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SD卡、摄像机和SD卡可靠性预警系统.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201510817955.0

申请日:

2015.11.23

公开号:

太阳城集团CN106779008A

公开日:

2017.05.31

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06K 19/07申请日:20151123|||公开
IPC分类号: G06K19/07; G11C29/04 主分类号: G06K19/07
申请人: 杭州海康威视数字技术股份有限公司
发明人: 严兴潮; 罗辉
地址: 310000 浙江省杭州市滨江区阡陌路555号海康科技园
优先权:
专利代理机构: 北京聿宏知识产权代理有限公司 11372 代理人: 朱绘;李心稳
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法律状态
申请(专利)号:

CN201510817955.0

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.06.23|||2017.05.31

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明公开了一种SD卡、摄像机以及SD卡可靠性预警系统。该SD卡包括:存储模块,用于存储音视频数据和表示SD卡健康状态的可靠性参数;接口模块,用于接收数据操作指令和参数读取指令,根据所述数据操作指令将摄像机采集的音视频数据写入存储模块,读取或者擦除存储模块中已存储的音视频数据。该摄像机包括:主处理模块,用于生成数据操作指令和参数操作指令;SD卡控制模块,设置有驱动层接口和物理层接口,该物理层接口设置为被所述驱动层接口调用,将所述数据操作指令和参数读取指令发送至SD卡,将摄像机采集的音视频数据写入SD卡。本申请在现有SD协议基础上设计了读取可靠性参数的指令,而不必重新定义私有命令,具有广泛的适应性。

权利要求书

1.一种SD卡,应用于摄像机,其特征在于,包括:
存储模块,用于存储音视频数据和表示SD卡健康状态的可靠性参数;
接口模块,用于接收数据操作指令和参数读取指令,根据所述数据操作指令
将摄像机采集的音视频数据写入存储模块,读取或者擦除存储模块中已存储的音
视频数据,并更新所述可靠性参数;以及
根据所述参数读取指令读取所述可靠性参数,将读取的音视频数据或者可靠
性参数进行转发。
2.如权利要求1所述的SD卡,其特征在于,所述可靠性参数包括以下参数:
SD卡各个存储块的擦写次数、总写入数据量、坏块数量、固有擦写次数和
写入放大因子。
3.如权利要求1或2所述的SD卡,其特征在于,所述存储模块包括用于存
储音视频数据的数据存储区和用于存储可靠性参数的参数存储区;
所述接口模块根据所述参数读取指令从参数存储区中读取所述可靠性参数。
4.如权利要求3所述的SD卡,其特征在于,所述参数读取指令包括连续多
条读取指定位置存储块的读取指令。
5.如权利要求3所述的SD卡,其特征在于,在对数据存储区执行写入或者
擦除操作之后,所述接口模块更新所述可靠性参数。
6.一种摄像机,其特征在于,包括:
主处理模块,用于生成数据操作指令和参数操作指令;
SD卡控制模块,设置有:
驱动层接口,其设置为被所述数据操作指令和参数读取指令调用;
物理层接口,其设置为被所述驱动层接口调用,将所述数据操作指令和参数
读取指令发送至SD卡,将摄像机采集的音视频数据写入SD卡,以及,将从SD
卡中读取的音视频数据或者可靠性参数发送至驱动层接口。
7.如权利要求6所述的摄像机,其特征在于,所述可靠性参数包括以下参
数:
SD卡各个存储块的擦写次数、总写入数据量、坏块数量、固有擦写次数和
写入放大因子。
8.如权利要求6或7所述的摄像机,其特征在于,所述参数操作指令包括
连续多条读取SD卡的指定位置存储块的读取指令。
9.如权利要求8所述的摄像机,其特征在于,所述物理层接口设置为将所
述数据操作指令、参数读取指令和摄像机采集的音视频数据转换为符合SD接口
协议的物理层操作指令,再发送至SD卡;以及
将从SD卡中读取的音视频数据或者可靠性参数转换为符合应用层协议的数
据,再发送至应用层接口。
10.如权利要求8所述的摄像机,其特征在于,所述主处理模块还用于:
根据所述可靠性参数计算SD卡的健康状况;
根据SD卡的操作习惯计算SD卡的剩余使用天数;
在SD卡的剩余使用天数少于预警值,且坏块数量大于预设阈值的情况下产
生预警信号。
11.一种SD卡可靠性预警系统,其特征在于,包括:
如权利要求1-5中任一项所述的SD卡;以及
如权利要求6-10中任一项所述的摄像机。

说明书

SD卡、摄像机和SD卡可靠性预警系统

技术领域

本发明涉及数字摄像机技术领域,具体地说,涉及一种SD卡、摄像机和SD
卡可靠性预警系统。

背景技术

安全数码卡(Secure Digital Memory Card,简称为SD卡)是一种基于半导体
快闪存储器的存储设备,其体积小巧却具有高存储容量和快速数据传输率,多用
于为手机、MP3、数字摄像机和数字相机等电子设备提供大容量的额外存储空间。

例如,数字摄像机大多使用SD卡作为本地存储器。在录像过程中,数字摄
像机的主芯片实时访问SD卡,按照标准的物理层协议将采集的视频和音频数据
写入SD卡。在写入数据之后,用户可根据需要删除SD卡中存储的数据。

SD卡内部包括若干用于记录数据的存储块,存储块的使用寿命主要由该块
的最大可擦写次数决定。一旦超出最大可擦写次数,该存储块的可靠性就会显著
降低。假设数字摄像机按照8Mbps码率生成监控图像,而一张容量为8G的SD
卡的擦写次数是500次。那么在全天候监控模式下,摄像机内设的SD卡大约每
隔两个小时被全盘擦写一次,也就是说一张8G容量的SD卡的使用寿命大约为
47天。为了保证监控音频、视频数据安全存储下来,用户需要至少每隔47天更
换一张新的SD卡。

更重要的是,目前的数字摄像机没有寿命预警功能,只能在SD卡寿命终结
之后再向用户反馈。用户无法实时获知SD卡目前的健康状态,并不能提前备份
数据并更换SD卡,导致监控数据丢失。

因此,亟需一种能够实时检测寿命,进行可靠性预警的SD卡。

发明内容

本发明的目的之一在于解决现有的数字摄像机不能实时检测其内置SD卡可
靠性的技术缺陷。

本发明的实施例首先提供一种SD卡,其应用于摄像机,包括:

存储模块,用于存储音视频数据和表示SD卡健康状态的可靠性参数;

接口模块,用于接收数据操作指令和参数读取指令,根据所述数据操作指令
将摄像机采集的音视频数据写入存储模块,读取或者擦除存储模块中已存储的音
视频数据,并更新所述可靠性参数;以及

根据所述参数读取指令读取所述可靠性参数,将读取的音视频数据或者可靠
性参数进行转发。

在一个实施例中,所述可靠性参数包括以下参数:

SD卡各个存储块的擦写次数、总写入数据量、坏块数量、固有擦写次数和
写入放大因子。

在一个实施例中,所述存储模块包括用于存储音视频数据的数据存储区和用
于存储可靠性参数的参数存储区;

所述接口模块根据所述参数读取指令从参数存储区中读取所述可靠性参数。

在一个实施例中,所述参数读取指令包括连续多条读取指定位置存储块的读
取指令。

在一个实施例中,在对数据存储区执行写入或者擦除操作之后,所述接口模
块更新所述可靠性参数。

本发明的实施例还提供一种摄像机,包括:

主处理模块,用于生成数据操作指令和参数操作指令;

SD卡控制模块,设置有:

驱动层接口,其设置为被所述数据操作指令和参数读取指令调用;

物理层接口,其设置为被所述驱动层接口调用,将所述数据操作指令和参数
读取指令发送至SD卡,将摄像机采集的音视频数据写入SD卡,以及,将从SD
卡中读取的音视频数据或者可靠性参数发送至驱动层接口。

在一个实施例中,所述可靠性参数包括以下参数:

SD卡各个存储块的擦写次数、总写入数据量、坏块数量、固有擦写次数和
写入放大因子。

在一个实施例中,所述参数操作指令包括连续多条读取SD卡的指定位置存
储块的读取指令。

在一个实施例中,所述物理层接口设置为将所述数据操作指令、参数读取指
令和摄像机采集的音视频数据转换为符合SD接口协议的物理层操作指令,再发
送至SD卡;以及

将从SD卡中读取的音视频数据或者可靠性参数转换为符合应用层协议的数
据,再发送至应用层接口。

在一个实施例中,所述主处理模块还用于:

根据所述可靠性参数计算SD卡的健康状况;

根据SD卡的操作习惯计算SD卡的剩余使用天数;

在SD卡的剩余使用天数少于预警值,且坏块数量大于预设阈值的情况下产
生预警信号。

本发明的实施例还提供一种SD卡可靠性预警系统,包括如上文所述的SD
卡和摄像机。

本发明实施例通过多个可靠性参数来衡量SD卡的健康状态,能够准确、有
效地计算SD卡的剩余使用天数。并且在现有SD协议基础上设计了读取可靠性
参数的指令,而不必重新定义私有命令,SD卡控制模块中运行的驱动程序仅需
要进行相应的简单调整,具有广泛的适应性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书
中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过
在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明
的实施例共同用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:

图1为现有技术中具备不同写入放大因子的Nandflash擦写方式的示意图;

图2为本发明实施例一的SD卡和摄像机的结构示意图;

图3为本发明实施例一的SD卡控制模块的应用层接口和物理层接口的调用
关系示意图;

图4为本发明实施例二的参数操作指令的时序图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下结合附图对本发明作进
一步地详细说明。

以下结合说明书附图对本发明的实施例进行说明,应当理解,此处所描述的
优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。并且在不相冲突的
情况下,本发明的实施例中的特征可以相互结合。

SD卡是广泛应用于数字摄像机中的存储设备,影响SD卡使用寿命的因素有
很多方面。本发明实施例主要从Nandflash闪存固有的擦写次数、写入放大因子、
坏块数量、各存储单元的擦写次数和总写入数据量这些方面检测SD卡的可靠性。

首先,SD卡中实现存储的是一块Nandflash闪存,依照对其中存储单元擦写
方式的不同,可分为单层式单元SLC(Single Level Cell)、多层式单元MLC(Multi
Level Cell)和三层式单元TLC(Trinary-Level Cell)。

不同擦写方式的Nandflash闪存的寿命并不相同。SLC是在1个储存单元
(cell)中存放1比特(bit)的数据,其读写速度快,寿命最长,大约有10万次
擦写寿命。MLC是在1个储存单元(cell)中存放2比特(bit)的数据,其读写
速度一般,寿命一般,大约有3000次左右的擦写寿命。TLC是在1个储存单元
(cell)中存放3比特(bit)的数据,其读写速度慢,寿命短,大约有500到1000
次左右的擦写寿命。

其次,写入放大因子也是衡量SD卡寿命的因素之一。写入放大因子定义为
实际擦写的Nandflash数据与需要写入SD卡的数据量的比值。Nandflash的特性
决定了在实际写入数据之前,需要对存储单元进行擦除才能写入。如图1所示,
如果一块数据被存放在一个存储单元中,则需要写入SD卡的是三块数据,实际
擦写的也是三个Nandflash存储单元,那么写入放大因子为1;如果一块数据被存
放在两个存储单元中,则需要写入SD卡的是三块数据,实际擦写的而是六个
Nandflash存储单元,那么写入放大因子为2。更高的写入放大因子,意味着对存
储单元过多的擦写次数,导致SD卡寿命更短。

再次,衡量一张SD卡的可靠性,还有一个重要因素是坏块的数量。Nandflash
工艺并不能保证存储单元在整个生命周期中的稳定性能,在Nandflash生产和使
用过程中会产生坏块,造成对存储单元的擦、写失误。出现坏块后,SD卡控制
器会从备用块中选择一个块作为替代。坏块的数量越大,说明Nandflash的可靠
性越差;当坏块的总数量超过其备用块的数量时,说明这张SD卡已经坏掉。

然而,现有的SD卡并不支持上述各项参数,需要利用外部设备执行特定的
查询、统计才能获知这些参数。本发明的实施例提供一种SD卡和摄像机,在SD
卡内部的固件程序能够记录可靠性参数,包括Nandflash闪存固有的擦写次数、
写入放大因子、坏块数量、各存储单元的擦写次数和总写入数据量,并且,采用
现有的SD协议中常规指令,摄像机将可靠性参数读取出来,从而计算SD卡健
康状况。

实施例一

图2是本发明实施例的SD卡250和摄像机230的结构示意图。通常,SD卡
250以卡接、插接等形式安装在摄像机230的内部。

摄像机230主要包括主处理模块231和SD卡控制模块233。

主处理模块231生成对SD卡的数据操作指令和参数读取指令。其中数据操
作指令是将摄像机采集到的音视频数据写入到SD卡的指令,或者,读取或删除
SD卡中已经存储的音视频数据;参数读取指令用于读取SD卡中记录的用于衡量
其可靠性的各个可靠性参数。

SD卡控制模块233用于驱动SD卡,提供上层应用程序与SD卡物理层协议
之间的转换。具体而言,SD卡控制模块233设置有驱动层接口235和物理层接
口237。如图3所示,驱动层接口235能够被上层应用程序通过操作系统API调
用。在主处理模块231生成数据操作指令或者参数读取指令后,这些指令先调用
驱动层接口235,驱动层接口235再调用物理层接口237,将所述数据操作指令
和参数读取指令转换为符合SD协议的物理层的操作指令,再发送至SD卡250。
物理层接口237将摄像机采集的音视频数据转换为符合SD协议的数据写入SD
卡,以及,将从SD卡中读取的音视频数据或者可靠性参数,转换为上层应用可
以识别的数据再发送至应用层接口238。

在获得可靠性参数之后,主处理模块231根据所述可靠性参数计算SD卡的
健康状况,根据SD卡的操作习惯计算SD卡的剩余使用天数。在SD卡的剩余使
用天数少于预警值,且坏块数量大于预设阈值的情况下,产生预警信号。太阳城集团剩
余使用天数的计算过程将在下文的示例中说明。

SD卡250包括存储模块251和接口模块253。存储模块251用于存储音视频
数据和表示SD卡健康状态的可靠性参数。存储模块251划分为系统区255、用
于存储音视频数据的数据存储区256和用于存储可靠性参数的参数存储区257。

接口模块253与SD卡控制模块233连接,用于接收数据操作指令和参数读
取指令,根据所述数据操作指令将摄像机采集的音视频数据写入存储模块251,
读取或者擦除存储模块251中已存储的音视频数据。

接口模块253还能在对数据存储区256中进行写入或者擦除操作之后,对参
数存储区257中的可靠性参数进行相应地更新。例如,更新SD卡各个存储块的
擦写次数、总写入数据量,记录坏块数量。

另一方面,接口模块253还根据参数读取指令读取参数存储区中的可靠性参
数,将读取的音视频数据或者可靠性参数进行转发,发送至SD卡控制器233。

实施例二

下面以SD协议为示例,说明本实施例中参数操作指令的设计。SD卡控制模
块233运行SD卡驱动程序,发送SD CMD命令对来访问SD卡的数据存储区256。
例如,CMD17用于读取单个存储块,在CMD17中携带一个存储块的地址,表示
对该存储块进行读取。为了与SD协议中对单个存储块的指令相区别,本发明实
施例的参数操作指令包括连续多条读取数据存储区内指定位置存储块的读取指
令。如图4所示,一条参数读取指令包括连续5条携带有不同存储块地址的
CMD17。在接口模块253接收到参数读取指令后,读取参数存储区257中的可靠
性参数,并将该可靠性参数反馈至SD卡控制模块233。

需要说明的是,接口模块253还会识别SD卡的固有擦写次数、有效容量和
写入放大因子,写入参数存储区257中,以供主处理模块231计算健康状况,生
成SD卡寿命预警太阳城集团。

本实施例还提供一种主处理模块231计算SD卡的剩余使用天数的示例。剩
余使用天数与SD卡的使用习惯有很大关系。在本示例中,用SD卡一天内的写
入量简化表示使用习惯。若摄像机以8Mbps的码率进行录像,那么一天的写入量
就是WD=24*60*60*8Mb=24*60*60MB。

剩余使用天数Tday可以表示为:

Tday=(PE*CC–Dwrite_total)/(WAF*WD)

其中,PE为SD卡的固有擦写次数,CC为SD卡固有的有效容量,Dwrite_total
为目前已写入数据量,WAF为存储单元的写入放大因子。

这样以来,主处理模块231利用参数读取指令能够获得SD卡的一些固有参
数、随时更新的已写入数据量和坏块数量。根据上式计算出剩余使用天数,在判
断出剩余使用天数少于预警值且坏块数量大于预设阈值的情况下,产生预警信
号。

摄像机230和SD卡250构成一个SD卡可靠性预警系统,能够实时检测SD
卡寿命,并进行可靠性预警。摄像机230可以将SD卡寿命预警太阳城集团通过短信、
邮件或者客户端通知用户,以便于客户在不丢失数据的情况下,提前更换SD卡。

虽然本发明所公开的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明
而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人
员,在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节
上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所
界定的范围为准。

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SD 摄像机 可靠性 预警系统
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