停车场控制器数据存储管理

【摘要】停车场控制器的开发需要考虑脱离上位机能正常运行这项功能，因此车辆信息、出入记录、计费等数据在控制器中的存储及管理，成了开发的主要工作任务。分析停车场控制器需要存储及管理的数据，并对其空间分布及内容管理进行详细介绍，提出一种基于FLASH和EEPROM芯片配合使用的非文件系统存储方案，通过电路硬件设计和软件设计实现了嵌入式停车场控制器的数据存储和管理的目标。

【关键词】停车场；数据存储；FLASH；EEPROM

目前国内生产停车场管理系统绝大部分是采用“前端设备+现场控制器+管理PC机”的模式，还有很多停车场管理系统的合法性比对任务放在管理PC机上来完成，一旦PC机出现问题，停车场就无法正常运行，所以现在开发停车场控制器均要考虑具备脱离上位机正常运行的功能，采用嵌入式系统开发控制器的现象也越来越普遍，“管理控制一体机”代替“控制器+管理PC机”的模式将是一种趋势。因此，车辆信息、出入信息、费用等数据的存储及管理是停车场控制器开发的核心任务。

2.存储空间分布及内容管理

考虑到FLASH芯片在使用时有存在以下几个特点，即必须以几K～几十K的块为单位进行数据的操作；擦除操作耗时较多，应减少擦除操作；尽量避免频繁地对同一地址操作，以免造成局部单元提前损坏等，所以在车库管理系统中还需配置EEPROM用来存储用于合法性比对的会员卡卡号和经常变动的出入信息，我们以4M FLASH和32KB EEPROM为例来分析非文件系统的数据存储空间分布及内容管理。

2.1 FLASH存储空间分布及内容管理

FLASH有4M，其存储空间分布和内容如下：预留空间1M，会员卡基本信息1M，会员卡进出信息记录1M，临时卡进出信息记录1M。

一张会员卡基本信息对应2K数据存储空间，分4个扇区进行存储，3个扇区分别用来存储卡基本信息、卡操作记录、金额充值记录，1个扇区为预留空间。每个扇区空间为0.5K，足够存储其相应的数据，所以会员卡基本信息1M，每张卡存储2K，1M/2K=0.5K，则可注册0.5K(512)个用户。另外进出记录，每次进出记录为32字节，1M/32=32768次，假设一天会员卡出入1000车次，则可存储时间32768/1000=32天。

2.2 EEPROM存储空间分布及内容管理

EEPROM有32K，其存储空间分布及存储内容安排如下：预留空间10K，会员卡基本信息和出入信息16K、缓冲区1K，临时卡出入信息4K、缓冲区1K。

会员卡基本信息和出入信息存储位置的具体指向需24字节，包括初始化标记、数据存储开始地址、数据存储块大小、最大存储数据个数和预存储地址等；每张会员卡基本信息和出入信息需要占用32字节，分别是使用状态1个字节、卡号6个字节、时间6个字节、进出状态1个字节、当前存储位置4个字节、金额4个字节、信息库地址4个字节、卡操作区位地址2个字节、充值区位地址2个字节、卡状态1个字节、和校验1个字节，总共分配500组，则需16000个字节，预留484字节，总计16K。缓冲区会员卡存储指向需18字节，分别是引导码2个字节、数据长度2个字节、FLASH存储开始地址4个字节、分配FLASH扇区个数2个字节、使用扇区计数2个字节、PC访问扇区地址4个字节、PC访问扇区内地址2个字节；会员卡出入信息缓冲区32字节，分别是卡号6个字节、时间6个字节、出入状态1个字节、与PC机通讯状态1个字节、上次记录该卡的地址4个字节、支付金额4个字节、剩余金额4个字节、预留6个自己，分配16组，需要512字节。

临时出入信息32字节，16组，需要512字节，预留488字节，总计1K；临时卡存储指向需12字节，每张临时卡出入信息19字节，200组，则需3800个字节，预留284字节，总计4K；缓冲区临时卡存储指向需18字节，临时出入信息32字节，16组，需要512字节，预留488字节，总计1K。其字节分配方法与会员卡类似。

3.停车场控制器数据存储管理硬件设计

本课题设计的停车场管理系统是针对单位的车辆出入管理，考虑固定用户在500多个的这种场合，当然也可以根据需要扩展容量，根据存储空间分布及内容管理的分析可知，4M FLASH和32K的EEPROM能满足系统的需要，可以保证在没有上位机的情况下，系统照常运行，且数据可以保留一个多月，当上位机工作正常时，即可把数据上传。经过查找资料和分析，采用AT45DB321D作为FLASH存储芯片，FM31256作为EEPROM存储和时钟芯片。

3.1 AT45DB321D接口电路设计

3.2 FM31256接口电路设计

停车场管理系统中，车辆在出入时，都必须记录其时间，所以控制器应配套时钟电路，FM31256芯片包括实时时钟、32K EEPROM、看门狗计数器、低电平复位及非易失性事件计数器等功能，并且具有访问次数多的特点，利用该芯片的EEPROM作为控制程序频繁访问的存储单元，即设置参数、会员卡信息、临时卡信息、掉电及时保存的数据，是一个理想的选择

FM31256芯片的数据写入和读取采用IIC总线方式，其接口电路如图2所示。SCL和SDA端通过上拉电阻与MCU的PB6、PB7端口相接；A0、A1是芯片的地址，本电路只用到一片，所以直接接地；PFI端口用2个相同的电阻进行分压，作为比较输入；另外端口，为时钟晶振电路和供电、备用电池供电。

4.停车场控制器数据存储管理软件设计

数据存储包含着AT45DB321D芯片NAND FLASH的读写控制和FM31256芯片EEPROM的读写控制。

5.结束语

本文根据停车场管理系统的工作原理，分析停车场控制器需要存储和管理的数据，对其空间分布和内容管理进行详细配置，应用STM32F103VET6 32位处理器灵活控制AT45DB321D FLASH存储芯片和FM31256 EEPROM存储芯片，以非文件系统形式对停车场管理系统的数据进行存储和管理，通过FLASH芯片和EEPROM芯片的配合使用，分块管理和缓冲管理等方法，使Flash的存储性能和数据的可靠性均有很大地提高。本课题设计的停车场控制器经过测试，在脱离PC机的情况下工作正常，数据存储管理合理，效果良好，为嵌入式系统Flash存储管理提供借鉴经验。

参考文献

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福建省教育厅2009年课题“基于RFID的智能停车场管理系统研究与实现（编号：JA09257）”；基金申请人：程智宾。

作者简介：程智宾（1980—），男，福建诏安人，福建信息职业技术学院讲师，主要研究方向：RFID应用技术、自动化控制技术。