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      基于嵌入式Linux的用電信息采集終端存儲數(shù)據(jù)的方法

      2016-07-25 07:59:37孫明剛積成電子股份有限公司山東濟(jì)南250100
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2016年12期
      關(guān)鍵詞:用電信息

      孫明剛(積成電子股份有限公司,山東 濟(jì)南 250100)

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      基于嵌入式Linux的用電信息采集終端存儲數(shù)據(jù)的方法

      孫明剛
      (積成電子股份有限公司,山東濟(jì)南250100)

      摘要:本發(fā)明公開一種基于嵌入式Linux的用電信息采集終端使用內(nèi)存映射文件存儲數(shù)據(jù)的方法,通過內(nèi)存映射函數(shù)mmap(Linux系統(tǒng)調(diào)用)將所需讀寫的數(shù)據(jù)映射到用戶進(jìn)程空間,以讀寫內(nèi)存的形式訪問存儲數(shù)據(jù)具有可將數(shù)據(jù)固化存儲、掉電不丟、讀寫方便、性能優(yōu)越和節(jié)約成本等優(yōu)勢。

      關(guān)鍵詞:嵌入式Linux;用電信息;終端存儲

      一、技術(shù)領(lǐng)域

      本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)用電信息采集系統(tǒng)領(lǐng)域,具體涉及基于嵌入式Linux用電信息采集終端存儲數(shù)據(jù)的方法。

      二、背景技術(shù)

      電力用戶用電信息采集系統(tǒng)(power userelectricenergydataacquiresystem)是對電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時監(jiān)控的系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)用電信息的自動采集、計(jì)量異常監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能。

      用電信息采集終端(electricenergy dataacquireterminal)是對各信息采集點(diǎn)用電信息采集的設(shè)備,簡稱采集終端??梢詫?shí)現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)雙向傳輸以及轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行控制命令的設(shè)備。用電信息采集終端按應(yīng)用場所分為專變采集終端、集中抄表終端(包括集中器、采集器)、分布式能源監(jiān)控終端等類型。

      采集終端因功能要求在運(yùn)行過程中會對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行頻繁讀寫體現(xiàn)在以下幾個方面:采集終端在每輪次抄表結(jié)束后會對采集結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算并存儲,采集終端會每分鐘對各采集點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算并存儲,采集終端會每秒種讀取自身計(jì)量芯片數(shù)據(jù)計(jì)算、累加并存儲,采集終端會實(shí)時讀取脈沖表狀態(tài)并累加、存儲。

      三、關(guān)于存儲、讀寫此類數(shù)據(jù)的方案

      (一)存文件,將所使用的數(shù)據(jù)先緩沖在內(nèi)存中然后讀寫完成后存入文件。數(shù)據(jù)存入文件可避免系統(tǒng)停電帶來的數(shù)據(jù)丟失問題,但讀寫文件操作較為繁瑣、不能以操作字節(jié)的形式訪問數(shù)據(jù)使用不便,且頻繁地讀寫文件性能有限特別體現(xiàn)在大型文件的重復(fù)、隨機(jī)讀寫上。

      (二)增加硬件SRAM(掉電不丟內(nèi)存),可以以操作字節(jié)的形式訪問數(shù)據(jù),但需額外供電,采集終端的板載鋰電池一般設(shè)計(jì)壽命為5年,即使是壽命未到也存在電池自放電、批量質(zhì)量問題造成SRAM供電電池失效導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,且使硬件意外地增加成本。

      (三)編程到Flash,可以實(shí)現(xiàn)固化存儲不需額外供電,掉電后數(shù)據(jù)不丟失,但Flash編程需專用驅(qū)動且需先擦除再寫入,不能以操作字節(jié)的形式讀寫,還需考慮Flash的損耗均衡以保證其讀寫壽命。

      四、發(fā)明內(nèi)容

      針對上述問題,本發(fā)明提供一種可將數(shù)據(jù)固化存儲、掉電不丟、讀寫方便、性能優(yōu)越的基于嵌入式Linux的用電信息采集終端存儲數(shù)據(jù)的方法。

      為解決上述問題,本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:基于嵌入式Linux的用電信息采集終端存儲數(shù)據(jù)的方法,包括如下步驟:

      (一)確定所需存儲的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)長度,在進(jìn)程地址空間中定義內(nèi)存映射區(qū)的基地址,并定義用于存儲各數(shù)據(jù)的地址與基地址的相對偏移;比如需存儲1M的數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)分別為數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)3.....數(shù)據(jù)256,每個占用4個字節(jié),如果內(nèi)存映射區(qū)基地址為0xffff0000,則存儲這些數(shù)據(jù)的地址分別為數(shù)據(jù)1->0xffff0000,數(shù)據(jù)2->0xffff0004,數(shù)據(jù)3->0xffff0008......,則可如下定義:[0013]數(shù)據(jù)1:(基地址+0);[0014]數(shù)據(jù)2:(基地址+4);[0015]數(shù)據(jù)3:(基地址+8);.....定義這些偏移是為了方便讀寫各數(shù)據(jù)。

      (二)根據(jù)步驟一中所需存儲數(shù)據(jù)的長度檢測待內(nèi)存映射文件的合法性,若文件合法則進(jìn)入步驟三;若不合法則根據(jù)所需存儲數(shù)據(jù)長度創(chuàng)建文件并將文件內(nèi)容填充為零值再進(jìn)入步驟三。

      (三)調(diào)用內(nèi)存映射函數(shù)mmap,建立與步驟二中的待內(nèi)存映射文件的映射,將內(nèi)存映射函數(shù)mmap返回地址賦予步驟一中定義的基地址。

      (四)使用步驟一中定義的內(nèi)存映射區(qū)的基地址以及其他數(shù)據(jù)的相對偏移地址讀寫所需存儲數(shù)據(jù)。

      內(nèi)存映射文件利用虛擬內(nèi)存把文件映射到進(jìn)程的地址空間中去,在此之后進(jìn)程操作文件,就像操作進(jìn)程空間里的地址一樣,比如使用memcpy等內(nèi)存操作的函數(shù)。這種方法能夠很好地應(yīng)用在需要頻繁處理一個文件或者是一個大文件的場合,這種方式處理IO效率比普通IO效率要高。Linux提供了內(nèi)存映射函數(shù)mmap,調(diào)用時指明待映射文件以及文件長度即可返回映射內(nèi)存首地址,它把文件內(nèi)容映射到一段內(nèi)存上。通過對這段內(nèi)存的讀取和修改,實(shí)現(xiàn)對文件的讀取和修改。

      根據(jù)所需存儲數(shù)據(jù)長度確定所需映射內(nèi)存的長度,同時也決定了待內(nèi)存映射文件的大小。所述步驟二中檢測待內(nèi)存映射文件合法性的條件還包括文件的起始字節(jié)及文件的結(jié)束字節(jié)。

      本發(fā)明公開一種基于嵌入式Linux的用電信息采集終端使用內(nèi)存映射文件存儲數(shù)據(jù)的方法,通過內(nèi)存映射函數(shù)mmap (Linux系統(tǒng)調(diào)用)將所需讀寫的數(shù)據(jù)映射到用戶進(jìn)程空間,以讀寫內(nèi)存的形式訪問存儲數(shù)據(jù)具有可將數(shù)據(jù)固化存儲、掉電不丟、讀寫方便、性能優(yōu)越、節(jié)約成本等優(yōu)勢。

      五、本發(fā)明具備的有益效果

      (一)無需增加硬件節(jié)約成本,并增加可靠性;

      (二)數(shù)據(jù)讀寫可以以操作內(nèi)存的形式進(jìn)行;

      (三)實(shí)現(xiàn)固化存儲,系統(tǒng)掉電后無需電池供電以保存數(shù)據(jù);

      (四)無需考慮存儲器件的磨損均衡;

      (五)無需考慮存儲器件的讀寫次數(shù);

      (六)無需專用存儲器件的讀寫驅(qū)動程序、可移植性高。

      內(nèi)存映射文件性能優(yōu)勢:正常的系統(tǒng)IO讀寫需要兩次傳輸一次是在文件和內(nèi)核高速緩沖區(qū)之間,另一次在高速緩沖區(qū)和用戶空間緩沖區(qū)之間。使用內(nèi)存映射函數(shù)mmap就無需第二次傳輸了,對于輸入來講,一旦內(nèi)核將相應(yīng)的文件塊映射進(jìn)內(nèi)存之后用戶進(jìn)程就能夠使用這些數(shù)據(jù)了。對于輸出來講,用戶進(jìn)程僅僅需要修改內(nèi)存中的內(nèi)容,然后可以依靠內(nèi)核管理器來自動更新底層的文件。除了節(jié)省了內(nèi)核空間和用戶空間之間的一次傳輸之后,內(nèi)存映射函數(shù)mmap還能夠通過減少所需使用的內(nèi)存來提升性能。

      圖1

      圖2

      附圖說明:

      圖1為本發(fā)明的流程圖,圖2為本發(fā)明的原理示意圖。

      參考文獻(xiàn)

      [1]張鐘玲.用電信息采集系統(tǒng)功能及技術(shù)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2013(31):47-48.

      中圖分類號:TM73

      文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

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