延長EEPROM使用壽命的方法

1 延長EEPROM壽命的方法
一般應(yīng)用中，要存儲的數(shù)據(jù)比較單一，EEPROM空間與要存儲的數(shù)據(jù)相比要大得多。為此，可采用一種利用存儲器空間延長EEPROM工作壽命的方法。
方法l：不固定數(shù)據(jù)存放的地址，而是用一個固定的基地址加上EEPROM內(nèi)的一個單元的內(nèi)容(即偏移地址)作為真正的地址；若發(fā)現(xiàn)存儲單元已壞(寫入和讀出的內(nèi)容不同)，則偏移地址加1，重新寫入。如果采用100倍的存儲器空間冗余，可將EEPROM的實際壽命延長100倍。
方法2：從第一個存儲單元開始存儲數(shù)據(jù)N次，然后轉(zhuǎn)到下一個單元再存N次，依次類推，當最后一個單元存放N次之后，再轉(zhuǎn)到第一個單元重新開始。本文推薦采用該法，因為上一種方法存在一個致命缺陷：當某一個EEPROM單元寫壞再用下一個單元時，原先存儲的數(shù)據(jù)就讀不出來了。本文后面的內(nèi)容也依此作根據(jù)進行闡釋。

2 EEPROM數(shù)據(jù)儲存地址的確認
嵌入式系統(tǒng)中的EEPROM電源消失后，儲存的數(shù)據(jù)依然存在。確認數(shù)據(jù)所存地址是能夠正確將所存數(shù)據(jù)讀出的基本條件，但是掉電后再上電時如何確認數(shù)據(jù)的地址指針呢?可以采用以下的方法。
2．1 找最大數(shù)據(jù)法
查找EEPROM中的最大數(shù)據(jù)，就是掉電前最后一次存儲的數(shù)據(jù)。該法對于單片機來講，編程時程序量較大，可采用折半查找法或分塊查找法降低程序代碼量。
2．2用后還原法
循環(huán)將當前數(shù)據(jù)寫入EEPROM后，立即將前面的EEPROM空間都清0再上電，查找數(shù)據(jù)非0的EEPROM空間即可。有的單片機要求在寫入數(shù)據(jù)之前，必須將所有空間都恢復(fù)為OxFF，這樣查找非0xFF的數(shù)據(jù)空間即可。
2．3地址指針法
為每一個數(shù)據(jù)在EEPROM中設(shè)一個地址指針EE―ADR[i]，這樣只要確認EEADR[i]數(shù)值即可找到相應(yīng)數(shù)據(jù)。對于地址指針法有下述一些技巧。
①一個地址指針對應(yīng)一個數(shù)據(jù)。該方法思路簡單，假設(shè)EEPROM空間可以存放50組數(shù)據(jù)和50個地址ADR[i]，一組數(shù)據(jù)占用4個字節(jié)，一個地址占用1個字節(jié)，共250字節(jié)，在儲存數(shù)據(jù)時，使50個地址指向50組數(shù)據(jù)的首地址，且使小于變量i的ADR[i]都清零，或重新賦值為0xFF。查找數(shù)據(jù)時，找到非O或非0xFF的ADR[i]，然后根據(jù)ADR[i]的值來確定數(shù)據(jù)的儲存地址即可。
②用兩個變量來記錄數(shù)據(jù)儲存的地址，ADDR一0LD和ADDILNEW分別標志當前數(shù)據(jù)讀出時的地址和新采集來的數(shù)據(jù)下一次要存儲的地址。

③用一個字節(jié)的EEPROM空間作為地址指針。此時，地址指針的數(shù)值總是和數(shù)據(jù)儲存的地址值相等，此種情況最具有技巧性，因為此時可以使用最少的地址指針，因而可以最大量的節(jié)省。EEPROM空間，從而延長EEP―ROM壽命。此方法的思路是：假設(shè)第O字節(jié)作為地址指針，當該指針值為1時，數(shù)據(jù)從第一個地址開始儲存；為2時，數(shù)據(jù)從第二個地址開始儲存，依此類推。

3 應(yīng)用實例
本人在設(shè)計智能流量儀表時，使用美國Microchip公司的PIC16F877單片機。該單片機本身自帶有256字節(jié)的EEPROM，其擦寫次數(shù)典型值為100萬次，主要用其儲存累計流量和儀表系數(shù)。其中，第201～255字節(jié)用于存儲儀表系數(shù)，因其不需要經(jīng)常操作，所以對這些數(shù)據(jù)不再采用變地址動態(tài)存儲。第0字節(jié)儲存數(shù)據(jù)的地址指針，第1～200字節(jié)用來儲存累計量。
對于累計量，可以采用浮點數(shù)儲存，只占用3～4個字節(jié)，目的在于用固定的字節(jié)長度可以保證相同的相對精度。
智能流量儀表常年不停地工作，短時間內(nèi)的流量相對總的流量而言，可以忽略不計。因此，為了使單片機的EEPROM壽命更長，過一個時間片段(例如10s)儲存一次累計量也可以滿足精度要求。假若出現(xiàn)停電事故，累計量只有10s的流量誤差，相對總量可以滿足精度要求。該策略可使EEPROM延長10倍壽命。
因本例采用O字節(jié)來記錄數(shù)據(jù)的存儲地址，若數(shù)據(jù)每存儲一次就換一個地址，則200字節(jié)可以存200／4=50個位置，相當于儲存數(shù)據(jù)的EEPROM空間擦寫一次，第O字節(jié)就擦寫50次，因此，第O字節(jié)的壽命是其他的1／50，這顯然不可行。故可以采用如下方式：在第一個地址儲存50次以后再換下一個地址儲存，到最后一個地址也儲存50次再轉(zhuǎn)到第一個地址儲存時，這樣所有的EEPROM空間使用次數(shù)都相等。
儲存累計量流程圖如圖1所示。

pass：數(shù)據(jù)存儲之前程序循環(huán)的次數(shù)，它表征多長時間儲存一次數(shù)據(jù)。
save_adr：數(shù)據(jù)在EEPROM中的存儲地址。
save_time：某數(shù)據(jù)在同一地址存儲的次數(shù)。
eeprom_write(eeadr，value)：EEPROM寫函數(shù)。
下面是該流程對應(yīng)的程序(采用澳大利亞HI―TECH公司的PICC demo編譯器)。

if(save_time>50)//存50次后移一位EEPROM地址

{save_time=0;clrwdt();

save_adr+=4;//累計量用4個字節(jié)儲存

if(save_adr>197)//只用1~200字節(jié)存儲累計量{save_adr=1;}

eeprom_write(0,save-adr);//save-adr為所存累計量地址首字節(jié)
}
eeprom_write(savcl_adr，x[O])；
eeprom_write(save_adr+1，x[1])；
eeprom_write(save_adr+2，x[2])；
eeprom_write(save_adr+3，x[3])；
}
}

4 讀出EEPROM中存儲的數(shù)據(jù)
系統(tǒng)中的EEPROM掉電后，再上電時從EEPROM讀出數(shù)據(jù)的程序比較簡單。
void Read_Sum_Q(){ ／／讀出掉電前的累計量
y[O]=eeprom_read(save_adr)；
y[1]=eeprom_read(1+save_adr)；
y[2]_eeprom_read(2+save_adr)；
y[3]=eeprom_read(3+save_adr)；

p2=(float *)y;

Q=*p2;

}

結(jié)語

采用實例所示的方法，10s存一次可使EEPROM壽命延長10倍，采用50倍的EEPROM空間冗余，又使其奉命延長50倍，這樣具有1000000次壽命的EEPROM可以不間斷工作時間為10501000000/（360024365）=15.85年，基本可以滿足各種嵌入式系統(tǒng)的工作要求，大大提高了EEPROM的使用效率。因此，本文介紹的方法在相關(guān)領(lǐng)域具有廣泛的借鑒意義和實用價值。