EEPROM 磨损管理算法

前言

…最近工作上有用到EEPROM，在我的应用中需要一分钟一次的擦写频率，按照设备一天工作16h，十年的设备设计寿命来计算，大概要擦写300万次。超出了一般的EEPROM擦写循环次数100万。
…这个问题的解决办法有两种，一种是软件上加入磨损管理，不要对EEPROM同一位置频繁擦写。另一种是更换期间为铁电存储器，铁电存储器优点很多，寿命超长，写完数据之后没有延迟，但是价格会比EEPROM贵一点。对于成本不敏感的应用直接用铁电即可。
…我的应用中决定使用EEPROM，网上查阅了一些资料，并没有找到EEPROM上运行的磨损管理算法。只能自己造了。

需求

• 以页面为单位：EEPROM页面读写效率高一点
• 页面大小和数量可定义，以适配不同的EEPROM
• 算法简单，不需要太复杂

结构

…上图是FT24C16A的页面结构，FT24C16A页面大小为16bit，一共128个页面。

我们将第0页前两个字节作为goodpage指针。其总是保存没有磨损的页面位置。

因为数据有可能会因为磨损而更换页面位置，所以从第1页开始，页面内两个字节为单位作为数据指针data_p，保存目标数据的位置。上图是十个页面数据的情况。

data_p的页面结束之后，就来到了数据内容的页面。我们将数据内容页面的前四个字节设置为擦写计数，每次数据页面更新的时候前四个字节也会同步+1，当抵达磨损次数的时候，该数据页面会将自身”搬迁“到其他的位置。并更新data_p。

如上内容所示，EEPROM的页面结构被”格式化“了，某些固定的位置被存放特定功能的数据。在空白的EEPROM是无法运行我们的算法。所以我们还要在第一次运行之前做格式化处理，并设计一个标志位，以标志此EEPROM已经被格式化，我们将其设计在0页面第三字节。

局限性

…这是一个非常精简的处理，有一定的局限性。

…比如数据利用率并不完美，在页面内容中的计数，其低字节更新频率与页面同频，而高字节几乎不更新，我在最开始的设计中希望将这些不做磨损处理，后来发现编程过于复杂，遂放弃而采用这种简单直白的方式。当然，页面尺寸大的话计数占用的数据比例就会小到忽略。

…我并没有将这个算法成为磨损均衡算法的原因是，磨损均衡算法的设备容量是不变的。磨损均衡算法旨在让所有存储块同时达到最大寿命，我的处理中存储设备的容量只会越来越少。

代码示例

稍后上传到gitee