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(shí)間記錄一次數(shù)據(jù)。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，科技人員經(jīng)常拿著筆和紙記錄當(dāng)時(shí)觀察的數(shù)據(jù)，這種工作既單調(diào)又枯燥，還不能及時(shí)。于是人們想到一種辦法，讓機(jī)器來定時(shí)采集和記錄，然后將采集的數(shù)據(jù)保存到FLASH中。當(dāng)我們需要的時(shí)候，再從FLASH中讀出來，供我們使用。可見，機(jī)器記錄數(shù)據(jù)既保證了實(shí)時(shí)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(gè)表格，里面有：序號(hào)，內(nèi)容，時(shí)間，簽字人姓名，核驗(yàn)時(shí)間。同理、機(jī)器記錄也需要首先要有一個(gè)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(huì)很快想到FLASH存儲(chǔ)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(kuò)展；其次跨頁寫入時(shí)，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(shí)支持塊擦除，容量大，性價(jià)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(jì)4096個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為4*1024個(gè)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(duì)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(shí)間：

用秒表示，32位數(shù)值，使用16進(jìn)制的ASCii碼表示，需要占用8個(gè)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(gè)時(shí)間數(shù)值夠用了。

2)、u32和單精度浮點(diǎn)數(shù)：

單精度浮點(diǎn)數(shù)為32位數(shù)值，使用16進(jìn)制的ASCii碼表示，需要占用8個(gè)字節(jié)。

3)、整型數(shù)：

u16型數(shù)值，使用16進(jìn)制的ASCii碼表示，需要占用4個(gè)字節(jié)，用D表示。

u8型數(shù)值，使用16進(jìn)制的ASCii碼表示，需要占用2個(gè)字節(jié)，用d表示。

4)、校驗(yàn)碼：

校驗(yàn)碼為u8型數(shù)值，使用16進(jìn)制的ASCii碼表示，需要占用2個(gè)字節(jié)。

5)、起始符號(hào)和結(jié)束符號(hào)：

起始符號(hào)’(’，使用ASCii碼表示，需要占用1個(gè)字節(jié)。

結(jié)束符號(hào)’)’，使用ASCii碼表示，需要占用1個(gè)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(gè)字節(jié)。

7)、消息格式：(上傳狀態(tài)/時(shí)間/f1/f2/d1/d2/d3/校驗(yàn)碼)

每條信息為3*8+3*2+5=35個(gè)字節(jié)。

1個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)，3個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，3個(gè)u8型數(shù)值。

舉例:

(Y000000003F0000003F0000004B4B00XX)

Y表示該信息已經(jīng)上傳

時(shí)間：00000000通過換算得到時(shí)間為2000-01-01 00:00:00

溫度1為浮點(diǎn)字符串?dāng)?shù)值3F000000，合為十進(jìn)制數(shù)為0.5度

溫度2為浮點(diǎn)字符串?dāng)?shù)值3F000000，合為十進(jìn)制數(shù)為0.5度

濕度1為u8型字符串?dāng)?shù)值4B，合為十進(jìn)制數(shù)為75

濕度2為u8型字符串?dāng)?shù)值4B，合為十進(jìn)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?dāng)?shù)值00，合為十進(jìn)制數(shù)為0。

3、扇區(qū)規(guī)劃

1)、每個(gè)扇區(qū)的前兩個(gè)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(dāng)前寫到哪個(gè)扇區(qū)了，同時(shí)，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(gè)扇區(qū)的信息數(shù)量

(4096-2)/35=116.9條，按照116條/扇區(qū)計(jì)算，損失34個(gè)字節(jié)。

3)、規(guī)定信息寫入，不得跨越扇區(qū)。因此最后34個(gè)字節(jié)為0xFF，不使用。這么設(shè)計(jì)的目的，就是為了保證扇區(qū)前兩個(gè)字節(jié)用作記錄扇區(qū)的狀態(tài)，不被改變，同時(shí)，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(jié)

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

審核編輯 黃宇