值4B，合為十進制數(shù)為75

溫度1，溫度2，濕度1和濕度2狀態(tài)值為u8型字符串數(shù)值00，合為十進制數(shù)為0。

3、扇區(qū)規(guī)劃

1)、每個扇區(qū)的前兩個字節(jié)，用來記錄扇區(qū)的狀態(tài)：

分別用SectorXByte[0]和SectorXByte[1]表示，其中-1

SectorXByte[0]=0xFF且SectorXByte[1]=0xFF表示該扇區(qū)為空白扇區(qū)；

SectorXByte[0]=’1’且SectorXByte[1]=0xFF表示該扇區(qū)可以繼續(xù)保存信息；

SectorXByte[0]=’1’且SectorXByte[1]=’1’表示該扇區(qū)滿，不能再保存信息；

SectorXByte[0]=0xFF且SectorXByte[1]=’1’表示該扇區(qū)損壞了，不能保存信息；

這么規(guī)定的目的，可以告訴我們當前寫到哪個扇區(qū)了，同時，可以避免將數(shù)據(jù)寫入壞扇區(qū)。

舉例：

Sector0Byte[0]=0xFF且Sector0Byte[1]=0xFF表示扇區(qū)0為空白扇區(qū)；

Sector0Byte[0]=’1’且Sector0Byte[1]=0xFF表示扇區(qū)0可以繼續(xù)保存信息；

Sector0Byte[0]=’1’且Sector0Byte[1]=’1’表示扇區(qū)0滿，不能再保存信息；

Sector0Byte[0]=0xFF且Sector0Byte[1]=’1’表示扇區(qū)0損壞了，不能保存信息；

2)、每個扇區(qū)的信息數(shù)量

(4096-2)/35=116.9條，按照116條/扇區(qū)計算，損失34個字節(jié)。

3)、規(guī)定信息寫入，不得跨越扇區(qū)。因此最后34個字節(jié)為0xFF，不使用。這么設計的目的，就是為了保證扇區(qū)前兩個字節(jié)用作記錄扇區(qū)的狀態(tài)，不被改變，同時，也是為了扇區(qū)具有可讀性。

4、W25Q64JV(8M容量的FLASH)

1)、最大信息數(shù)量

116*2048=237568條數(shù)據(jù)

2)、最多天數(shù)

237568/288=824天，因此8M的FLASH可以保存2.2年的數(shù)據(jù)。

5、W25Q128JV(16M容量的FLASH)

1)、最大信息數(shù)量

116*4096=475136條數(shù)據(jù)

2)、最多天數(shù)

475136/288=1649天，因此16M的FLASH可以保存4.5年的數(shù)據(jù)。

6、總結

通過上述對FLASH得規(guī)劃，實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄就很容易實現(xiàn)了。

審核編輯 黃宇