一种固态硬盘掉电保护方法及系统与流程

1.本技术涉及固态硬盘技术领域，尤其是涉及一种固态硬盘掉电保护方法及系统。


背景技术：

2.固态硬盘是一种永久性存储器，具有读写速度快，低功耗，无噪音，抗震动，低热量，体积小，工作范围大的优点，广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控等领域。固态硬盘在读写过程中为了提升性能，通常会用sdram或者sram作为数据缓存。
3.针对上述中的相关技术，发明人认为，当给固态硬盘供电的pc主机异常掉电时，若固态硬盘与pc主机之间的数据传输还未完成，由于sdram或者sram中的数据不能够及时回写存储到nand闪存里，则会导致缓存数据部分或者全部丢失。


技术实现要素：

4.为了在pc主机异常掉电时，减少固态硬盘内数据丢失的可能性，本技术提供了一种固态硬盘掉电保护方法及系统。
5.第一方面，本技术提供一种固态硬盘掉电保护方法，采用如下的技术方案：一种固态硬盘掉电保护方法，包括以下步骤：检测与固态硬盘连接的pc主机的供电状态；当检测到所述pc主机处于掉电状态时，断开与pc主机的信号连接，启动固态硬盘的掉电保护机制，对固态硬盘内的缓存数据进行保存；当所述缓存数据保存完成后，再次检测所述pc主机的供电状态，并生成检测结果；基于所述检测结果建立所述固态硬盘与pc主机之间的连接。
6.通过采用上述技术方案，通过检测pc主机的供电状态，当pc主机处于断电状态时，触发掉电保护机制为固态硬盘供电，对固态硬盘内的缓存数据进行保存，在缓存数据保存完成后，根据再次检测pc主机供电状态的检测结果建立固态硬盘与pc主机之间的连接。在pc主机掉电时，固态硬盘仍可保持通电，能够对缓存数据进行保存，减少了固态硬盘内部由于掉电导致数据丢失的可能性。
7.可选的，通过固态硬盘内的储能电容模块为固态硬盘供电；将固态硬盘内的缓存数据进行回写保存。
8.通过采用上述技术方案，储能电容模块可为固态硬盘提供电源，以至于在pc主机处于掉电的情况下固态硬盘可以对缓存数据进行保存。
9.可选的，检测所述pc主机的供电状态；若所述pc主机处于掉电状态，则确定所述固态硬盘未恢复供电；若所述pc主机处于供电状态，则确定所述固态硬盘已恢复供电。
10.可选的，根据固态硬盘是否恢复供电，建立所述固态硬盘与pc主机之间的连接；若所述固态硬盘未恢复供电，则继续等待，直至所述固态硬盘恢复供电；若所述固态硬盘已恢复供电，则重新建立所述固态硬盘与所述pc主机之间的连
接。
11.可选的，重启并初始化所述固态硬盘；建立所述固态硬盘与pc主机之间的连接。
12.通过采用上述技术方案，在掉电保护机制完全放电之前pc主机已恢复供电状态，通过重启固态硬盘，重新恢复固态硬盘状态，从而可与pc主机建立连接。
13.第二方面，本技术还提供一种固态硬盘掉电保护系统，采用如下的技术方案：一种固态硬盘掉电保护系统，包括：pc主机和固态硬盘，所述pc主机用于向所述固态硬盘供电和传输数据；所述固态硬盘包括：数据存储模块，所述数据存储模块用于储存pc主机的数据；cpu模块，所述cpu模块用于检测所述pc主机的供电状态，并在pc主机处于掉电状态时，控制所述数据存储模块的缓存数据进行保存；储能电容模块，所述储能电容模块用于在所述pc主机处于掉电状态时，为所述固态硬盘供电；以及电源管理模块，所述电源管理模块用于在pc主机处于掉电状态时控制所述储能电容模块为所述固态硬盘供电。
14.通过采用上述技术方案，当cpu模块检测pc主机处于掉电状态时，电源管理模块控制储能电容模块为固态硬盘供电，cpu模块控制数据存储模块对缓存数据进行保存，减少了由于pc主机掉电导致的固态硬盘内缓存数据丢失的可能性。
15.可选的，缓存单元，所述缓存单元用于对pc主机的数据进行缓存；以及闪存单元，所述闪存单元用于回写保存缓存单元中缓存的数据。
16.通过采用上述技术方案，缓存单元可以在pc主机处于正常供电的情况下可以对pc主机的数据进行缓存；闪存单元可以在pc主机处于异常掉电的情况下对缓存单元的缓存数据进行回写保存，从而减小固态硬盘因断电而造成缓存数据丢失的可能性。
17.可选的，检测单元，所述检测单元用于检测pc主机的供电状态；以及控制单元，所述控制单元用于在pc主机处于掉电状态时，控制所述数据存储模块对缓存数据进行保存。
18.通过采用上述技术方案，当pc主机处于掉电时，可以及时对数据存储模块内的数据进行保存，从而减少了数据部分或者全部丢失的可能性。
19.可选的，当检测单元检测到所述pc主机处于掉电状态时，所述电源管理模块控制所述储能电容模块为所述固态硬盘供电，所述缓存单元内的缓存数据通过所述控制单元回写保存到所述闪存单元内。
20.可选的，所述缓存单元内的缓存数据保存至所述闪存单元后，所述检测单元再次检测所述pc主机的供电状态；若所述pc主机处于掉电状态，则确定所述固态硬盘未恢复供电，继续等待，直至所述固态硬盘恢复供电并与pc主机建立连接；若所述pc主机处于供电状态，则确定所述固态硬盘已恢复供电，重新建立所述固态硬盘与所述pc主机之间的连接。
21.通过采用上述技术方案，有效解决了固态硬盘不能与pc主机认盘的问题。
附图说明
22.图1是本技术一种固态硬盘掉电保护系统的整体结构示意图。
23.图2是本技术一种固态硬盘掉电保护系统中数据存储模块和cpu模块模块的结构示意图。
24.图3是本技术一种固态硬盘掉电保护方法的整体流程示意图。
25.图4是本技术一种固态硬盘掉电保护方法中步骤s2的流程示意图。
26.图5是本技术一种固态硬盘掉电保护方法中步骤s3的流程示意图。
27.图6是本技术一种固态硬盘掉电保护方法中步骤s4的流程示意图。
28.图7是本技术一种固态硬盘掉电保护方法中步骤s43的流程示意图。
29.附图标记说明：1、pc主机；2、固态硬盘；21、数据存储模块；22、cpu模块；221、检测单元；222、控制单元；23、储能电容模块；231、缓存单元；232、闪存单元；24、电源管理模块。
具体实施方式
30.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例公开一种固态硬盘掉电保护系统，如图1所示，一种固态硬盘掉电保护系统包括：pc主机1和固态硬盘2，pc主机1用于向固态硬盘2供电和传输数据，固态硬盘2用于存储pc主机1的数据。
32.如图2所示，固态硬盘2包括数据存储模块21、cpu模块22、储能电容模块23以及电源管理模块24。数据存储模块21与cpu模块22连接，cpu模块22用于驱动数据存储模块21对pc主机1的数据进行保存，通过cpu模块22对pc主机1的数据进行读写并将pc主机1的数据保存至数据存储模块21。储能电容模块23用于在pc主机1掉电时，为固态硬盘2进行供电。电源管理模块24用于检测pc主机1的供电状态，并基于pc主机1的供电状态，控制储能电容模块23为数据存储模块21、cpu模块22进行供电，以对数据存储模块21中的数据进行保存。
33.其中，如图2所示，数据存储模块21包括缓存单元231和闪存单元232，缓存单元231和闪存单元232分别与cpu模块22连接，缓存单元231用于对pc主机1的数据进行缓存，当pc主机1掉电时，闪存单元232通过cpu模块22回写保存缓存单元231中的缓存数据。
34.具体地，在本实施例中，缓存单元231可以设置为sdram（同步动态随机存取内存），sdram是ram（随机访问存储器）的升级版，sdram存储速度快，不必配合内存刷新电路，从而可提高整体的工作效率，但是在固态硬盘2断电时sdram中的缓存数据容易丢失；闪存单元232可以设置为nand闪存，nand闪存是一种非易失性存储技术，即断电后nand闪存中的数据不会丢失。
35.更具体地，由于sdram本身就是易失性存储器，当pc主机1处于掉电状态时，固态硬盘2与pc主机1之间的数据传输还未完成，会导致缓存数据部分或者全部丢失，因此需要将sdram中的缓存数据及时回写保存至nand闪存，从而能够减少缓存数据部分丢失或者全部丢失的可能性。
36.其中，储能电容模块23与电源管理模块24连接，在本实施例中，储能电容模块24可以设置为储能电容阵列，电源管理模块24分别与储能电容模块23、cpu模块22、缓存单元231和闪存单元232连接，当pc主机1处于掉电状态时，电源管理模块24控制储能电容模块23放
电，进而为cpu模块22、缓存单元231和闪存单元232供电。不同容量的固态硬盘2的缓存大小不一样，所以回写数据的多少也不一样，需要的电容容量的有差异的，本实施中的储能电容阵列的电容容量足以供缓存单元231内的缓存数据回写保存至闪存单元232。
37.其中，如图2所示，cpu模块22包括检测单元221和控制单元222，检测单元221用于检测pc主机1的供电状态。控制单元222分别连接缓存单元231和闪存单元232，控制单元222控制缓存单元231对pc主机1的数据进行读写缓存。另外，当检测单元221检测到pc主机1处于掉电状态时，缓存单元231中的缓存数据可通过控制单元222回写保存至闪存单元232。
38.具体地，在本实施例中，控制单元222设置为cpu主控芯片，在固态硬盘2与pc主机1进行数据传输的过程中，cpu主控芯片控制sdram对pc主机1的数据进行读写缓存。当pc主机1出现掉电情况时，通过cpu主控芯片可将sdram内的缓存数据回写至nand闪存内，以减少sdram内缓存数据部分或全部丢失的可能性。
39.检测单元221为设置在cpu主控芯片上的gpio引脚，为了方便对pc主机1供电状态进行检测，本实施例通过gpio引脚去检测pc主机1给固态硬盘2供电的电压状态，以此判断pc主机1的供电状态。不同的固态硬盘2需求的工作电压不一样，例如，2.5寸的half slim需要的是5v /-5%的电源，msata、m.2需要的是3.3v /-5%的电源。当pc主机1处于5v供电时，若gpio引脚检测到pc主机1电压掉到4v，则就认为pc主机1处于掉电状态，随即触发掉电保护机制；若gpio引脚检测到pc主机1电压升到4.15v，则就认为pc主机1恢复供电状态。当pc主机1处于3.3v供电时，若gpio引脚检测到pc主机1电压掉到2.83v，则就认为pc主机1处于掉电状态，随即触发掉电保护机制；若检测到电压升到2.97v的时，则就认为pc主机1恢复供电状态。
40.当gpio引脚检测到pc主机1处于掉电状态时，固态硬盘2主动断开与pc主机1的信号连接，cpu主控芯片基于gpio引脚检测到的pc主机1掉电信息向电源管理模块24发送放电信号，电源管理模块24基于放电信号控制储能电容阵列放电，并将储能电容阵列发出的电能输送至cpu主控芯片、sdram和nand，使得sdram内的缓存数据可以通过cpu主控芯片回写保存至nand。
41.其中，如果在储能电容模块23完全放电之前，检测单元221检测到pc主机1已经恢复供电状态，由于固态硬盘2处于储能电容模块23供电的状态，且已与pc主机1断开了信号连接，导致pc主机1无法正常与固态硬盘2建立连接，此时就需要固态硬盘2自动重新启动，由pc主机1供电并建立与pc主机1之间的连接。如果在储能电容阵列完全放电之前pc主机1电源还未恢复正常，则储能电容模块23继续放电，直至pc主机1电源恢复正常，再与固态硬盘2建立连接。
42.具体地，在将sdram中的缓存数据经过cpu模块22回写保存至nand后，通过gpio检测脚再次检测pc主机1的供电状态，如果pc主机1处于掉电状态，则固态硬盘2继续等待，直至pc主机1恢复供电并与pc主机1建立连接，如果pc主机1供电状态已经恢复，则固态硬盘2自动重启，重新初始化固态硬盘2状态，重新与pc主机1建立连接。
43.本实施例一种固态硬盘掉电保护系统的工作原理是，通过检测单元221检测pc主机1电源供电状态，如果处于掉电状态，则控制储能电容模块23放电，为固态硬盘2供电，以至于把缓存单元231的缓存数据回写保存至闪存单元232，待闪存单元232对缓存数据保存完毕后，再次检测pc主机1的供电状态，如果pc主机1处于掉电状态，则等待pc主机1恢复供
电，然后固态硬盘2重新与pc主机1建立连接，如果pc主机1供电已经恢复正常，则固态硬盘2固件自动重启，重新初始化固态硬盘2状态，重新与pc主机1建立连接。通过gpio引脚检测pc主机1的供电状态，配合电源管理模块24、储能电容模块23与固态硬盘2的自动重启，既能完全保护缓存数据，同时也解决了pc主机1电源在储能电容模块23没有完全放电之前就恢复正常供电而导致的无法正常认盘的问题；而且无需额外占用固态硬盘2cpu的硬件资源，完全由固态硬盘2智能操作。
44.本技术实施例还公开一种固态硬盘掉电保护方法，应用于上述的一种固态硬盘掉电保护系统，如图3所示，包括以下步骤：s1、检测与固态硬盘连接的pc主机的供电状态；s2、当检测到pc主机处于掉电状态时，断开与pc主机的信号连接，启动固态硬盘的掉电保护机制，对固态硬盘内的存储数据进行保存；s3、当存储数据保存完成后，再次检测pc主机的供电状态，并生成检测结果；s4、基于检测结果建立固态硬盘与pc主机之间的连接。
45.具体地，步骤s1中，为了方便对本实施例进行说明，可以通过cpu主控芯片上的gpio引脚去检测pc主机电源的供电状态。通过gpio引脚的检测信息来判断cpu主控芯片的电压情况，从而进一步确定pc主机的供电状态。
46.具体地，步骤s2中，pc主机掉电检测：通过 gpio 引脚去检测 pc 主机给固态硬盘供电的状态；不同的固态硬盘需求的工作电压不一样，例如，2.5寸，halfslim需要的是5v /-5%的电源，msata、m.2需要的是 3.3v /-5% 的电源。当pc主机5v供电时，若gpio检测脚检测到pc主机电压掉到4v，则就认为pc主机处于掉电状态，随即触发掉电保护机制；若检测到电压升到4.15v，则就认为pc主机恢复正常供电状态。当pc主机3.3v供电的时，若gpio检测脚检测到pc主机电压掉到2.83v，则就认为pc主机处于掉电状态，随即触发掉电保护机制；若检测到pc主机电压升到2.97v，则就认为pc主机恢复正常正常供电。
47.触发掉电保护机制时固态硬盘主动断开与pc主机的信号连接，从而减少在固态硬盘回写数据的过程中pc主机对固态硬盘产生读写影响。
48.在本实施例中，采用sdram（同步动态随机存取内存）作为固态硬盘的缓存，sdram是ram（随机访问存储器）的升级版，sdram存储速度快，不必配合内存刷新电路，从而可提高整体的工作效率，但是在固态硬盘断电时sdram中的缓存数据容易丢失；采用nand作为固态硬盘的闪存，nand闪存是一种非易失性存储技术，即断电后nand闪存中的数据不会丢失。
49.由于sdram本身就是易失性存储器，当pc主机处于掉电状态时，固态硬盘与pc主机之间的数据传输还未完成，会导致sdram中的缓存数据部分或者全部丢失，因此需要将sdram中的缓存数据及时回写保存至nand闪存，从而能够减少缓存数据部分丢失或者全部丢失的可能性。
50.如图4所示，步骤s2包括以下步骤：s21、通过固态硬盘内的储能电容模块为固态硬盘供电；s22、将固态硬盘内的缓存数据进行回写保存。
51.具体地，在本实施例中，当gpio引脚检测到pc主机处于掉电状态时，将pc主机掉电的检测信息反馈至电源管理模块，电源管理模块控制储能电容阵列放电，并将储能电容阵列发出的电能输送至cpu主控芯片、sdram和nand，使得sdram中的缓存数据通过cpu主控芯
片回写保存至nand内，减少缓存数据丢失的可能性。其中，储能电容陈列的电容量足以使得dsram中的缓存数据完全回写保存至nand内。
52.其中，在sdram的缓存数据回写保存完成后，需要对pc主机的供电状态再次进行检测，并生成对应的检测结果。
53.参照图5中的步骤s31-步骤s33：s31、检测pc主机的供电状态；s32、若pc主机处于掉电状态，则确定所述固态硬盘未恢复供电；s33、若pc主机处于供电状态，则确定所述固态硬盘已恢复供电。
54.具体地，通过gpio引脚再次检测pc主机的供电状态，若pc主机在储能电容阵列完全放电之前已经恢复供电，则gpio引脚生成pc主机处于供电状态的检测信号，并将检测信号发送至cpu主控芯片，若pc主机在储能电容阵列完全放电之前没有恢复供电，则gpio检测脚生成pc主机处于掉电状态的检测信号，并将检测信号发送至cpu主控芯片。
55.其中，如图6所示，步骤s4包括以下步骤：s41、根据固态硬盘是否恢复供电，建立固态硬盘与pc主机之间的连接；s42、若固态硬盘未恢复供电，则继续等待，直至固态硬盘恢复供电；s43、若固态硬盘已恢复供电，则重新建立固态硬盘与pc主机之间的连接。
56.具体地，若pc主机已恢复供电，由于储能电容阵列没有完全放电，固态硬盘的cpu模块还在上电工作状态，只是没有数据读写而已，此时pc主机已经恢复正常工作，所以需要固态硬盘重新与pc主机建立连接，才能正常对固态硬盘读写操作；但是在触发储能电容阵列放电时固态硬盘已经主动断开与pc主机的信号连接，所以此时就需要固态硬盘重新启动，进而重新与pc主机建立连接。如果在储能电容阵列完全放电之前pc主机电源还未恢复正常，则储能电容模块继续放电，直至pc主机电源恢复正常，再与固态硬盘建立连接。
57.其中，如图7所示，步骤s43包括以下步骤：s431、重启并初始化所述固态硬盘；s432、建立所述固态硬盘与pc主机之间的连接。
58.具体地，在将sdram中的缓存数据经过cpu模块回写保存至nand后，通过gpio检测脚再次检测pc主机的供电状态，如果pc主机处于掉电状态，则固态硬盘继续等待，直至pc主机恢复供电并与pc主机建立连接，如果pc主机供电状态已经恢复，则固态硬盘自动重启，重新初始化固态硬盘状态，重新与主机建立连接。
59.综上所述，本实施例一种固态硬盘掉电保护方法的实施原理是，通过检测pc主机的供电状态，如果处于掉电状态，则触发储能电容阵列放电，给固态硬盘提供电源，以至于将缓存数据回写保存至nand，nand保存完缓存数据后再次检测pc主机的供电状态，如果处于掉电状态，则不做任何操作，储能电容阵列继续放电，如果主机供电已经恢复正常，则固态硬盘固件自动启动，重新初始化固态硬盘状态，重新与主机建立连接，正常认盘。通过gpio引脚检测pc主机的供电状态，配合电源管理模块、储能电容模块与固态硬盘的自动重启，既能完全保护缓存数据，同时也解决了pc主机电源在储能电容阵列没有完全放电之前就恢复正常供电而导致的无法正常认盘的问题；而且无需额外占用固态硬盘cpu的硬件资源，完全由固态硬盘智能操作。
60.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术
的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。