STM_ATEM/User/SD_Storage_Monitoring_Guide.md

SD卡存储监控功能说明

概述

本文档说明系统监控模块中新增的SD卡存储监控功能。该功能用于实时跟踪SD卡的写入操作、错误情况和性能指标。

监控指标

1. SD卡写入次数 (sd_write_count)

• 描述: 记录成功写入SD卡的次数
• 用途: 评估SD卡使用频率和系统活跃度
• 更新时机: 每次成功刷新缓冲区到SD卡后

2. SD卡写入错误次数 (sd_write_error_count)

• 描述: 记录SD卡写入失败的次数
• 用途: 监控SD卡健康状态和可靠性
• 更新时机:
  • 缓冲区刷新失败时
  • 文件创建失败时
• 注意: 该值持续增加可能表示SD卡故障或文件系统问题

3. 缓冲区满次数 (sd_buffer_full_count)

• 描述: 记录双缓冲区都处于忙碌状态的次数
• 用途: 评估数据写入速度是否跟得上数据产生速度
• 更新时机: 切换缓冲区时发现目标缓冲区仍在刷新中
• 注意: 该值频繁增加表示需要优化写入性能或增大缓冲区

4. SD卡总写入字节数 (sd_total_bytes_written)

• 描述: 累计写入SD卡的总字节数
• 用途:
  • 评估SD卡使用量
  • 计算平均写入速度
  • 预估SD卡寿命
• 更新时机: 每次成功写入后累加

5. 创建的文件数量 (sd_file_count)

• 描述: 记录创建的数据文件总数
• 用途: 跟踪数据分段情况
• 更新时机: 每次成功创建新文件后

API函数

初始化

void SystemMonitor_Init(void);

初始化系统监控模块，清零所有统计信息。

SD卡监控函数

报告SD卡写入

void SystemMonitor_ReportSDWrite(uint32_t bytes_written);

• 参数: bytes_written - 本次写入的字节数
• 功能: 增加写入次数计数，累加总写入字节数

报告SD卡写入错误

void SystemMonitor_ReportSDWriteError(void);

• 功能: 增加写入错误计数

报告缓冲区满

void SystemMonitor_ReportSDBufferFull(void);

• 功能: 增加缓冲区满计数

报告文件创建

void SystemMonitor_ReportSDFileCreated(void);

• 功能: 增加文件创建计数

获取统计信息

void SystemMonitor_GetStats(SystemMonitorStats_t *stats);

• 参数: stats - 指向统计信息结构体的指针
• 功能: 获取当前所有监控统计信息

集成说明

在data_storage.c中的集成点

1. 文件头部: 添加 #include "system_monitor.h"

2. DataStorage_FlushBuffer()函数:

   • 写入成功时调用 SystemMonitor_ReportSDWrite(bytes_written)
   • 写入失败时调用 SystemMonitor_ReportSDWriteError()

3. DataStorage_CreateNewFile()函数:

   • 文件创建成功时调用 SystemMonitor_ReportSDFileCreated()
   • 文件创建失败时调用 SystemMonitor_ReportSDWriteError()

4. DataStorage_SwitchBuffer()函数:

   • 目标缓冲区忙碌时调用 SystemMonitor_ReportSDBufferFull()

使用示例

// 初始化系统监控
SystemMonitor_Init();

// ... 系统运行 ...

// 获取统计信息
SystemMonitorStats_t stats;
SystemMonitor_GetStats(&stats);

// 打印SD卡监控信息
printf("SD卡写入次数: %lu\n", stats.sd_write_count);
printf("SD卡写入错误: %lu\n", stats.sd_write_error_count);
printf("缓冲区满次数: %lu\n", stats.sd_buffer_full_count);
printf("总写入字节数: %lu\n", stats.sd_total_bytes_written);
printf("创建文件数量: %lu\n", stats.sd_file_count);

// 计算平均写入大小
if (stats.sd_write_count > 0) {
    uint32_t avg_write_size = stats.sd_total_bytes_written / stats.sd_write_count;
    printf("平均写入大小: %lu 字节\n", avg_write_size);
}

// 计算错误率
if (stats.sd_write_count > 0) {
    float error_rate = (float)stats.sd_write_error_count / 
                       (stats.sd_write_count + stats.sd_write_error_count) * 100.0f;
    printf("写入错误率: %.2f%%\n", error_rate);
}

性能考虑

1. 低开销: 所有监控函数都是简单的计数器操作，对系统性能影响极小
2. 线程安全: 当前实现未考虑多线程，如需在中断中使用需添加保护机制
3. 溢出处理: 使用32位计数器，在高频写入场景下可能溢出，需定期重置或使用64位计数器

故障诊断

高错误率

• 现象: sd_write_error_count 持续增加
• 可能原因:
  • SD卡故障或接触不良
  • 文件系统损坏
  • SD卡写保护
• 建议: 检查SD卡硬件连接，尝试格式化SD卡

频繁缓冲区满

• 现象: sd_buffer_full_count 快速增加
• 可能原因:
  • 数据产生速度超过SD卡写入速度
  • SD卡性能不足（低速卡）
  • 缓冲区大小不足
• 建议:
  • 使用更高速的SD卡（Class 10或UHS-I）
  • 增大缓冲区大小
  • 优化数据采集频率

写入速度异常

• 现象: 平均写入大小异常小或写入频率异常高
• 可能原因: 缓冲区切换策略不当
• 建议: 调整缓冲区大小或刷新策略

版本历史

• v1.0 (2026-02-06): 初始版本，添加SD卡存储监控功能