快閃記憶體中的鍵值對：無檔案系統 minINI
許多嵌入式系統應用需要以持久的方式儲存某種資料：校準值、設定或日誌資訊。對於較少的資料量，使用外部儲存器或檔案系統是一種過度大材小用。在許多系統中，我使用minINI以“ini-file”的方式儲存鍵值解析，但它需要使用某種檔案系統。minINI很棒，效率很高，使獲取和儲存資料變得非常容易。但對於簡單的情況，單個快閃記憶體頁面或扇區正是我所需要的。相反，直接管理該頁面，為什麼不在沒有檔案系統的情況下使用minINI？
例如，我使用上面的電路板驅動多達4個不同的步進電機和霍爾感測器。我需要儲存校準偏移量和電機資訊，並且每個電路板的資訊可能不同。這些板通過RS-485匯流排連線，因此每個板都有一個唯一的地址。對於此應用程式，我需要儲存鍵值對（例如，address=0x10）。為此，我使用minINI將資料儲存在內部快閃記憶體的一頁中，因此不需要檔案系統。
1、概述
因為 minINI 處理檔案，所以它需要某種檔案系統。對於較小的系統或較小的資料量，隨著程式碼大小和資料需求的增加，這增加了複雜性。在本文中，我將介紹一種對 minINI 庫進行無檔案和無檔案系統適配的方法，該方法只需要一個小型且可配置的 RAM 緩衝區以及單個 FLASH 頁面或扇區。這樣，一個非常通用和使用者友好的鍵值儲存可用於小型嵌入式系統，而無需檔案系統。
該實現可在 GitHub 上找到。
2、.ini檔案
.ini檔案允許我將資料分組為“部分”和“鍵值”對。下面是一個示例：
[motor0] name=split-flap 0 offset=30 x=0 [motor1] offset=32
使用minINI，我可以讀/寫這樣的值。它具有“只讀”模式，在這種模式下，我只能讀取資料。
3、minINI介面
minINI 架構包括一個“粘合”介面。這樣，它可以很容易地適應不同的檔案系統。以下是 FatFS 的“粘合”實現：
#define INI_FILETYPE FIL #define ini_openread(filename,file) (f_open((file), (filename), FA_READ+FA_OPEN_EXISTING) == FR_OK) #define ini_openwrite(filename,file) (f_open((file), (filename), FA_WRITE+FA_CREATE_ALWAYS) == FR_OK) #define ini_close(file) (f_close(file) == FR_OK) #define ini_read(buffer,size,file) f_gets((buffer), (size),(file)) #define ini_write(buffer,file) f_puts((buffer), (file)) #define ini_remove(filename) (f_unlink(filename) == FR_OK) #define INI_FILEPOS unsigned long//DWORD #define ini_tell(file,pos) (*(pos) = f_tell((file))) #define ini_seek(file,pos) (f_lseek((file), *(pos)) == FR_OK)
4、FLASH介面
我們的想法是新增一個新的“粘合”，它不需要檔案系統。相反，它直接讀取和寫入快閃記憶體，並模仿檔案系統。
這有一個限制：僅支援單個“ini檔案”。該限制可以很容易地擴充套件到支援多個“檔案”，但我真的沒有看到這種需求，至少在我的應用程式中沒有。
5、配置
配置是使用配置巨集（請參見軟體配置的不同方式）。下面是一個示例配置：
這樣就可以配置快閃記憶體。資料大小巨集用於限制資料大小，以減少用於寫入快閃記憶體的記憶體緩衝區的數量。
需要從可用於連結器的快閃記憶體數量中減少/排除已使用的快閃記憶體，否則應用程式也可能使用它。以下是如何使用恩智浦MCUXpresso IDE從記憶體對映中減少記憶體：
6、命令列
該實現包括一個命令列/shell 介面。
低於只讀配置的狀態：
“McuMinINI”顯示minINI的“核心”資訊，而“ini”組用於快閃記憶體實現它。
使用命令列介面，可以檢查或修改資料：
7、用法
將鍵值對與 minINI 結合使用非常簡單：我可以查詢整數、布林值、浮點值或字串值。下面是獲取裝置儲存地址的示例：
#define NVMC_MININI_FILE_NAME "settings.ini" /* 'file' name used */
/* RS-485 bus settings */
#define NVMC_MININI_SECTION_RS485 "rs485"
#define NVMC_MININI_KEY_RS485_ADDR "addr" /* long value: RS-485 address */
...
*addr = McuMinINI_ini_getl(NVMC_MININI_SECTION_RS485, NVMC_MININI_KEY_RS485_ADDR, 0x1, NVMC_MININI_FILE_NAME);
我真正喜歡minINI的是我可以提供預設值（在上面的示例中0x1）：如果部分/鍵不存在，它將返回我指定的預設值：這樣預設值就不需要配置區域中的任何空間。
儲存值類似於下面的示例：
McuMinINI_ini_putl(NVMC_MININI_SECTION_RS485, NVMC_MININI_KEY_RS485_ADDR, addr, NVMC_MININI_FILE_NAME);
8、記憶體要求
當然，每個功能都會帶來一些成本。但在這種情況下，我認為它真的是最小的。
為了在快閃記憶體中儲存資料，它至少需要一個扇區或快閃記憶體頁。其大小取決於所使用的系統，例如1 kByte（LPC845）或2 KByte（Kinetis K22），具體取決於微控制器。大小配置為McuMinINI_CONFIG_FLASH_NVM_BLOCK_SIZE。
對於寫入訪問，它需要一個RAM緩衝區來備份和儲存來自FLASH的資料。該金額McuMinINI_CONFIG_FLASH_NVM_MAX_DATA_SIZE配置。最小值為 64 個位元組。根據要儲存的資料量，128 或 256 可能更合理。對於只讀訪問，緩衝區量為零。根據所使用的微控制器和SDK，需要快閃記憶體驅動程式的裝置控制代碼：例如，在Kinetis上，這需要額外的100位元組。對於像LP845這樣的其他產品，不需要手柄，因為ROM例程用於快閃記憶體程式設計。
在 Kinetis 上，只讀配置會增加大約 6 KB 的程式碼大小（-O0，無優化），而使其讀寫會增加額外的 3 KB （-O0）。新增shell支援會增加額外的1 KB：因此這意味著最多需要10 KB的快閃記憶體，在啟用優化後降至約6 KB。到目前為止，還不到完整的檔案系統支援，很容易是30-50 KB的快閃記憶體。
9、總結
有了這個用於minINI的附加粘合埠，可以在沒有檔案系統的情況下使用它。這使得它適用於較小的嵌入式系統。它支援只讀和讀寫資料儲存。它使用直接快閃記憶體讀/寫，只有在讀寫配置中，它才需要一個可配置的RAM緩衝區來寫入或擴充套件資料。這樣，就可以輕鬆地將“鍵值”對儲存新增到任何嵌入式系統，而快閃記憶體的成本不到10 KB。
您可以在GitHub上的McuLib中找到該實現。
連結
- minINI by Compuphase: https://github.com/compuphase/minIni
- minINI: https://www.compuphase.com/minini.htm
- Using FatFS and MinINI with the NXP LPC55S16 EVK
- FatFS, MinIni, Shell and FreeRTOS for the NXP K22FN512
- Different Ways of Software Configuration
- Configuration Data: Using the Internal FLASH instead of an external EEPROM
- McuOnEclipse Library on GitHub: https://github.com/ErichStyger/McuOnEclipseLibrary
英文原文：Key-Value pairs in FLASH Memory: file-system-less minINI | MCU on Eclipse