CN112199321A - 一种利用单片机内部xram和flash处理电源故障数据的方法 - Google Patents

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刘志平
蒋晓峰
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Abstract

本申请提供了一种利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源数据的方法，所述方法包括：使单片机内的XRAM至少包含第一存储块和第二存储块；将电源数据持续的写入至第一存储块内；判断电源是否发生故障，当电源发生故障时，将电源数据持续的写入至第二存储块内，同时，擦除单片机内FLASH指定区域的数据，并将第一存储块内的电源数据写入至FLASH擦除后的指定区域内；根据外部读取指令，读取FLASH内存储的电源数据。本申请提供的利用单片机内部XRAM和FLASH存储电源故障数据的方法相比于外挂FLASH存储芯片来存储电源故障的方法，可以简化电路设计、提高电路的可靠性、节省单片机的I/O口资源，降低电路的成本。

Description

一种利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源故障数据的方法
技术领域
本申请属于数字电源技术领域，特别涉及一种利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源故障数据的方法。
背景技术
在电源管理领域多使用单片机作为核心控制单元，为了对电源的运行状态或故障进行分析，通常在发生故障的时候会对故障数据进行存储，方便后续分析。
目前常用的方法是在单片机外围挂接一个独立的FLASH芯片用来存储电源故障数据，但这样的方法会使得电路设计变得复杂，降低了系统的可靠性，且额外占用了单片机宝贵的I/O资源，限制了系统功能，此外还增加了电路成本。
发明内容
本申请的目的是提供了一种利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源故障数据的方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源数据的方法，所述方法包括：
在单片机内的XRAM至少开辟出第一存储块和第二存储块；
将电源数据持续的写入至第一存储块内；
判断电源是否发生故障，当电源发生故障时，将电源数据持续的写入至第二存储块内，同时，擦除单片机内FLASH指定区域的数据，并将第一存储块内的电源数据写入至FLASH擦除后的指定区域内；
根据外部读取指令，读取FLASH内存储的电源数据。
在本申请中，所述第一存储块和第二存储块包含多个存储空间，每个存储空间存储一条包含时间标志的电源数据。
在本申请中，所述擦除单片机内FLASH指定区域的数据的过程包括：
根据擦除指令完成禁止中断；
根据擦除地址选择相应的BANK；
设置PSEE位允许FLASH擦除操作，以及设置PSWE位允许FLASH写操作；
向寄存器写入关键码解锁FLASH；
向待擦除页任意地址写入一个字节完成整页擦除；
随后清除PSEE和PSWE位；
重新使能中断，完成一整页FLASH的擦除。
在本申请中，所述电源数据写入至FLASH擦除后的指定区域内的过程包括：
根据写入指令完成禁止中断；
根据写入的地址选择相应的BANK；
设置PSWE位允许对FLASH写操作；
清除PSEE位，禁止对FLASH擦除操作；
写入关键码解锁FLASH；
完成字节写入后清除PSWE位禁止FLASH写入操作；
重新使能中断，完成一个字节数据的写入。
在本申请中，所述读取FLASH内存储的电源数据的过程包括：
根据读取指令完成禁止中断；
根据读取地址选择相应的BANK；
读取指针指向所要读取的数据；
重新使能中断；
将需要读取的数据返回，完成一个字节数据的读取。
在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种数字电源，其包括一具有XRAM和FLASH单片机，所述单片机通过如上任一所述的方法进行电源故障数据的处理。
本申请提供的利用单片机内部XRAM和FLASH存储电源故障数据的方法相比于外挂FLASH存储芯片来存储电源故障的方法，可以简化电路设计、提高电路的可靠性、节省单片机的I/O口资源，降低电路的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的基于单片机XRAM和FLASH存储电源故障数据的方法流程图。
图2为本申请中XRAM存储结构示意图。
图3为本申请中FLASH擦除过程流程图。
图4为本申请中FLASH写入过程流程图。
图5为本申请中FLASH读出过程流程图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了解决现有技术中采用单片机外挂FALSH芯片处理电源故障数据的方法中所暴露的电路设计复杂、可靠性低、单片机I/O资源浪费和电路成本过高的问题，本申请提出一种利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源故障数据的方法和装置。
本申请所提供的利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源故障数据的方法，包括如下步骤：
首先，在电源系统上电后控制程序开始工作，在单片机的XRAM内开辟两个存储块，定时把电源的关键数据和当时的时间标志合为一个数据帧存储到任一存储块内。存储块的大小可以根据XRAM资源动态调整，每个存储块又分为多个存储空间，每个存储空间存储一帧数据。正常情况下，电源数据会依次循环的存入某一个存储块中的各个存储空间，当电源发生故障时，控制程序会电源数据继续的存储到另一存储块内，同时将存储有数据的XRAM存储块内信息存储到单片机片内的FLASH中，至此完成了故障数据的存储。当电源系统接收到外界读取指令后，按存储的先后顺序将电源故障数据读出。
需要说明的是，由于FLASH擦除耗时较长，所以不宜将FLASH用于频繁的、实时的数据存储，但是可以使用单片机内部XRAM频繁的、实时的存储数据，当发生故障的时候，再把XRAM中的数据存储到FLASH当中。
本申请提供的利用单片机内部XRAM和FLASH存储电源故障数据，和现有使用单片机外挂FLASH芯片处理电源故障数据的方法相比，简化了电路的设计，提高了电路的可靠性，节省了单片机的I/O口资源，降低了电路的成本。本发明应用前景广泛，可以用于以单片机为核心的工业控制领域内的故障数据存储。
下面以Silicon Labs公司的C8051F580型单片机为例，对本发明的技术方案作进一步更加详细的说明。
C8051F580型单片机内部具有XRAM(外部随机存储器)和FLASH(闪存)，FLASH大小为128KB，存储资源较为丰富。
如图1所示为利用C8051F580型单片机内部XRAM和FLASH存储电源故障数据的方法流程图，其包括如下流程：
S1、首先系统进行上电及初始化；
S2、在系统正常工作后，每隔固定时间存储一次电源的关键数据到单片机内的XRAM中；
S3、当电源发生故障时，控制程序发送指令对FLASH的指定区域进行擦除；
S4、擦除完毕后将XRAM内的电源故障数据写入到FLASH中；
S5、后续如果收到读取指令，读取电源故障数据用于分析。
如图2所示为XRAM存储结构示意图，控制程序在单片机的XRAM内部开辟了两个存储块K1和K2，每个存储块内又划分为多个存储空间。当程序运行后，定时把带有时间标志的电源数据依次写入至第一个存储块的各个存储空间内。当有故障发生时，电源数据会依次写入到第二个存储块的各个存储空间内，之前存储在第一个存储块内的电源数据会按先后顺序依次写入单片机的FLASH中。
图3所示为FALSH擦除过程流程图，FLASH的擦除流程具体包括：
S31、当进入擦除流程后，首先禁止中断；
S32、根据擦除的地址选择不同的BANK；
S33、接着设置PSEE位允许FLASH擦除操作；
S34、之后设置PSWE位允许FLASH写操作；
S35、紧接着向寄存器写入关键码解锁FLASH；
S36、向待擦除页任意地址写入一个字节完成整页擦除；
S37、随后清除PSEE和PSWE位；
S38、最终重新使能中断，完成一整页FLASH的擦除。
如图4所示为FLASH写入过程流程图，FLASH的写入流程具体包括：
S41、当开始写入数据时，首先禁止中断；
S42、根据写入的地址选择不同的BANK；
S43、设置PSWE位允许对FLASH写操作；
S44、接着清除PSEE位，禁止对FLASH擦除操作；
S45、之后写入关键码解锁FLASH；
S46、完成字节写入后清除PSWE位禁止FLASH写入操作；
S47、最后重新使能中断，完成一个字节数据的写入。
如图5所示为FLASH读取过程流程图，FLASH的读取流程具体包括：
S51、系统收到读取指令后首先禁止中断；
S52、根据读取的地址选择不同的BANK；
S53、接着读取指针指向所要读取的数据；
S54、之后重新使能中断；
S55、最后将需要读取的数据返回，完成一个字节数据的读取。
本申请中主要包括了XRAM存储模块、FLASH擦除模块、FLASH写入模块和FLASH读取模块。其中XRAM存储模块负责定时将电源关键数据存储到单片机片内XRAM中。FLASH擦除模块主要根据擦除指令擦除单片机FLASH内指定区域的数据。FLASH写入模块主要作用是根据写入指令将保存在XRAM中的电源故障数据写入到单片机FLASH内指定区域。FLASH读取模块主要是根据读取指令将存储在FLASH内某一区域的电源故障数据读取出来。
本申请所提供的利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源故障数据的方法，通过利用单片机控制程序在单片机内部的XRAM开辟存储空间，定时存储电源关键数据，当有故障发生时，产生故障标志位，控制程序检测到故障标志位后首先擦除单片机内部FLASH指定地址区间的数据，紧接着将存储在XRAM内的关键数据写入到擦除好的FLASH地址区间内,最后根据读出指令将存储好的故障数据读出用于后续分析。其相比于外挂FLASH存储芯片来存储电源故障的方法，可以简化电路设计、提高电路的可靠性、节省单片机的I/O口资源，降低电路的成本。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源数据的方法，其特征在于，所述方法包括：
在单片机内的XRAM至少开辟出第一存储块和第二存储块；
将电源数据持续的写入至第一存储块内；
判断电源是否发生故障，当电源发生故障时，将电源数据持续的写入至第二存储块内，同时，擦除单片机内FLASH指定区域的数据，并将第一存储块内的电源数据写入至FLASH擦除后的指定区域内；
根据外部读取指令，读取FLASH内存储的电源数据。
2.如权利要求1所述的利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源数据的方法，其特征在于，所述第一存储块和第二存储块包含多个存储空间，每个存储空间存储一条包含时间标志的电源数据。
3.如权利要求1所述的利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源数据的方法，其特征在于，所述擦除单片机内FLASH指定区域的数据的过程包括：
根据擦除指令完成禁止中断；
根据擦除地址选择相应的BANK；
设置PSEE位允许FLASH擦除操作，以及设置PSWE位允许FLASH写操作；
向寄存器写入关键码解锁FLASH；
向待擦除页任意地址写入一个字节完成整页擦除；
随后清除PSEE和PSWE位；
重新使能中断，完成一整页FLASH的擦除。
4.如权利要求1所述的利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源数据的方法，其特征在于，所述电源数据写入至FLASH擦除后的指定区域内的过程包括：
根据写入指令完成禁止中断；
根据写入的地址选择相应的BANK；
设置PSWE位允许对FLASH写操作；
清除PSEE位，禁止对FLASH擦除操作；
写入关键码解锁FLASH；
完成字节写入后清除PSWE位禁止FLASH写入操作；
重新使能中断，完成一个字节数据的写入。
5.如权利要求1所述的利用单片机内部XRAM和FLASH处理电源数据的方法，其特征在于，所述读取FLASH内存储的电源数据的过程包括：
根据读取指令完成禁止中断；
根据读取地址选择相应的BANK；
读取指针指向所要读取的数据；
重新使能中断；
将需要读取的数据返回，完成一个字节数据的读取。
6.一种数字电源，其特征在于，所述数字电源包括一具有XRAM和FLASH单片机，所述单片机通过权利要求1至5任一所述的方法进行电源故障数据的处理。
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