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专利名称：使用快闪存储器存储计量数据的方法
技术领域：
本主题一般地涉及特定的快闪存储器存储应用，更具体地，本主题涉及一种使用快闪存储器来存储计量数据(metering data)的方法。此外，本主题涉及一种用于结合随机存取存储器(以下称为RAM)而使用快闪存储器来存储计量数据、并且尽管电力丧失但仍保持这样的数据的方法。
背景技术：
传统的存储系统是众所周知的。一般使用诸如磁盘驱动器等的旋转存储介质来存储大量数据。这样的系统恢复和存储数据慢。此外，这样的系统需要大量功率并且比较重。
某些现有快闪存储器系统的尺寸约束将它们的典型用途限制为存储被全部擦除然后被重新写入的程序和常数。一般地，因为通常不改变全部数据，所以不使用这样的系统来存储数据。而是，通常将数据存储在诸如EPROM、EEPROM的可替换存储器结构和多种RAM结构中，其允许只改动部分所存储的信息。然而，这样的存储器结构比快闪存储器系统较不经济(costeffective)，并且在某种类型的RAM即备用电池(battery-backed)RAM中，存在与电池的维护相关的附加寿命费用。
早期的快闪存储器系统由用于存储信息的单个存储块组成。这样的单独存储位置不能被重新写入，除非如它们被擦除的这样的时候。然而，在这样的存储器中擦除所存储的信息不能在部分的基础上发生。而是，这种信息的擦除在先前存储的所有信息均已丢失的点必须是完整的。
开发了传统的快闪存储器系统，使得它们在存储数据时更有用。这样的快闪存储器被分段为大量更小的存储位置。这些最新的快闪存储器系统足够灵活以存储数据，并且理想地适于在计量数据的存储中使用。尽管每一个这样的存储块仍然必须被全部擦除，但是这样的快闪存储器设备包含足够的小存储块，以令人满意地保持所存储的计量数据。
这些传统的快闪存储器系统消耗非常少的功率，并且操作比较快。新快闪存储器也比诸如EPROM、EEPROM等的非易失性存储器经济得多。除了更经济以外，这样的传统快闪存储器系统目前可以在比可供比较的EEPROM和RAM存储系统更高密度的阵列中使用。当在公共事业(utility)工业中提出存储更多计量数据的要求时，通过使用更有效率且廉价的存储系统而实现的费用节省将是重要的。
尽管过去在计量应用中使用了非易失性存储系统，但是它们的用途往往限于存储用于进行计算的常数值和方程，其中所述计算可以确定其它所希望的仪表性能或对其的要求的参数。在计量应用中，这种非易失性存储器结构的有限使用的一个这样的示例是美国专利第5548527号，出于所有目的，通过现在对其的引用而将其完全合并于此。
类似地，美国专利第4361877号提供了使用非易失性存储器来存储随着时间的过去而得到、并在关联存储器中编译的一组数据测量结果。然后，卸下这样的非易失性存储器以进一步处理，以便得到所希望的数据，并用新存储器结构替换随所述非易失性存储器。
美国专利第4335477号的目标是使用备用电池RAM存储器来存储数据，以及试图在电力中断期间保护这样的数据，以保证使用数据的连续性而不管电力丧失。出于所有目的，美国专利第4335477号和4361877号均通过现在对其的引用而被完全合并于此。
论及使用各种类型的存储器结构来处理和存储公共事业计量数据的其它专利包括美国专利第4783623；4792677；4852030；5270639；5311068；5377114；5473322；5918380；5994892；6006212；和6163276号。
尽管对于它们的目的是有用的，但是上面的文献没有一个解决由当前公开的技术所引出的问题，即，对用来存储计量数据而不需要替换的经济的、有效率的非易失性存储器结构的需要。
因此，希望提供一种用于使用更经济的存储器来存储计量数据的方法。此外，希望提供一种结合另外的关联存储器结构而使用这样的存储器作为存储计量数据、并保持这样的数据而不管电力丧失的方式的方法。最后，希望在进行测量时的周期期间，结合用于改动和保持计量数据的关联存储器结构、而利用多段快闪存储器来存储计量数据。

发明内容
本主题认识到并解决了关于在电力丧失期间所测量的计量数据的存储和该数据的维护的各种前述限制和缺点以及其它。因此，本公开的技术提供一种将计量数据存储到更快、更经济的非易失性快闪存储器结构中的新方法。此外，本主题提供一种结合RAM存储器而使用快闪存储器来存储计量数据、并维护这种数据而不管电力丧失的新方法。
因此，本公开技术的主要目的是提供一种用于使用非易失性快闪存储器来存储信息的方法。更具体地说，本主题的目的是提供一种用于结合RAM存储器而使用这样的存储器来存储和维护数据的方法。
本主题的另一目的是提供一种在电力丧失期间保护计量数据的方法。更具体地说，本主题的目的是提供一种使用易失性和非易失性存储器结构的组合来在电力丧失期间保护计量数据的方法。
本公开的技术的再一目的是提供一种用于存储计量数据的经济的方法。在这样的情况中，本技术的另一目的是提供一种用于存储计量数据的更灵活和有效率的方法。
本主题的其它目的和优点在如下的详细描述中阐述，或者从如下的详细描述中，对本领域普通技术人员来说，本主题的其它目的和优点将很清楚。此外，还应意识到的是，依靠现在对其的引用，可以在不脱离其精神和范围的情况下，在各种实施例和所公开的技术的使用中实践对具体说明和讨论的步骤、特征和材料、或者其设备的修改和变化。这样的变化可以包括但不限于对于示出或讨论的那些内容的等同步骤、元件、特征和材料的置换，以及各种步骤、部件、特征等的功能或位置的反转。
此外，将理解的是，本主题的不同实施例和不同的当前优选实施例可以包括当前公开的步骤、特征、元件或它们的等同物(包括特征的组合或者未在图中清楚地示出或在详细描述中阐述的它们的结构)的各种组合或结构。
参考下面的描述和所附的权利要求，本技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。被合并进来并组成此说明书的一部分的附示了本主题的实施例，并且与描述一起用来解释本技术的原理。


在参考了附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的、包括其最佳模式的本主题的完全和可行的(enabling)的公开，其中
图1是根据本主题的用于电力丧失发生的数据保存方法的流程图；图2是根据本主题的用于新获得的数据的数据存储方法的流程图；图3是根据本主题，在仪表的电力丧失期间提供数据保护方案的数据保存和存储方法的流程图；在本说明书和附图中重复使用标号意图是表示所公开的技术的相同或相似的特征或元件。
具体实施例方式
将详细参考本公开技术的当前优选实施例，其示例在附图中完全示出。这样的示例通过对本技术的解释而不是对其的限制来提供。实际上，对本领域技术人员来说将清楚的是，在不脱离本主题的精神和范围的情况下，可以对本主题进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以用在另一实施例上，以产生再一个实施例。此外，可以实践材料选择和/或特性的变化，以及改动方法步骤的顺序以满足所希望的特定用户标准。这样，意图是本主题涵盖处于本特征及其等同物的范围内的这样的修改和变化。
如上面所公开的，本主题具体涉及到使用快闪存储器结构来存储和保持计量数据的方法。具体地说，本主题提供一种在公共事业计量环境中，使用具有附加的关联存储器结构的快闪存储器结构的方法。本公开技术的某些实施例还针对一种如果在公共事业仪表中发生电力中断时免受数据丢失的方法。
通常，为了以后由经授权的现场人员或通过传送到远处的位置而进行的检索，收集和存储各种计量数据，包括负荷概况、能量数据、使用时间数据、信息数据和错误/事件日志。常常使用这样的信息来更好地确定对于任意24小时周期期间的不同时间周期的适当的开单价格(billing rate)，以及对于与商业用户相对的住宅用户和对于逐个季节的要求变化的替换开单价格。
在当前优选实施例的第一方面，图1示出了流程图20，其中提供了在出现电力故障期间测量数据的保护方案。计量数据存储在诸如EPROM、EEPROM或铁(ferro)RAM、影子(shadow)RAM、备用电池RAM的辅助存储器结构或其它类似的存储器结构中。这样的辅助存储器与非易失性快闪存储器结构相关，因而可以在下文中将其称为“关联存储器”。
当检测到即将发生的电力丧失时，需要保存先前测量或计算的任何计量数据。根据本主题，可以存在用于检测电力丧失的装置22。电力丧失检测装置22可以对应多种特定的设备。例如，可以在软件指令期间或者通过指定的传感器元件或其它适当的电路来检测电力丧失。当在步骤24检测到这样的事件时，在步骤26，将所选择的当前存储的数据从关联存储器结构重新写入非易失性快闪存储器。在某些实例中，希望在步骤26将关联存储器结构的全部内容传递到快闪存储器中。依据定义，非易失性快闪存储器结构将保持而不丢失存储在其中的全部数据，而不管存储器电力缺乏。以这样的方式，可以保存所有先前获得的计量数据。
继续图1中示出的本主题的示例实施例，当步骤26发生时，在步骤28，仪表开始检验仪表的电力恢复。尽管不形成本技术的特定方面，但是检验电力恢复可以用很多先前已知的方式来实现。如果在步骤28检测到没有电力，则电力检测方法沿路线30向回循环，并继续检验电力恢复，直到检测到电力为止。当在步骤28检测到固态仪表的电力恢复时，在步骤32，将先前在步骤26传递的所有数据恢复到关联存储器结构中。一旦在步骤32将计量信息从快闪存储器恢复到关联存储器中，就在步骤34中擦除该快闪存储器位置。步骤34确保在后续电力故障的时候，快闪存储器将准备好存储新信息。在完成示例步骤34之后，该过程沿着路线36循环回到过程20的开始，在那里，仪表再次开始检验下一次电力丧失。
在这样的方法中，非易失性快闪存储器结构的有限的使用有助于减少限制存储器结构本身的使用寿命的连续的数据写入、擦除和重新写入。此外，由于快闪存储器的某些受限的性质(即，需要擦除整个数据的存储块并重新写入)，这样的方法有助于减少计量系统正确记录每个新测量或计算的数据所需的时间。
根据本主题的另一方面，图2示出了表示示例过程40的流程图，其中，使用与公共事业仪表中的快闪存储器相关的存储器结构来临时存储和改动所记录的计量数据。在当前的优选实施例中，将计量数据永久存储在多段非易失性快闪存储器结构中。还提供由EPROM、EEPROM、铁RAM、影子RAM、备用电池RAM组成的关联存储器结构或其它类似存储器结构。这样的非易失性快闪存储器结构的段的每一个包含来自典型的住宅或商业用途的固态公共事业仪表的所测量并记录的计量数据。应当注意，这样的仪表不形成本技术的特定方面，并且对本领域普通技术人员来说是众所周知的。照这样的话，在此将不讨论仪表本身。
当获得新测量或计算的数据时，存在更新所存储的信息的需要。根据本主题，此新数据的检测可以用各种方式来进行，并且在图2中被指示为新数据指示器42。可以如何来指示新数据的一个示例是将新获得的数据与已经存储在非易失性存储器中的数据相比较，以确定该数据是否需要改动。本主题采用诸如示例数据保存和存储方法40的过程来更新新获得的计量数据。这样的方法可以减少必须擦除和重新写入非易失性快闪存储器的次数，从而延长其在仪表中的有效寿命。
继续图2的示例过程40，在步骤44中完成对所存储的数据是否需要更新的确定。当在步骤44中确定新数据的确即将到来时，在步骤46中，从非易失性快闪存储器结构读取包含旧数据的存储块，并将其复制到关联存储器结构中。
快闪存储器的最新进展提供了小擦除块快闪存储器结构。这意味着在步骤46中读入关联存储器结构的数据量远小于先前可能的数据量。由于示例计量系统需要大约256K的非易失性存储器和大约2K的辅助存储器，因此这种快闪存储器技术的进展使计量应用中的快闪存储器的使用更加灵活。这样，基于指定的存储器约束，在步骤46中读入关联存储器结构的数据量具有最小和最大限度。从快闪存储器读取的最小数据量等于快闪存储器中最小块尺寸。可以用每个数据阵列大约1000个块或更多来表征现有的快闪存储器。在步骤46中从快闪存储器读取的最大数据量由关联存储器结构的存储限制确定。
关联存储器结构可以是这样的一个结构其允许对数据的改动，而不需要如快闪存储器中的情况一样、清除所有数据并用新获得的计量数据来代替该数据。而是，在这样的存储器结构中，可以只改变整个存储块中所需要的单个信息比特，从而减少更新数据所需的时间。这样，在步骤46中，所选择的一个数据块或多个数据块被读入关联存储器，此时，在步骤48中可以在关联存储器中改动数据。
当在步骤48中完成对关联存储器结构中的先前存储的数据的改动时，在步骤50中，可以完全擦除先前包含未改动数据的非易失性快闪存储器段。然后，在步骤52中，可以将现在更新后的数据重新写入非易失性快闪存储器的新擦除的存储块中。根据当前公开的技术，所述方法随后沿路线54返回，以重复其本身，以便继续提供最新的计量数据。
尽管非易失性快闪存储器结构不形成本主题的特定方面，但是可以提供它以包含足够的数据来表示例如一个月的公共事业供应商限定的时间周期。在这样的实例中，适当的现场人员可以以定期间隔、通过直接查看或通过数据的远程传送/接收来“读取”仪表，以得到数据，以便避免任何计量数据的丢失。
图3表示提供了数据保存和存储方法的示例实施例的流程图，其中，这样的方法包括对于仪表电力丧失的周期的数据保护方案。这样的方法100优选地包括用于检测新获得的数据的装置142和用于确定即将发生的电力丧失122的装置122。装置142可以按照与新数据指示器装置42类似的方式来实现，而装置122可以按照与电力丧失指示装置22类似的方式来实现。
在如果发生电力故障则致力于避免丢失任何先前获得的计量数据的过程中，示例方法100中的第一步骤对应于利用检测装置122来检验这样的电力丧失。如果在步骤124检测到电力丧失，则存在将计量数据传递到非易失性存储器结构的需要。当发现这样的需要存在时，在步骤126中，可以将用于数据的临时存储和改动的关联存储器结构中的所有计量数据传递到非易失性快闪存储器结构。
然后，在步骤128和130中，示例方法100开始连续检验，以确定电力是否恢复到固态仪表。这样的确定可以通过任意的已知方法来进行，并且，因为它不形成本主题的具体关键性方面，所以在此将不进一步探究这样的方法。当在步骤128中检测到仪表电力恢复时，在步骤132中，可以将位于非易失性快闪存储器结构中的所有数据重新写入关联存储器中。然后，在步骤134中，应当擦除快闪存储器中的适当位置，使得当另一次电力故障时可以再次将新数据存储在那里。
在其询问电力丧失检测装置是否应当不存在即将发生的电力丧失期间，在步骤144中，本技术的方法接下来询问新获得数据检测装置142。在每次测量时，这样的检测可以运行，以自动更新非易失性快闪存储器，或者，更优选的是，可以存在装置142，用于将新获得的数据与已经存储在非易失性存储器中的数据相比较，以确定该数据是否需要改动。较新的方法可以减少必须擦除或重新写入非易失性快闪存储器的次数，从而延长其在仪表中的有效寿命。
当在步骤144确定所存储的数据需要更新时，在步骤146中，从非易失性快闪存储器结构读取包含旧数据的存储块，并将其复制到关联存储器结构中。对存储器的适当存储块的确定可以基于环型(ring)快闪存储器的使用来进行，使得每个连续组的新获得的数据归入环型存储器的下一个连续的段中。
然后，在步骤148中，对先前存储在关联存储器结构中的数据进行所希望的改动。在进行此改动之后，在步骤150中，可以完全擦除先前包含旧数据的非易失性快闪存储器段。然后，在步骤152中，可以将现在更新后的数据重新写入非易失性快闪存储器的新擦除的存储块中。根据本技术，该方法随后沿路线136和154重复其本身，以便继续得到最新的计量数据，同时保证对已获得的计量数据的保护。
尽管使用指定的术语和步骤描述了本公开技术的优选实施例，但这样的描述只是出于说明性的目的。所使用的词是描述性的而不是限制性的词。应该明白，在不脱离所附权利要求中阐述的本主题的精神或范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行改变和变化。此外，应当理解，可以整体或部分互换其它各种实施例的多个方面。因此，所附权利要求的精神和范围不应被限制为对包含于此的优选版本的描述。
权利要求
1.一种用于存储计量数据的方法，包括以下步骤提供多个关联的存储器结构，其中所述多个存储器结构包括至少一个多段非易失性存储器结构和至少一个附加关联存储器结构；测量多个公共事业提供商限定的计量数据；检测新获得的或更新后的计量数据的存在；确定将要存储新获得的或更新后的计量数据的所述至少一个非易失性存储器结构的段；将数据从来自所述确定步骤的非易失性存储器结构段读取到所述关联存储器结构中；改动关联存储器结构中的所选择数据；擦除在所述读取数据的步骤中被传递的非易失性存储器结构的段；以及将改动后的数据从关联存储器结构重新写入到所述非易失性存储器结构的被擦除的段中。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个多段非易失性存储器结构包括快闪存储器。
3.如权利要求2所述的方法，其中，从由EPROM、EEPROM、铁RAM、影子RAM和备用电池RAM组成的组中选择所述至少一个关联存储器结构。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述公共事业提供商限定的计量数据包括对应于负荷概况、能量数据、使用时间数据、信息数据或错误/事件日志中的至少一个的信息。
5.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤将来自所述确定步骤的非易失性存储器结构段的数据与新获得的或更新后的计量数据相比较，由此确定将在所述改动步骤中改动关联存储器中所选择的数据。
6.如权利要求2所述的方法，其中，所述非易失性快闪存储器是环型存储器，并且其中，确定将要存储新获得的或更新后的计量数据的所述快闪存储器的段的所述步骤是读取所述环型快闪存储器的下一个连续段的功能。
7.一种用于在公共事业仪表电力丧失期间保存计量数据的方法，其中，所述计量数据存储在结合公共事业仪表而提供的至少一个存储器结构中，所述方法包括以下步骤提供多个存储器结构，其中，所述多个存储器结构包括至少一个多段非易失性存储器结构和至少一个关联存储器结构；检测即将发生的仪表的电力丧失；读取存储在所述至少一个关联存储器结构中的所有先前获得的计量数据；将所述先前获得的计量数据重新写入所述至少一个多段非易失性存储器结构中；检验电力的恢复；当公共事业仪表的电力恢复时，将所述先前获得的计量数据从所述至少一个多段非易失性存储器结构恢复到所述至少一个关联存储器结构；以及从所述至少一个多段非易失性存储器结构擦除所述先前获得的计量数据。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个多段非易失性存储器结构包括快闪存储器。
9.如权利要求8所述的方法，其中，从由EPROM、EEPROM、铁RAM、影子RAM和备用电池RAM组成的组中选择所述至少一个关联存储器结构。
10.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤将用于检测即将发生的电力丧失和电力恢复的装置提供给所述存储器结构。
11.一种公共事业计量数据存储、改动和保存方法，包括用于在仪表电力丧失周期期间保护数据的步骤，所述方法包括以下步骤(a)提供多个存储器结构，其中，所述多个存储器结构包括至少一个非易失性存储器结构和至少一个关联存储器结构；(b)测量公共事业提供商限定的计量数据；(c)检验所述仪表的任何即将发生的电力丧失，并且当未能检测到所述仪表的任何即将发生的电力丧失时，跳到步骤(j)；(d)将所有先前获得的计量数据读入所述至少一个关联存储器结构中；(e)将所述先前获得的计量数据重新写入所述至少一个非易失性存储器结构中；(f)检验电力的恢复，并重复步骤(f)，直到得到这样的肯定指示；(g)当所述多个存储器结构的电力恢复时，将所述先前获得的计量数据从所述至少一个非易失性存储器结构恢复到所述至少一个关联存储器结构；(h)擦除所述至少一个多段非易失性存储器的一部分，以允许将新数据写入其中；(i)返回步骤(c)；(j)检验新获得的或更新后的数据的存在，并且当未能检测到所述新获得的或更新后的计量数据时，跳到步骤(c)；(k)确定包含先前获得的、需要替换或更新的计量数据的所述至少一个非易失性存储器结构的段；(l)将所述非易失性存储器结构段读入所述关联存储器结构；(m)改动所述关联存储器结构中的所述先前获得的计量数据；(n)从所述非易失性存储器结构的所述段擦除所述先前获得的计量数据；(o)将所述新获得的或更新后的计量数据重新写入所述非易失性存储器结构的所述被擦除的段中；以及(p)重复步骤(c)。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个多段非易失性存储器结构包括快闪存储器。
13.如权利要求12所述的方法，其中，从由EPROM、EEPROM、铁RAM、影子RAM和备用电池RAM组成的组中选择所述至少一个关联存储器结构。
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述公共事业提供商限定的计量数据包括负荷概况、能量数据、使用时间数据、信息数据或错误/事件日志中的至少一个。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述非易失性快闪存储器是环型存储器，并且其中，对包含需要更新的所述先前获得的计量数据的所述快闪存储器的段的所述确定是读取所述环型快闪存储器的下一个连续段的功能。
16.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤将用于检测即将发生的电力丧失和电力恢复的装置提供给所述存储器结构。
17.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤将所述新获得的或更新后的计量数据特征化为使对所述先前获得的计量数据的改变成为必要或不成为必要。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述特征化是基于先前获得的计量数据与所述新获得的或更新后的计量数据的比较，并且，如果所述先前获得的和所述新获得的计量数据相同，则不需要数据的改动。
19.一种公共事业计量数据存储、改动和保存方法，包括在仪表电力丧失期间保护数据的步骤，所述方法包括以下步骤(a)检验即将发生的仪表的电力丧失，并且其中，未检测到这样的故障，则跳到步骤(f)；(b)将所有先前获得的计量数据从关联存储器结构复制到非易失性存储器结构；(c)检验所述仪表的电力恢复，直到检测到所述电力恢复的肯定指示为止；(d)将所有先前获得的计量数据恢复到所述关联存储器结构中；(e)返回步骤(a)；(f)检验新获得的或更新后的计量数据，并且其中，未检测到这样的指示，则跳到步骤(c)；(g)将所述先前获得的计量数据读入所述关联存储器结构中；(h)改动所述先前获得的计量数据；(i)将所述新获得的或更新后的计量数据重新写入所述非易失性存储器结构中；以及(j)重复步骤(a)。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述至少一个多段非易失性存储器结构包括快闪存储器。
21.如权利要求20所述的方法，其中，从由EPROM、EEPROM、铁RAM、影子RAM和备用电池RAM组成的组中选择所述至少一个关联存储器结构。
全文摘要
提供了一种计量数据保存和存储方法，包括用于在仪表电力丧失期间保护数据的步骤。具体地说，结合各种易失性存储器结构，使用一种用于使用非易失性快闪存储器结构的方法来存储和保存从固态公共事业仪表获得的计量数据。该方法包括使用易失性存储器结构来临时存储(146)和改动(148)所测量和计算的计量数据，以便避免只能被写入、擦除和重新写入有限次数的非易失性存储器结构的寿命的显著减小。此外，这样的使用减少了与仪表中的这种存储器类型的维护和合并相关的费用。该方法还包括使用非易失性快闪存储器(126)作为在仪表电力丧失(124)期间所获得的计量数据的永久存储介质。
文档编号G01R22/00GK1659603SQ03813384
公开日2005年8月24日 申请日期2003年4月22日 优先权日2002年4月24日
发明者布赖恩·K·西尔, 埃里克·诺罗德, 斯蒂芬·M·西蒙斯 申请人:伊特伦电学计量公司