ZYNQ平台下基于EEPROM的重要数据异常恢复设计与实现

1、 毕业设计报告(论文)论文(设计)题目ZYNQ平台下基于EEPROM重要数据异常恢复设计实现作者所在系部作者所在专业作者所在班级作 者 姓 名作 者 学 号校内导师姓名校内导师职称校外导师姓名校外导师职务（称）校外导师单位完 成 时 间 毕业设计(论文)任务书(理工类) 毕业设计(论文)题目：ZYNQ平台下基于EEPROM的重要数据异常恢复设计与实现题目来源教师科研课题：纵向（ ）/横向（）题目类型理论研究（ ）注：请直接在所属项目括号内打“”社会生产实际（ ）应用研究（ ）创新创业竞赛（ ）应用设计（ ）教师自拟课题（ ）调研报告（ ）学生自拟课题（ ）其 他（ ）总体设计要求及技术要点：EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，其可通过高于普通电压的作用上擦除和重写。EEPROM不像flash必须擦除一整块数据再重新写入，它可以以字节为单位进行擦除和重写。本题目要求设计一个基于ZYNQ平台下对保存在EEPROM中的出现一般异常的重要数据进行恢复、出现大量异常进行提示的电路与程序。该方法对一些存储在EEPROM中的重要数据如部分系统的BIOS设置、wlan里的MAC存储、预付费电

2、度表等对数据存储安全性及可靠性要求高的数据提供更高的保障来维护数据的安全。基本设计要求：1. 硬件电路设计与焊接；2. 熟悉ZYNQ 7z010开发流程；3. 使用I2C通讯读写EEPROM；4. 使用多数投票法来实现重要数据异常恢复的效果。较高设计要求：1. 使用算法来进一步保证数据恢复的效果；2. 制作简单的上位机软件来控制。工作环境及技术条件：1. ZYNQ 7z010最小系统板 1块2. PC机 1台工作内容及最终成果：1. 能够进行数据恢复的程序2. 程序设计文档时间进度安排：1. 第11学期第1周第4周，查阅资料，完成开题报告、文献综述、外文文献翻译2. 第11学期第5周第7周，确定总体方案、画出总体系统图、确定算法3. 第11学期第8周，中期答辩4. 第11学期第9周第12周，软硬件调试5. 第11学期第13周，完成毕业设计论文、预答辩6. 第11学期第14周，毕业设计验收7. 第11学期第15周，毕业答辩指导教师签字： 年 月 日教研室主任意见：教研室主任签字： 年 月 日 本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）ZYNQ平台下基

3、于EEPROM的重要数据异常恢复设计与实现是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。本人遵循北华航天工业学院有关毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。本人同意北华航天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的的前提下，可以公布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。特此声明毕业设计（论文）作者： 指导教师： 2022年 5月 30日 年 月 日 摘 要在信息化的现在，充斥着各种各样的数据，这些数据中有些是非常重要的，大多企业与相关人员对这种重要数据的安全是非常重视的。但存储的数据不可避免的会出现一些损坏，所以在存储数据时应该使用有效的方法来保护这些重要的数据。EEPROM作为非易失性存储

4、器对于小容量数据的保护可以起到非常重要的作用。本文设计并实现了一个ZYNQ平台下基于EEPROM来保存的重要数据并通过一些方法使异常数据恢复。本文使用ZYNQ平台的7z010芯片通过I2C通讯协议与EEPROM通信，通过串口与上位机传输信息来检验是否能实现结果。为了防止写入EEPROM时发生断电建议采用不间断电源供电的方式来保护数据，同时为了防止EEPROM受电源影响加入隔离电源。通过使用多数投票算法和适配EEPROM的ECC校验算法实现了重要数据出现异常后恢复数据的效果。关键词：ZYNQ、I2C通讯、EEPROM、多数投票法、EEC校验算法IIAbstractIn the information age, there are all kinds of data, some of which are very important. Most enterprises and relevant personnel attach great importance to the security of this important data. However, the stored data

5、will inevitably be damaged, so effective methods should be used to protect these important data when storing data. As a nonvolatile memory, EEPROM can play a very important role in the protection of small capacity data.This paper designs and implements an important data saved based on EEPROM under zynq platform, and restores the abnormal data through some methods. This paper uses 7z010 chip of zynq platform to communicate with EEPROM through I2C communication protocol, and transmits information

6、with host computer through serial port to test whether the results can be achieved. In order to prevent power failure when writing EEPROM, it is recommended to protect data by uninterruptible power supply. At the same time, in order to prevent EEPROM from being affected by power supply, add isolated power supply. By using majority voting algorithm and ECC verification algorithm adapted to EEPROM, the effect of recovering data after important data is abnormal is realized.Key words: ZYNQ, I2C comm

7、unication, EEPROM, majority voting method, EEC verification algorithm目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 研究背景和意义11.2 研究现状11.2.1 多数投票法11.2.2 冗余法21.2.3 重新编码的其他方法21.3 工作内容21.4 本章小结3第2章 硬件设计42.1 ZYNQ平台简介42.2 EEPROM简介42.3 电路设计52.4 本章小结7第3章 软件设计83.1 总体设计83.2 SD卡读写103.3 多数投票法103.4 ECC校验算法123.4.1 ECC校验算法简单介绍123.4.2 ECC校验码的生成123.4.3 EEC校验算法的纠错143.4.4 ECC 校验算法在 EEPROM 中的实现153.5 上位机设计233.5.1 串口连接243.5.2 发送数据、读取数据和检查数据253.5.3 读取SD卡和删除错误信息文件273.5.4 其他功能283.6 本章小结28第4章 总结结果294.1 测试结果294.2 结果分析414.3 本章小结42致 谢43参考文献44Z

8、YNQ平台下基于EEPROM的重要数据异常恢复设计与实现第1章 绪论1.1 研究背景和意义现如今，我们随处可见各种数据，我们的身份是数据，我们使用的工具有数据，我们网上浏览页面有数据，我们下载有数据等等，其中有很多数据是非常重要的，我们如何保护这些数据就尤为重要。如果是处理大量数据出现异常的问题，我们可以通过一些算法来将数据恢复成比较相近的数据，如KNN算法、随机森林算法等。但如果需要处理少量数据出现异常的问题并且需要精确的恢复那这些算法就难以发挥作用了，这时就需要使用其他方法来恢复出现异常的数据。一般在存储少量的重要数据时会使用EEPROM来存储，如部分系统的BIOS设置、WLAN里的MAC存储、预付费电度表等。其掉电保存和以字节为最小单元读写的特性使其可以很好的保护数据，因此得到了广泛使用。1.2 研究现状在浏览了一些文献之后，我对于EEPROM的数据恢复的方法分成三类：多数投票法、冗余法和重新编码的其他方法。1.2.1 多数投票法多数投票法在很多重要数据存储中都有出现，作为一个常用的方法已经非常的成熟，基本上可以直接使用。多数投票法就是将相同的数据存储在多个互不干扰的存储器中，在需要读取的时候将所有数据全部读取出来，然后找出其中超过半数相同的数据，该数据就是正确的数据，如果没有超过半数相同的数据，那可能就是同一位数据超过半数存储器同时出现了错误，这种情况除了发生物理上的损坏就是电源或硬件出现问题，即便无法正常恢复也可以快速的找到问题所在，所以多数投票法异常数据恢复的能力很强，其对于空间的浪费取决于用多少个存储器。1.2.2 冗余法冗余法与多数投票法有类似的地方，也是将相同的数据存储多份，不同的是冗余法是在同一个存储器中存储，将一个存储器分为多个区域，同时生成CRC校验码放在数据中，然后分别存储在各个区域中，在需要读取数据的时候将所有区域的数据包括校验码全部读取，然后通过所有数据和校验码来恢复出现异常的数据。该方法数据恢复能力也很强，但如

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