一种新型的数据库模组及其数据通信方法

技术领域

本发明涉及数据库技术领域，尤其涉及一种新型的工业物联网传感器数据库模组及其数据通信方法。

背景技术

数据库作为基础软件被广泛应用在各种系统构建中，当前的数据库软件一般构建在系统的基础上，需要事先安装系统软件才可进行，同时对系统资源占用比较大，要求具有较高的计算资源和存储资源。

但是随着物联网的发展，越来越多的智能设备及传感器被应用在不同场景中，这些设备具有低功耗，运算能力低，存储容量低的特点，当前的数据库再运行时需要较大的资源，需要文件系统进行支持，使用语法复杂，导致在物联网传感器难以使用数据库对数据进行管理。这些分布在不同工业场景中的传感器，有的单个传感器每秒产生很多数据，如风机振动传感器一个每秒将产生10MB数据，这些工业传感器产生的数据当前主要使用网络或者有线的方式传输到边缘网关或者云端进行数据存储和管理，给边缘计算设备带来巨大的计算和存储压力。另一方面在边缘计算设备上使用数据库，需要相关专业数据库人员长时间进行维护数据库，造成实施成本高，效率低。

为了解决上述问题，本发明提出了一种新型的数据库模组及其数据通信方法。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新型的数据库模组，包括通信单元，功能分片单元，计算处理单元，存储单元，缓存单元，所述通信单元是用于对数据库硬件模组与上位机进行通信的模块，所述功能分片单元是一段程序，用于根据数据头部的功能标志位，确定该数据包是插入功能还是查找功能，所述功能分片单元用于对数据包进行了简单解析，且对cpu进行了绑定，用于提高cpu利用率，所述计算处理单元包括查询单元和插入及索引管理单元，所述查询单元用于根据功能分片单元解析出的查询指令进行查询操作，所述查询单元对cpu进行了绑定，所述插入及索引管理单元用于对通信单元中解析的插入数据的指令进行处理，所述插入及索引管理单元对cpu进行了绑定；所述缓存单元由位于芯片内的SRAM组成，所述SRAM在实际实践中预留出5-10KB作为数据缓存。

一种新型的数据库模组的数据通信方法，包含如下步骤：

步骤一、注册阶段：注册阶段主要是上位机在使用数据库模组时，需要把相应的硬件戳密码信息发送给模组，模组对该密码进行校验，该密码烧死在模组rom中，如果校验不通过，则直接返回失败信息，此时模组未启动，后续所有来的指令则都认为是非法指令，如果校验通过，则进行模组初始化，把相关的一二级索引加载至芯片的SRAM中，并返回结果给上位机，此时模组已经启动成功，可以处理后续指令；

步骤二、工作阶段：工作阶段主要是上位机利用数据库模组进行数据增加和查询操作。上位机按照一定格式组装好要插入或者查询的指令后，发送给模组，模组进行相应的插入、查询、建表操作；

步骤三、结束阶段：结束阶段主要是上位机不再使用数据库模组进行的持久化操作，上位机发送结束工作指令，模组收到后进行相应的索引数据写入flash工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过在硬件上开发数据库软件，能够解除数据库对系统的依赖，解决硬件设备难以使用数据库的问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种新型的数据库模组的结构框图；

图2为本发明提出的一种新型的数据库模组的数据通信方法流程图；

图3为本发明提出的一种新型的数据库模组中数据分片存储的程序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种新型的数据库模组，包括通信单元，功能分片单元，计算处理单元，存储单元，缓存单元，通信单元用于对数据库硬件模组与上位机进行通信的模块，可以uart，spi等多种方式，功能分片单元是一段程序，用于根据数据头部的功能标志位，确定该数据包是插入功能还是查找功能，功能分片单元用于对数据包进行了简单解析，且对cpu进行了绑定，用于提高cpu利用率，计算处理单元包括查询单元和插入及索引管理单元，查询单元用于根据功能分片单元解析出的查询指令进行查询操作，查询单元对cpu进行了绑定，插入及索引管理单元用于对通信单元中解析的插入数据的指令进行处理，数据只需写入到索引中，插入及索引管理单元对cpu进行了绑定；缓存单元由位于芯片内的SRAM组成，SRAM在实际实践中预留出5-10KB作为数据缓存；外挂flash通过spi与芯片进行通信并在flash中构建符合flash存储容量的二级缓存，并使用fifo算法，把二级缓存的部分内容在芯片内的SRAM中建立一一映射。

本发明还公开了一种新型的数据库模组的数据通信方法，包含如下步骤：

步骤一、注册阶段：注册阶段主要是上位机在使用数据库模组时，需要把相应的硬件戳密码信息发送给模组，模组对该密码进行校验，该密码烧死在模组rom中，如果校验不通过，则直接返回失败信息，此时模组未启动，后续有来的指令则都认为是非法指令，如果校验通过，则进行模组初始化，把相关的一二级索引加载至芯片的SRAM中，并返回结果给上位机，此时模组已经启动成功，可以处理后续指令；

步骤二、工作阶段：工作阶段主要是上位机利用数据库模组进行数据增加和查询操作。上位机按照一定格式组装好要插入或者查询的指令后，发送给模组，模组进行相应的插入、查询、建表操作；

步骤三、结束阶段：结束阶段主要是上位机不再使用数据库模组进行的持久化操作，上位机发送结束工作指令，模组收到后进行相应的索引数据写入flash工作。

特别的，如图3所示：1、片头用来指示当前数据存储区域的基址(基址+偏移地址＝实际存储地址)，表meta对应的地址。

2.片尾用于指示下一分片的片头地址，相对当前基地址的地址。

3.索引1，2，......，n是用户根据需要建立的索引，分片存储时对应的索引仅对当前分片建立索引，索引建立的算法是B+树，索引中地址用的是偏移地址。

4.数据区域是用户的存储的相关数据。

分片大小的设计需要根据存储介质类型，数据缓存ram大小，表meta中指示的一条记录的长度确定，需要在进行数据表meta设计时进行优化设计。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。