频繁写入非易失性存储器

我正在设计一种会随温度变化自动调整其物理位置的设备。如果设备关闭或电源断开，则设备需要记住其上次的温度和位置。我可以将这些值存储在EEPROM中，但问题是位置和温度变化非常快。如果每次更改后将温度和pos写入EEPROM，这将（1）降低固件速度，（2）一两年后可能会杀死EEPROM。因此，正如我所见，我的选择如下...

1）断电后，请使用电容器/电池在短时间内保持设备供电，以便我只能在那时将值写入EEPROM。我不喜欢这样，因为该板有点耗电，这需要很大的限制。而且我没有大量的可用空间。而且，我不希望电池和电池座的额外成本或大笔费用。

2）使用F-RAM代替EEPROM，这样我就可以写万亿次而不会用完。我不喜欢这个选项，因为FRAM比EEPROM贵很多，而且是用于生产产品的（不仅仅是一个）。

3）仅每5分钟左右写一次位置和温度。这样，我总是会记录最近的位置/温度，但我不会每秒写入一次，因此程序不会变慢，而EEPROM不会死得那么快。这似乎是我最好的选择。

还有其他人有我没有想到的建议吗？

您需要的是一种称为损耗平衡的技术。它不会每次都在EEPROM的同一位置写入数据，而是使用某种算法来使用不同的位置。我已经读过有关复杂的磨损均衡算法的信息，但是我不知道为什么下面的简单方法不起作用。

在您的数据中添加一个24位计数器，以便您的数据块的长度为8个字节。24AA64上的页面长32个字节，因此一个64kb的EEPROM可容纳256个页面。从数据表：

“当写入少于32个字节时，页面其余部分中的数据将随着写入的数据字节一起刷新。这将迫使整个页面承受写入周期，因此，每页指定了耐久性。”

因此，使用小于32字节页面的数据块是没有意义的。

看第一页的柜台。如果为零，则使用该页面的最大写周期数，因此转到下一页并检查该计数器。重复直到找到一个计数器> 0。那就是您当前正在使用的页面。Microchip的EEPROM具有100万次循环的耐久性，在给定的示例中，如果64KB EEPROM中的每个块最大为32个字节，则可以增加到2.56亿次。那应该足以使您的产品耐用：如果您每5秒钟写一次（！），则可以使用40年。

您将需要在首次使用时初始化EEPROM。你怎么知道那是什么时候。初始化时使用最后一页写入唯一签名。在每次通电时检查签名是否存在。如果不是，则必须初始化设备。您可以在每个页面中使用0xF4240（一百万个）预置计数器，或者在初次使用该页面时将所有内容清除为0xFF并写入0xF4240。
需要初始化EEPROM，因为有时在生产/测试过程中会写入某种模式。

编辑
损耗均衡应该可以解决您的问题，但是我仍然要评论电容器解决方案。您说该板相当耗电，但是也许可以用二极管将微控制器/ EEPROM的电源与板的其余部分隔离开。因此，当主电源消失时，您可能只需要几个mA。24AA64会在不到5ms的时间内写完一页，然后在10mA和100​​mV的允许压降下需要

$C = \dfrac{I \cdot t}{\Delta V} = \dfrac{10mA \cdot 5ms}{100mV} = 500\mu F$

使用小型超级电容即可轻松实现。

进一步阅读
数据表24AA64
EEPROM耐久性指南

1）一旦开始写过程，您只需要给MCU / EEPROM供电，并确保控制线不会毛刺-为此，I2C可能比SPI更可取。只需几毫安几毫秒的时间，这样就不会有太大的上限了，一旦启动写操作，您就可以让MCU进入睡眠状态。3）您可能可以应用一些智能，例如释抑-一旦写入，它总是保持一定的时间，然后再进行写入。或等待直到值稳定一段时间后再写入。
您还可以通过将数据分布在多个位置来提高耐用性。Microchip有一些工具和应用笔记可以计算其eeprom的耐久性，这可能会很有用。

我建议使用面向块的闪存设备，并将每个块中的一个字节用作模式标志。保持不变，几乎所有模式标志都将被编程；只有一个未编程模式标志的块，而前一个块（如有必要，则进行包装）被编程。该块将是具有最新数据的块。当该块填满时，擦除下一个块（请注意，被擦除的块可以在擦除周期内保存数据的任何组合，并且不变量仍将保持不变），然后在完成擦除后，将模式标志编程为是最后一个街区。

有必要充分保护闪存的电源，以确保对字节进行编程的任何尝试都能成功或全部失败，但是中断擦除周期并保留一个充满任意数据的块并不重要，因为下一次写入数据条目的尝试将重新擦除该块。

如果您的数据是16位，则64Kx8芯片将容纳32,000多个条目。每秒写入一个条目将使芯片充满约2.7倍。甚至具有“仅” 10K擦除周期耐久性的芯片也将持续10年以上。使用较大的芯片或具有100K耐力的芯片会按比例增加使用寿命。

1）可能是最简单的选项，尽管它可能需要更改硬件。我以前在不修改PBC的情况下就已经做到了这一点，只需增加去耦电容并中断掉电即可。

2）正如您所指出的，FRAM的问题在于价格！

3）根据温度和位置数据的波动性，只有在值发生变化时才通过写入来增加耐力。您可能每秒对温度进行一次采样，但是如果仅每5分钟更改一次，则问题就解决了。

这是我在项目中解决此问题的方法：

保留1个闪存扇区，以保存未使用的插槽的位掩码和该值的多个插槽。

我使用的位掩码长16个字节，因此我有128个插槽可放置值。

位掩码被初始化为全1，就闪存而言，这是擦除状态。

当您想写入一个新值时，读入位掩码并找到第一位。这是您将在其中写入值的插槽号。将该位更改为零以将其标记为已使用，然后将位掩码写回闪存，而无需先擦除它。接下来，在不擦除闪存的情况下，将该值写入位掩码后的插槽。

这样，只需写入新的位掩码（从1到0的变化），就可以将闪存写周期延长128倍。

如果整个位掩码为0，则擦除闪存扇区并重新开始。