闪存中的键值对：无文件系统 minINI

许多嵌入式系统应用需要以持久的方式存储某种数据：校准值、设置或日志信息。对于较少的数据量，使用外部存储器或文件系统是一种过度大材小用。在许多系统中，我使用minINI以“ini-file”的方式存储键值解析，但它需要使用某种文件系统。minINI很棒，效率很高，使获取和存储数据变得非常容易。但对于简单的情况，单个闪存页面或扇区正是我所需要的。相反，直接管理该页面，为什么不在没有文件系统的情况下使用minINI？

例如，我使用上面的电路板驱动多达4个不同的步进电机和霍尔传感器。我需要存储校准偏移量和电机信息，并且每个电路板的信息可能不同。这些板通过RS-485总线连接，因此每个板都有一个唯一的地址。对于此应用程序，我需要存储键值对（例如，address=0x10）。为此，我使用minINI将数据存储在内部闪存的一页中，因此不需要文件系统。

1、概述

因为 minINI 处理文件，所以它需要某种文件系统。对于较小的系统或较小的数据量，随着代码大小和数据需求的增加，这增加了复杂性。在本文中，我将介绍一种对 minINI 库进行无文件和无文件系统适配的方法，该方法只需要一个小型且可配置的 RAM 缓冲区以及单个 FLASH 页面或扇区。这样，一个非常通用和用户友好的键值存储可用于小型嵌入式系统，而无需文件系统。
该实现可在 GitHub 上找到。

2、.ini文件

.ini文件允许我将数据分组为“部分”和“键值”对。下面是一个示例：

[motor0]
name=split-flap 0
offset=30
x=0[motor1]
offset=32

使用minINI，我可以读/写这样的值。它具有“只读”模式，在这种模式下，我只能读取数据。

3、minINI接口

minINI 架构包括一个“粘合”接口。这样，它可以很容易地适应不同的文件系统。以下是 FatFS 的“粘合”实现：

#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接口

我们的想法是添加一个新的“粘合”，它不需要文件系统。相反，它直接读取和写入闪存，并模仿文件系统。
这有一个限制：仅支持单个“ini文件”。该限制可以很容易地扩展到支持多个“文件”，但我真的没有看到这种需求，至少在我的应用程序中没有。

5、配置

配置是使用配置宏（请参见软件配置的不同方式）。下面是一个示例配置：

这样就可以配置闪存。数据大小宏用于限制数据大小，以减少用于写入闪存的内存缓冲区的数量。
需要从可用于链接器的闪存数量中减少/排除已使用的闪存，否则应用程序也可能使用它。以下是如何使用恩智浦MCUXpresso IDE从内存映射中减少内存：

6、命令行

该实现包括一个命令行/shell 接口。
低于只读配置的状态：

“McuMinINI”显示minINI的“核心”信息，而“ini”组用于闪存实现它。
使用命令行界面，可以检查或修改数据：

7、用法

将键值对与 minINI 结合使用非常简单：我可以查询整数、布尔值、浮点值或字符串值。下面是获取设备存储地址的示例：

#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);

我真正喜欢minINI的是我可以提供默认值（在上面的示例中0x1）：如果部分/键不存在，它将返回我指定的默认值：这样默认值就不需要配置区域中的任何空间。
存储值类似于下面的示例：

McuMinINI_ini_putl(NVMC_MININI_SECTION_RS485, NVMC_MININI_KEY_RS485_ADDR, addr, NVMC_MININI_FILE_NAME);

8、内存要求

当然，每个功能都会带来一些成本。但在这种情况下，我认为它真的是最小的。
为了在闪存中存储数据，它至少需要一个扇区或闪存页。其大小取决于所使用的系统，例如1 kByte（LPC845）或2 KByte（Kinetis K22），具体取决于微控制器。大小配置为McuMinINI_CONFIG_FLASH_NVM_BLOCK_SIZE。
对于写入访问，它需要一个RAM缓冲区来备份和存储来自FLASH的数据。该金额McuMinINI_CONFIG_FLASH_NVM_MAX_DATA_SIZE配置。最小值为 64 个字节。根据要存储的数据量，128 或 256 可能更合理。对于只读访问，缓冲区量为零。根据所使用的微控制器和SDK，需要闪存驱动程序的设备句柄：例如，在Kinetis上，这需要额外的100字节。对于像LP845这样的其他产品，不需要手柄，因为ROM例程用于闪存编程。
在 Kinetis 上，只读配置会增加大约 6 KB 的代码大小（-O0，无优化），而使其读写会增加额外的 3 KB （-O0）。添加shell支持会增加额外的1 KB：因此这意味着最多需要10 KB的闪存，在启用优化后降至约6 KB。到目前为止，还不到完整的文件系统支持，很容易是30-50 KB的闪存。

9、总结

有了这个用于minINI的附加粘合端口，可以在没有文件系统的情况下使用它。这使得它适用于较小的嵌入式系统。它支持只读和读写数据存储。它使用直接闪存读/写，只有在读写配置中，它才需要一个可配置的RAM缓冲区来写入或扩展数据。这样，就可以轻松地将“键值”对存储添加到任何嵌入式系统，而闪存的成本不到10 KB。
您可以在GitHub上的McuLib中找到该实现。

链接

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