阅读说明：本技术 一种脉冲计量及存储方法 (Pulse metering and storing method ) 是由 谢小品 申永鹏 于福星 王延峰 李信波 温胜涛 闫增伟 忽中奥 王继光 彭飞 王 于 2020-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明属于属于智能仪表、智能设备领域,公开了一种脉冲计量及存储方法,包括步骤1：对高频脉冲进行累计,当发生脉冲上升沿或者下降沿时,对RAM中临时计量数据D_(T)进行累计D_(T)=D_(T)+1;主控制器的定时中断按照预设间隔时间,执行同步计数C_(S)和清零计数C_(C)的累计,C_(S)=C_(S)+1,C_(C)=C_(C)+1；步骤2：判断清零计数C_(C)是否等于清零周期P_(C),若相等,则累计计量数据D_(S)=D_(S)+D_(T)、C_(C)=0、D_(T)=0；步骤3：判断同步计数C_(S)是否等于设定周期P_(S),若相等,则进行RAM和EEPROM数据同步,同时C_(S)=0；否则直接结束。本发明高可靠性脉冲计量及存储方法由实时性脉冲计量方法、物理层、应用层三重数据存储方法有机构成,共同确保了脉冲的实时计量及数据的高可靠存储。(The invention belongs to the field of intelligent instruments and intelligent equipment, and discloses a pulse metering and storing method, which comprises the following steps of 1: accumulating high-frequency pulses, and temporarily metering data in RAM when pulse rising edge or pulse falling edge occurs D T Carry out accumulation D T = D T +1, the timing interruption of the master controller executes synchronous counting according to the preset interval time C S And zero clearing count C C The total of (a) and (b) is, C S = C S +1， C C = C C +1; step 2: judging zero clearing count C C Whether or not to equal the clear period P C If they are equal, the measurement data are accumulated D S = D S + D T 、 C C =0、 D T = 0; and step 3: judging synchronous counting C S Whether it is equal to the set period P S If they are equal, the RAM and EEPROM data are synchronized, and at the same time C S = 0; otherwise, the process is finished directly. The high-reliability pulse metering and storing method is organically composed of a real-time pulse metering method and a physical layer and application layer triple data storing method, and the real-time pulse metering and the high-reliability data storing are ensured together.)

一种脉冲计量及存储方法

技术领域

本发明属于智能仪表、智能设备领域，具体涉及一种脉冲计量及存储方法。

背景技术

如何确保智能设备的高精度、高可靠性数据存储，是提升智能设备精度和可靠性的重要一环。

智能设备脉冲计量和存储的难点在于：

1、脉冲频率通常较高，在智能设备最大流量、最大功率时，脉冲频率输出高达数MHZ，对主控制器数据处理的实时性要求很高，数据处理时间慢于脉冲时间，则会造成计量数据的丢失；

2、脉冲计量属于累计计量，每产生一个最小计量单位，主控制器均需要进行实时处理，并将数据存储于相应的物理存储器(一般为EEPROM，电可擦除只读存储器)，任何一次数据的读取、擦写错误均会造成不可逆转的数据错误，并且该错误不可恢复；

3、由于智能设备需要保存数据巨大的计量数据，需要对物理存储器进行高频次、大量的读写操作，例如：1L计量精度的智能流量计，如果如果流量计共计量了9999吨，则需要对物理存储器进行9999900次擦写操作，远远超出了一般物理存储器的擦写次数；

4、存储器不同字节的不均衡使用，由于智能设备对脉冲采用累计计量方式，而数据通常以字节格式存储于EEPROM，并且以字节为单位进行读写；根据数据的进位规则，通常低字节的读写次数通常远高于高字节，以无符号长整型long int数据为例，数据共占用4个字节，令低字节LSB为0字节，MSB为3字节，则0直接的读写频率为1字节的256倍、为2字节的65536倍、为3字节的16777216倍。由此可见，假如EEPROM所有字节的读写寿命一致，那么LSB字节肯定最先损坏，严重限制了EEPROM的使用寿命。因此，如何提升LSB字节所占用EEPROM地址的可靠性成为提升整个EEPROM可靠性的关键。

目前，已有的智能设备脉冲计量和存储方法及其优缺点如下：

1、依靠主控制器IO管脚的中断来检测脉冲，并在中断服务程序中直接将数据存储至EEPROM。优点：流程简单，易于实现；缺点：由于EEPROM读写速度较低，通常需要ms级以上的操作周期。如果一次脉冲处理未完成时，传感器单元输出了新的脉冲，则可能会造成该脉冲的丢失，造成计量误差；

2、采用高擦写次数的物理存储器，比如铁电存储器FRAM，可提供数亿次的数据擦写。优点：可靠性大幅提升；缺点：成本较高，铁电存储器FRAM的价格是EEPROM的数倍。

发明内容

针对智能设备的高可靠性脉冲计量和存储，本发明提供了一种高实时性高频脉冲采样方法及物理层、数据层、应用层三重数据存储方法，系统化的解决了智能设备高频脉冲计量对高实时性、高可靠性的需求。

一种脉冲计量及存储方法，包括如下步骤：

步骤1：对高频脉冲进行累计，当发生脉冲上升沿或者下降沿时，对RAM中临时计量数据D_T进行累计D_T＝D_T+1；

主控制器的定时中断按照预设间隔时间，执行同步计数C_S和清零计数C_C的累计，C_S＝C_S+1，C_C＝C_C+1；

步骤2：判断清零计数CC是否等于清零周期P_C，若相等，则累计计量数据D_S＝D_S+D_T、C_C＝0、D_T＝0；若不相等，则直接进入下一步；

步骤3：判断同步计数C_S是否等于设定周期P_S，若相等，则进行RAM和EEPROM数据同步，同时C_S＝0；否则直接结束。

进一步的，所述步骤3中的数据同步，具体包括如下步骤：

步骤3.1：主控制器读取EEPROM保存的三重备份数据、、；

步骤3.2：判断E_sa、E_sb、E_sc三者是否完全相等，如三者均不相等则选用与RAM中上次同步后的累计计量数据相等的物理地址作为累计计量数据有效EEPROM地址，并令该值作为；如存在两个相等者，则以后选用相等两个的EEPROM物理存储区域作为累计计量数据有效EEPROM地址，并选用这两个值作为；如三者均相等，则直接进入下一步；

步骤3.3：将RAM累计计量数据写入累计计量数据有效EEPROM地址，并令D_s(s-1)＝D_s。

进一步的，所述EEPROM数据的存储采用变址存储方法，根据偏移地址和基址确定最低字节的实际地址；

其中所述偏移地址以紧邻最低字节的n位数据为参考位，基址为一固定地址，n>＝1且为整数，实际物理地址由基址和偏移地址共同确定。

本发明实现了如下的技术效果：

1、ISR中没有EEPROM操作，确保了较高的实时性，不会丢脉冲造成的计量误差；

2、降低了EEPROM的操作频率，在持续性有脉冲发生的情况下，EEPROM的读写频率由f_P降低至1/P_S，通常f_P可达数十kHZ甚至MHZ，而1/P_S仅为1或者更低；

3、实现了RAM临时计量数据和RAM累计计量数据的周期性同步和RAM和EEPROM数据的周期性同步，避免了RAM和EEPROM任意数据损耗造成的存储错误，将EEPROM的可靠性提升了3倍；

4、增加了LSB字节的EEPROM使用寿命，具体增加倍数由参考位n确定，增加倍数为2ⁿ。以n＝4为例，＝16，则EEPROM对LSB单一地址的读写频率降低了16倍，EEPROM的使用寿命提升了16倍；

5、本发明的智能设备高可靠性脉冲计量及存储方法由实时性脉冲计量方法、物理层、应用层三重数据存储方法有机构成，共同确保了脉冲的实时计量及数据的高可靠存储。

附图说明

图1本发明的实时性脉冲计量流程；

图2本发明的变址存储操作。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

图1示出了实时性脉冲计量流程，实时性脉冲计量由IO中断服务程序(IO ISR)、RTC中断服务程序(RTC ISR)和主程序循环三部分组成，包括如下步骤：步骤1：对高频脉冲进行累计，脉冲采样管脚和主控制器的某一IO连接，当发生脉冲上升沿或者下降沿时，对RAM中临时计量数据D_T进行累计D_T＝D_T+1；

主控制器的定时中断按照预设间隔时间，例如1s，每次RTC ISR中执行同步计数C_S和清零计数C_C的累计，C_S＝C_S+1，C_C＝C_C+1；

接下来执行主程序中的循环操作，继续参考图1，

步骤2：程序主循环中周期性的执行主循环操作，例如1s，判断清零计数C_C是否等于清零周期P_C，若相等，则累计计量数据D_S＝D_S+D_T、C_C＝0、D_T＝0；若不相等，则直接进入下一步；

步骤3：判断同步计数C_S是否等于设定周期P_S，若相等，则进行RAM和EEPROM数据同步，同时C_S＝0；否则直接结束。

上述的ISR中没有EEPROM操作，确保了较高的实时性，不会丢脉冲造成的计量误差；同时，降低了EEPROM的操作频率，在持续性有脉冲发生的情况下，EEPROM的读写频率由f_P降低至1/P_S，通常f_P可达数十kHZ甚至MHZ，而1/P_S仅为1或者更低。

进一步的，所述步骤3中的数据同步，具体包括如下步骤：

步骤3.1：主控制器读取EEPROM保存的三重备份数据E_sa、E_sb、E_sc；

步骤3.2：判断E_sa、E_sb、E_sc三者是否完全相等，如三者均不相等则选用与RAM中上次同步后的累计计量数据相等的物理地址作为累计计量数据有效EEPROM地址，并令该值作为；如存在两个相等者，则以后选用相等两个的EEPROM物理存储区域作为累计计量数据有效EEPROM地址，并选用这两个值作为；如三者均相等，则直接进入下一步；

步骤3.3：将RAM累计计量数据写入累计计量数据有效EEPROM地址，并令D_s(s-1)＝D_s。

上述内容实现了RAM临时计量数据和RAM累计计量数据的周期性同步和RAM和EEPROM数据的周期性同步，避免了RAM和EEPROM任意数据损耗造成的存储错误，将EEPROM的可靠性提升了3倍。

进一步的，如图2所示，所述EEPROM数据的存储采用变址存储方法，根据偏移地址和基址确定最低字节的实际地址；

其中所述偏移地址以紧邻最低字节LSB的n位(bit)数据为参考位，基址(BaseAddr)为一固定地址，n>＝1且为整数，实际物理地址由基址和偏移地址共同确定。

进一步的，以基址加偏移地址为实际物理地址，确定最低字节的存储地址；数据读写时，先读取参考位所在字节，然后根据偏移地址和基址确定LSB所在实际物理地址，之后进行LSB的读写。

上述物理层的变址存储方法增加了LSB字节的EEPROM使用寿命，具体增加倍数由参考位n确定，增加倍数为。以n＝4为例，＝16，则EEPROM对LSB单一地址的读写频率降低了16倍，EEPROM的使用寿命提升了16倍。

本发明的智能设备高可靠性脉冲计量及存储方法由实时性脉冲计量方法、物理层、应用层三重数据存储方法有机构成，共同确保了脉冲的实时计量及数据的高可靠存储。

最后应该说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员阅读本申请后，参照上述实施例对本发明进行种种修改或变更的行为，均在本发明申请待批的权利申请要求保护范围之内。