IC卡數(shù)據(jù)循環(huán)存儲及文件管理

關(guān)鍵詞：EEPROM 循環(huán)存儲 I2C總線 IC卡

絕大多數(shù)的IC卡采用的都是I2C總線型的EEPROM存儲器。在現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中，經(jīng)常需要保存的是當(dāng)前時(shí)刻之前一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)。由于EEPROM單字節(jié)寫入時(shí)間太長，不易采用數(shù)據(jù)在存儲器中內(nèi)整體位置移動(dòng)的方法管理；而單純采用自存儲器頂端向下順序?qū)懭氲姆椒ǎ瑫?huì)出現(xiàn)存儲器寫滿的現(xiàn)象。為解決這個(gè)問題，我們設(shè)計(jì)了環(huán)型存儲的管理方法，使用首尾相接的存儲環(huán)，配合以目錄管理功能，完成順的循環(huán)寫入，實(shí)現(xiàn)了EEPROM存儲器內(nèi)文件的的高效保存和管理。

1 存儲器及文件目錄結(jié)構(gòu)

這里以1片4KB的I2C總線型EEPROM為例。微處理器采用Atmel的AT89S52；EEPROM的0000H～003FH作為IC卡內(nèi)文件的目錄管理區(qū)，為直線結(jié)構(gòu)；目錄區(qū)最多可以記錄30個(gè)數(shù)據(jù)文件。存儲器及目錄結(jié)構(gòu)如圖1所示。0040H～0FFFH設(shè)計(jì)成首尾相接的環(huán)型存儲結(jié)構(gòu)，用來作為文件存儲區(qū)。數(shù)據(jù)文件從0040H處開始依次記入，每寫入一個(gè)字節(jié)，地址指針自動(dòng)加1，然后判斷該指針是否到了存儲環(huán)的交界處。地址過界，即地址大于0FFFH時(shí)，將寫入地址指針再修改成0040H，將最早形成的文件記錄自動(dòng)覆蓋掉。AT89S52內(nèi)部RAM的40H～7FH作為EEPROM文件目錄區(qū)的映像，系統(tǒng)復(fù)位后由單片機(jī)將EEPRM中0000H～003FH的內(nèi)容讀出并記入到該映像區(qū)。每一組現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為一個(gè)記錄文件輸入后，單片機(jī)都要及時(shí)修改目錄映像中當(dāng)前文件的結(jié)束地址。每建立一個(gè)新文件記錄，映像區(qū)整個(gè)數(shù)據(jù)都要向地址增大方向移動(dòng)2個(gè)字節(jié)，超出7DH的自動(dòng)丟棄。新建立的文件首位地址記入40H～43H，最后將該映像再重新寫回到EEPROM目錄區(qū)。文件目錄中只有當(dāng)前文件記錄了起始地址和結(jié)束地址。當(dāng)前文件的起始地址是前一文件結(jié)束地址的下一個(gè)地址，因此在前文件只記錄其起始地址。目錄區(qū)沒有文件的空間用#0FFH填充。另外，每一個(gè)文件的長度不應(yīng)超過文件數(shù)據(jù)存儲區(qū)的總長度。單個(gè)文件的長度越短，存儲器可存儲的文件數(shù)越多。存儲器的大小可視一般記錄文件和系統(tǒng)要求而定。

2 存儲器清除及文件建立

在IC卡第一次使用之前，首先應(yīng)該通過功能程序?qū)⒖▋?nèi)目錄管理區(qū)清空，即將0000H～003DH寫入#0FFH.。003EH寫入#00H，表示卡內(nèi)沒有文件。003FH寫入自定義的卡編寫，這一過程需要0.6s完成。只有使用經(jīng)過初始清除處理的IC卡，才能保證后續(xù)文件建立和數(shù)據(jù)寫入的正確性。

文件的建立依賴于系統(tǒng)的功能指令。當(dāng)系統(tǒng)得到建立新文件的指令時(shí)，立即啟動(dòng)新文件建立程序，完成文件起始地址配置以及目錄區(qū)管理，具體過程見圖2。

圖2

3 文件寫入及目錄管理

文件數(shù)據(jù)的寫入按照I2C總線規(guī)約逐字節(jié)寫入。特殊之處在于，每寫完一個(gè)字節(jié)之后，地址指針加1，調(diào)整后的指針如果超過0FFFH，則重新高速為0040H，這將意味著“吃掉“（覆蓋掉）最早建立的文件或其它在前文件。這里，通過目錄管理了程序找出被“吃掉”的文件，并將從目錄中刪除。由于在所選用存儲時(shí)已經(jīng)有效使存儲空間遠(yuǎn)大于單個(gè)文件的長度，因此不會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)文件“吃掉”自身的情況。只有當(dāng)多個(gè)文件的總長度超過存儲空間時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)在前文件被“吃掉”的現(xiàn)象。不過，被吃掉的文件永遠(yuǎn)是最早形成的文件，是按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)可以丟棄的文件。

目錄管理的主要功能是：實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)IC卡內(nèi)實(shí)際文件的數(shù)量，記載新建立的文件，及時(shí)刪除已經(jīng)被覆蓋掉的文件。文件檢索過程只有目錄映像區(qū)進(jìn)行，根據(jù)文件目錄映像區(qū)的結(jié)構(gòu)，讀出所有已記錄的在前文件的地址，與當(dāng)前文件地址比較。如果所檢查的在前文件地址進(jìn)入當(dāng)前文件首尾地址范圍內(nèi)，則認(rèn)定為該文件已經(jīng)被當(dāng)前文件覆蓋，應(yīng)用從目錄中刪除。

由于存儲器空間被安排成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，會(huì)出現(xiàn)當(dāng)前文件的結(jié)尾地址大于開始地址的情況，因此不能簡單地根據(jù)地址的絕對大小判斷覆蓋問題?？紤]到單一文件的長度遠(yuǎn)小于存儲數(shù)據(jù)空間，以及目錄映像區(qū)文件次序的前后排列關(guān)系，我們采取自前一文件到最早文件的次序檢索方法。如果遇到某個(gè)文件被覆蓋，則后續(xù)文件一定被覆蓋。由于在前文件的起始地址存在大于或小于當(dāng)前文件結(jié)尾地址的情況，因此應(yīng)分兩種情況進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)出有效文件的數(shù)量并找到到被覆蓋的文件，將其從目錄中刪除，過程見圖3。R2為文件數(shù)量計(jì)數(shù)器，初值為零。

圖3

結(jié)語

EEPROM循環(huán)寫入的方法避免了大塊數(shù)據(jù)在存儲器內(nèi)移動(dòng)的問題，同時(shí)消除了存儲器寫滿后影響后續(xù)寫入的問題，充分使用了存儲空間；文件檢索和目錄修改在RAM映像區(qū)完成，加快了程序運(yùn)行速度。循環(huán)寫入方案在運(yùn)達(dá)公司一種記錄棋譜的電子棋盤中已經(jīng)得到了應(yīng)用，實(shí)用可靠。此方法在類似產(chǎn)品或記錄設(shè)備中具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用價(jià)值。