CN111679792B - 一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统，包括通过串口通讯的嵌入式设备和PC，还包括植入嵌入式设备中的监控模块和安装在PC中的智能监测系统，智能监测系统包括智能数据分析模块以及与所述智能数据分析模块连接的界面显示模块、测试用例输入模块、定时模块和测试报告自动生成模块，监控模块与所述智能数据分析模块进行数据交互。还公开了一种嵌入式设备Flash I/O数据监测方法。本发明通过监测Flash擦写异常实现对电子产品的监控告警功能，可以提前发现电子产品由于产品软件设计、使用第三方软件等造成Flash擦写异常的情况，发出警示，终止相关应用的使用，提高电子产品的使用寿命。

Description

一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统及方法

技术领域

本发明涉及NandFlash技术领域，具体的说，是一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统及方法。

背景技术

目前，NandFlash已经广泛应用于手机、机顶盒、电视机、固态硬盘、U盘等电子产品中，用于存储电子产品的各类参数数据。NandFlash的主要种类包括SLC、MLC、TLC、QLC。根据这种NandFlash的特点，在产品使用过程中，对NandFlash不断擦写，擦写数据的次数或数据总量达到NandFlash芯片厂商规定的限值时，NandFlash的使用寿命即到期。为了用户的数据安全，芯片厂商不建议用户再继续使用。

关于NandFlash使用寿命的计算，还存在其它一些因素，如目前各类嵌入式设备的功能越来越齐全，尤其如AI智能类嵌入式设备担负起越来越多的创新业务，这些产品在用户实际环境工作中除系统运行自带进程外，还会运行其它第三方应用进程。如果嵌入式设备自身的系统软件存在设计缺陷，或在用户实际环境中运行的第三方的应用软件未经过严格测试，导致对嵌入式设备的NandFlash读写次数或擦写数据量远远大于正常理论值时，就会影响到嵌入式设备NandFlash正常使用寿命(如正常工作寿命5年的嵌入式设备，实际工作寿命缩短到1年)。对NandFlash监测的现有技术众多，但大部分为对NandFlash坏块进行管理、使用寿命进行检测，判断NandFlash品质是否合格。本发明通过对嵌入式产品NandFlash的I/O进行数据擦写实时监控保存并实时分析，达到拦截影响嵌入式设备NandFlash正常使用寿命的嵌入式设备系统软件、第三方应用软件缺陷目的，确保嵌入式设备正常使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统及方法，用于解决现有技术中无法监测因系统软件或第三方应用软件问题引起NandFlash擦写异常的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统，包括通过串口通讯的嵌入式设备和PC，还包括植入嵌入式设备中的监控模块和安装在PC中的智能监测系统，所述智能监测系统包括智能数据分析模块以及与所述智能数据分析模块连接的界面显示模块、测试用例输入模块、定时模块和测试报告自动生成模块，所述监控模块与所述智能数据分析模块进行数据交互。

模拟系统正常使用场景，待测嵌入式设备在取得用户许可的情况下在线或者离线执行测试用例输入模块中输入的测试用例，测试用例将监测参数传递至智能数据分析模块，定时模块开始计时，在设定的监测时间段内，植入嵌入式设备的监控模块监控设备各应用进程，间接得知NandFlash I/O擦写数据情况，并传递至智能数据分析模块，由智能数据分析模块评估分析NandFlash及产品使用寿命，并判断嵌入式设备系统软件或第三方应用软件是否存在异常擦写NandFlash I/O情况，若有，则由界面显示模块进行界面显示预警及输出详细风险评估报告；若无，则继续测试，直至测试结束，由测试报告自动生成模块输出测试报告。

所述智能数据分析模块包括数据采集及存储模块、数据分析模块、风险评估模块和继续测试模块，所述数据分析模块用于对数据采集及存储模块的数据进行分析，并根据分析结果输出指令至继续测试模块或者风险评估模块，所述风险评估模块连接所述界面显示模块，所述继续测试模块连接所述测试报告自动生成模块。所述数据采集及存储模块包括依次连接的数据采集模块、数据预处理模块和数据存储模块，其中数据预处理模块用于筛选NandFlash I/O擦写数据，以重点分析某些第三方应用进程或系统运行进程对NandFlash I/O擦写数据进行统计分析。

一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测方法，包括所述的一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统，方法包括：

步骤S100：嵌入式设备出厂前，预置Hour_TotalDatasize和Dailyusetime，所述Hour_TotalDatasize为NandFlash每小时擦写数据量；所述Dailyusetime为推算产品每天使用时长的平均值；S＝Hour_TotalDatasize*Dailyusetime，S为每日数据擦写总量；

步骤S200：将监控模块植入嵌入式设备，在PC安装智能监测系统，将嵌入式设备与PC建立通讯；

步骤S300：在智能监测系统的测试用例输入模块输入测试用例参数、指定log文件和测试报告存储的位置，所述测试用例参数包括NandFlash总容量R、NandFlash主控算颗粒P/E值PE、监测天数T、阈值百分比V和设计使用寿命L，L＝R×PE÷S；所述阈值V为当前状态使用寿命L1低于设计使用寿命L的百分比，即V＝(L-L1)÷L；

步骤S400：智能监测系统的智能数据分析模块驱动嵌入式设备的监控模块，监控模块对嵌入式设备所运行的进程对NandFlash I/O擦写数据进行实时监控；

步骤S500：根据监测模块收集的每天擦写数据量，计算出该NandFlash的使用寿命为L1＝R×PE÷S1，其中L1为在监测天数T内每天工作Dailyusetime小时的平均日擦写数据量；对NandFlash的擦写数据量进行监测的方法可以是：创建一个任务监测SDK(软件工具包)中的NandFlash擦写函数，得到擦写数据量。

步骤S600：如果L1低于设计使用寿命L的阈值V，则由界面显示模块输出预警信息，否则，测试结束后，由测试报告自动生成模块输出测试报告。

界面显示模块显示预警信息及输出风险评估报告，研发或测试对输出的风险评估报告做最终分析。经研发或测试评估后，若确认系统或第三方应用存在异常，在嵌入式设备设计阶段做出相应的处理，将问题拦截在产品研发或落地测试阶段，以确保嵌入式设备供货后的正常使用寿命；若界面显示模块无预警信息输出及输出的风险报告无异常，则待测试结束，生成自动化测试报告。

本发明是将具有监测NandFlash擦写异常的监测模块集成在电子产品的应用软件或状态监测软件中，具有以下优点：

A、NandFlash擦写异常监测功能：通过实时监测计算NandFlash每天Dailyusetime小时内擦写数据量S1，按L1＝R×PE÷S1公式计算出目前的使用寿命，如果当前使用寿命小于设计使用寿命一定的百分比，表示为L1<L×V，将发出预警信息；

B、参数设置功能：通过将监测天数T、阈值百分比V两个参数设置为符合产品使用情况的值，设计寿命L根据产品测试试用情况设定，不允许更改。监测天数T、阈值百分比V也可以在产品出厂时设定一个默认值；如有用户输入，则采用输入值，若没有则采用默认值；

C、应用场景灵活：将计算平均擦写数据量的天数T以及阈值V两个参数设计为可调整，以适应更多使用场景。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明在采用NandFlash的电子产品中，如手机、机顶盒、电视机、固态硬盘、U盘等，通过将具有监测NandFlash擦写异常的软件模块集成在电子产品的应用软件或状态监测软件中，实现对电子产品中NandFlash的擦写异常监控告警功能。该功能可以提前发现电子产品由于产品软件设计、使用第三方软件等造成NandFlash擦写异常的情况，发出警示，终止相关应用的使用，从而提高电子产品的使用寿命。

(2)本发明实现方法简单，可靠性、灵活性高，无需增加硬件成本，适于在采用NandFlash的各种电子产品中应用推广。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为智能数据分析模块的原理框图；

图3为数据采集及存储模块的原理框图；

图4为本发明的监测流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1、图2和图3所示，一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统，包括通过串口通讯的嵌入式设备和PC，还包括植入嵌入式设备中的监控模块和安装在PC中的智能监测系统，所述智能监测系统包括智能数据分析模块以及与所述智能数据分析模块连接的界面显示模块、测试用例输入模块、定时模块和测试报告自动生成模块，所述监控模块与所述智能数据分析模块进行数据交互。所述智能数据分析模块包括数据采集及存储模块、数据分析模块、风险评估模块和继续测试模块，所述数据分析模块用于对数据采集及存储模块的数据进行分析，并根据分析结果输出指令至继续测试模块或者风险评估模块，数据分析模块可以设置为定时启动分析也可以是设置为测试完成后自动启动分析，所述风险评估模块连接所述界面显示模块，所述继续测试模块连接所述测试报告自动生成模块。所述数据采集及存储模块包括依次连接的数据采集模块、数据预处理模块和数据存储模块，其中数据预处理模块用于筛选NandFlash I/O擦写数据，以重点分析某些第三方应用进程或系统运行进程对NandFlash I/O擦写数据进行统计分析。

模拟系统正常使用场景，待测嵌入式设备在取得用户许可的情况下在线或者离线执行测试用例输入模块中输入的测试用例，测试用例将监测参数传递至智能数据分析模块，定时模块开始计时，在设定的监测时间段内，植入嵌入式设备的监控模块监控设备各应用进程，间接得知NandFlash I/O擦写数据情况，并传递至智能数据分析模块，由智能数据分析模块评估分析NandFlash及产品使用寿命，并判断嵌入式设备系统软件或第三方应用软件是否存在异常擦写NandFlash I/O情况，若有，则由界面显示模块进行界面显示预警及输出详细风险评估报告；若无，则继续测试，直至测试结束，由测试报告自动生成模块输出测试报告。

风险评估报告中有每个软件(嵌入式系统软件及第三方应用软件)进程对NandFlash I/O每小时擦写数据实际大小做TOP正序排序的信息，便于研发或测试对输出的风险评估报告做最终分析，高效找到异常的详细的嵌入式系统软件或第三方应用软件。

实施例2：

一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测方法，包括所述的一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统，方法包括：

步骤S100：嵌入式设备出厂前，预置Hour_TotalDatasize和Dailyusetime，所述Hour_TotalDatasize为NandFlash每小时擦写数据量；所述Dailyusetime为推算产品每天使用时长的平均值；S＝Hour_TotalDatasize*Dailyusetime，S为每日数据擦写总量；

步骤S200：将监控模块植入嵌入式设备，在PC安装智能监测系统，将嵌入式设备与PC建立通讯；

步骤S300：在智能监测系统的测试用例输入模块输入测试用例参数、指定log文件和测试报告存储的位置，所述测试用例参数包括NandFlash总容量R、NandFlash主控算颗粒P/E值PE、监测天数T、阈值百分比V和设计使用寿命L，L＝R×PE÷S；所述阈值V为当前状态使用寿命L1低于设计使用寿命L的百分比，即V＝(L-L1)÷L；

步骤S400：智能监测系统的智能数据分析模块驱动嵌入式设备的监控模块，监控模块对嵌入式设备所运行的进程对NandFlash I/O擦写数据进行实时监控；

步骤S500：根据监测模块收集的每天擦写数据量，计算出该NandFlash的使用寿命为L1＝R×PE÷S1，其中L1为在监测天数T内每天工作Dailyusetime小时的平均日擦写数据量；对NandFlash的擦写数据量进行监测的方法可以是：创建一个任务监测SDK(软件工具包)中的NandFlash擦写函数，得到擦写数据量。

步骤S600：如果L1低于设计使用寿命L的阈值V，则由界面显示模块输出预警信息，否则，测试结束后，由测试报告自动生成模块输出测试报告。

界面显示模块显示预警信息及输出风险评估报告，研发或测试对输出的风险评估报告做最终分析。经研发或测试评估后，若确认系统或第三方应用存在异常，在嵌入式设备设计阶段做出相应的处理，将问题拦截在产品研发或落地测试阶段，以确保嵌入式设备供货后的正常使用寿命；若界面显示模块无预警信息输出及输出的风险报告无异常，则待测试结束，生成自动化测试报告。

在嵌入式设备出厂后，在用户使用阶段，监控测试流程如图4所示：

S2-1：嵌入式设备出厂时，嵌入式设备制造商在嵌入式设备中预制其NandFlash每日工作Dailyusetime小时的数据擦写总大小Day_TotalDatasize值即S，如5GB/天，以及默认参数T、V、L

判断用户是否选择参数设置，如果有，用设置的参数设置T、V，L用默认值；

S2-2：嵌入式设备在用户端启动后，在嵌入式设备后台自动开启监控模块，以日为单位监控并记录NandFlash每日数据擦写总量。

判断，时间＜T，继续执行步骤S2-2，否则，执行下一步；

S2-3：计算S1＝X÷T，L1＝R×PE÷S1；

判断L1＜L×V是否成立，如果是，提示异常，否则返回步骤S2-2继续执行。

当T为一个月(30)时，以每月为1个测试周期，如每月第1日开始-每月最后1日结束，监控并判断NandFlash日擦写数据量是否满足嵌入式设备设计需求。判断的方法：在第二月的第1日，监控模块对上月每日的实际Day_TotalactDatasize即S1与第S2-1步中预制的Day_TotalDatasize值即S做比较，若满足(R×PE÷S1)＜(R×PE÷S×V)则判定为异常。

若第S2-3步监控结果无异常，则直接返回S2-1步，继续对当月NandFlash擦写数据做监控测试。

若第S2-3步监控结果异常，则嵌入式设备将异常情况反馈给用户或在嵌入式系统后台将异常信息上报至设备制造商服务器，保存上月每日Day_TotalDatasize数据，进入步骤S2-4。

并行的，监控设备除进入步骤S2-4外，会同步返回监控流程S2-1步，继续对当月NandFlash擦写数据做监控测试。

S2-4：嵌入式设备制造商在收到反馈的异常信息后，综合同型号其它嵌入式设备上报的情况综合判断异常是否属批量(如同时接收到大量类似的异常信息)问题。若为批量问题，嵌入式设备制造商介入分析处理，最终确保产品使用寿命满足设计需求。

进一步的，监控模块保存近2月的每日Day_TotalDatasize数据，超过2月的每日Day_TotalDatasize数据将被清空。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (3)

1.一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测方法，其特征在于，利用一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测系统实现，系统包括通过串口通讯的嵌入式设备和PC，还包括植入嵌入式设备中的监控模块和安装在PC中的智能监测系统，所述智能监测系统包括智能数据分析模块以及与所述智能数据分析模块连接的界面显示模块、测试用例输入模块、定时模块和测试报告自动生成模块，所述监控模块与所述智能数据分析模块进行数据交互，方法包括：

步骤S100：嵌入式设备出厂前，预置Hour_TotalDatasize和Dailyusetime，所述Hour_TotalDatasize为NandFlash每小时擦写数据量；所述Dailyusetime为推算产品每天使用时长的平均值；S＝Hour_TotalDatasize*Dailyusetime，S为每日数据擦写总量；

步骤S200：将监控模块植入嵌入式设备，在PC安装智能监测系统，将嵌入式设备与PC建立通讯；

步骤S300：在智能监测系统的测试用例输入模块输入测试用例参数、指定log文件和测试报告存储的位置，所述测试用例参数包括NandFlash总容量R、NandFlash主控算颗粒P/E值PE、监测天数T、阈值百分比V和设计使用寿命L，L＝R×PE÷S；

步骤S400：智能监测系统的智能数据分析模块驱动嵌入式设备的监控模块，监控模块对嵌入式设备所运行的进程对NandFlash I/O擦写数据进行实时监控；

步骤S500：根据监测模块收集的每天擦写数据量，计算出该NandFlash的使用寿命为L1＝R×PE÷S1，其中L1为在监测天数T内每天工作Dailyusetime小时的平均日擦写数据量；

步骤S600：如果L1低于设计使用寿命L的阈值V，则由界面显示模块输出预警信息，否则，测试结束后，由测试报告自动生成模块输出测试报告。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测方法，其特征在于，所述智能数据分析模块包括数据采集及存储模块、数据分析模块、风险评估模块和继续测试模块，所述数据分析模块用于对数据采集及存储模块的数据进行分析，并根据分析结果输出指令至继续测试模块或者风险评估模块，所述风险评估模块连接所述界面显示模块，所述继续测试模块连接所述测试报告自动生成模块。

3.根据权利要求2所述的一种嵌入式设备NandFlash I/O数据监测方法，其特征在于，所述数据采集及存储模块包括依次连接的数据采集模块、数据预处理模块和数据存储模块，其中数据预处理模块用于筛选NandFlash I/O擦写数据。

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