小型嵌入式设备EEPROM参数结构

Question

我在小型嵌入式设备重新设计(PID控制器)中解决的主要问题是设备参数存储。我在这里部分介绍的旧解决方案空间效率高，但在添加新参数时难以维护。它基于必须与EEPROM地址匹配的设备参数ID，如下面的示例所示:

// EEPROM variable addresses
#define EE_CRC                       0          // EEPROM CRC-16 value
#define EE_PROCESS_BIAS              1          // FLOAT, -100.00 - 100.00 U
#define EE_SETPOINT_VALUE            3          // FLOAT, -9999 - 9999.9
#define EE_SETPOINT_BIAS             5          // CHAR, -100 - 100 U
#define EE_PID_USED                  6          // BYTE, 1 - 3
#define EE_OUTPUT_ACTION             7          // LIST, DIRE/OBRNU
#define EE_OUTPUT_TYPE               8          // LIST, GRIJA/MOTOR
#define EE_PROCESS_BIAS2             9          // FLOAT, -100.00 - 100.00 U
#define EE_SETPOINT_VALUE2          11          // FLOAT, -9999 - 9999.9
#define EE_SETPOINT_BIAS2           13          // CHAR, -100 - 100 U
#define EE_PID_USED2                14          // BYTE, 1 - 3
#define EE_OUTPUT_ACTION2           15          // LIST, DIRE/OBRNU
#define EE_OUTPUT_TYPE2             16          // LIST, GRIJA/MOTOR
#define EE_LINOUT_CALIB_ZERO        17          // FLOAT, -100.0 - 100.0
#define EE_LINOUT_CALIB_GAIN        19          // FLOAT, -2.0 - 2.0

每个地址都是硬编码的，下一个地址是根据之前的数据大小定义的(注意地址之间的间距不均匀)。这是有效的，因为没有浪费EEPROM数据存储，但很难扩展而不引入错误。

在代码的其他部分(即HMI菜单，数据存储…)，代码将使用匹配地址的参数列表，如下所示:

// Parameter identification, NEVER USE 0 (zero) as ID since it's NULL
// Sequence is not important, but MUST be same as in setparam structure
#define ID_ENTER_PASSWORD_OPER             1 
#define ID_ENTER_PASSWORD_PROGRAM          2 
#define ID_ENTER_PASSWORD_CONFIG           3 
#define ID_ENTER_PASSWORD_CALIB            4 
#define ID_ENTER_PASSWORD_TEST             5 
#define ID_ENTER_PASSWORD_TREGU            6 
#define ID_PROCESS_BIAS                    7
#define ID_SETPOINT_VALUE                  8
#define ID_SETPOINT_BIAS                   9
#define ID_PID_USED                       10 
#define ID_OUTPUT_ACTION                  11
#define ID_OUTPUT_TYPE                    12
#define ID_PROCESS_BIAS2                  13
...                        

然后在使用这些参数的代码中，例如在下面给出的用户菜单结构中，我使用自己的PARAM类型(结构)构建了项:

struct param {                      // Parametar decription
   WORD   ParamID;                    // Unique parameter ID, never use zero value
   BYTE   ParamType;                  // Parametar type
   char   Lower[EDITSIZE];            // Lowest value string
   char   Upper[EDITSIZE];            // Highest value string
   char   Default[EDITSIZE];          // Default value string
   BYTE   ParamAddr;                  // Parametar address (in it's media)
};                                  
typedef struct param PARAM;

现在参数列表被构建为结构数组:

PARAM code setparam[] = {
  {NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL},                   // ID 0 doesn't exist
  {ID_ENTER_PASSWORD_OPER, T_PASS, "0", "9999", "0", NULL},
  {ID_ENTER_PASSWORD_PROGRAM, T_PASS, "0", "9999", "0", NULL},
  {ID_ENTER_PASSWORD_CONFIG, T_PASS, "0", "9999", "0", NULL},
  {ID_ENTER_PASSWORD_CALIB, T_PASS, "0", "9999", "0", NULL},
  {ID_ENTER_PASSWORD_TEST, T_PASS, "0", "9999", "0", NULL},
  {ID_ENTER_PASSWORD_TREGU, T_PASS, "0", "9999", "0", NULL},  
  {ID_PROCESS_BIAS, T_FLOAT, "-100.0", "100.0", "0", EE_PROCESS_BIAS},
  {ID_SETPOINT_VALUE, T_FLOAT, "-999", "9999", "0.0", EE_SETPOINT_VALUE},
  {ID_SETPOINT_BIAS, T_CHAR, "-100", "100", "0", EE_SETPOINT_BIAS},
  {ID_PID_USED, T_BYTE, "1", "3", "1", EE_PID_USED},
  {ID_OUTPUT_ACTION, T_LIST, "0", "1", "dIrE", EE_OUTPUT_ACTION},
  {ID_OUTPUT_TYPE, T_LIST, "0", "1", "GrIJA", EE_OUTPUT_TYPE},
  {ID_PROCESS_BIAS2, T_FLOAT, "-100.0", "100.0", "0", EE_PROCESS_BIAS2},

…

本质上，每个参数都有它唯一的ID，这个ID必须与硬编码的EEPROM地址相匹配。由于参数的大小不固定，我不能使用参数ID本身作为EEPROM(或其他媒体)地址。上面例子中的EEPROM组织是16位字，但原则上没关系(更多的空间浪费在字符上，所以我将来更喜欢8位组织)

:

是否有更优雅的方法来做到这一点?一些哈希表，众所周知的模式，类似问题的标准解决方案?eeprom现在的尺寸要大得多，我不介意使用固定的参数大小(布尔参数浪费32位)来换取更优雅的解决方案。看起来对于固定大小的参数，我可以使用参数ID作为地址。这种方法是否有我没有看到的明显缺点?

我现在使用的是分布式HW (HMI, I/O和主控制器是分开的)，我想使用所有设备都知道这个参数结构的结构，以便例如远程I/O知道如何缩放输入值，HMI知道如何显示和格式化数据，所有这些都只基于参数ID。换句话说，我需要一个地方来定义所有的参数。

我做了我的谷歌研究，很少能找到小型设备不包括一些数据库。我甚至在考虑一些XML定义，它将为我的数据结构生成一些C代码，但也许有一些优雅的解决方案更适合小型设备(高达512 K闪存，32 K RAM)?

Answer 1

如果您不担心跨更改或处理器的兼容性，您可以简单地在RAM和EEPROM之间复制结构体，并且只访问RAM副本的单个成员。

如果你想直接在EEPROM中显式访问单个成员，你也可以相对容易地创建一个工具，从结构和编译器的已知打包规则编译定义列表。

Answer 2

我会这样做。

我将创建一个结构的类型定义，其中包含您希望在EEPROM中拥有的变量。

使用您的示例，它看起来像这样:

typedef struct eeprom_st
{
    float process_biass;
    float setpoint_value;
    char setpoint_bias;
    ....
} eeprom_st_t;

然后我将创建一个偏移定义来标记结构将存储在EEPROM中的位置。

我将添加一个指向该类型的指针，将其用作虚拟对象:

#define EEPROM_OFFSET 0
eeprom_st_t *dummy;

那么我会使用offsetof来获得我需要的特定变量的偏移量，像这样:

eeprom_write( my_setpoint_bias, EEPROM_OFFSET + offsetof(eeprom_st_t,setpoint_bias),
sizeoff(dummy->setpoint_bias));

为了使它更优雅，我将把eeprom写入例程也变成宏。

Answer 3

我不确定这是否真的比你所拥有的更好，但这里有一个想法。为了便于维护，可以考虑将EEPROM地址的知识封装到一个"EEPROM"对象中。现在，您有一个参数对象，并且每个实例都知道其数据存储在物理EEPROM中的位置。如果参数对象不知道EEPROM，可能会更容易维护。相反，一个单独的eeprom对象负责物理eeprom和参数对象实例之间的接口。

另外，考虑在EEPROM中保存的数据中添加EEPROM数据的版本号。如果设备固件更新并且EEPROM数据的格式发生变化，则此版本号允许新固件识别并转换旧版本的EEPROM数据。