嵌入式系統(tǒng)中Nand Flash寫平衡的研究

寫平衡主要在文件讀寫過程中實(shí)現(xiàn)，讀扇區(qū)只是將上層提供的邏輯扇區(qū)轉(zhuǎn)化為物理扇區(qū)，直接讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)，而寫扇區(qū)是整個(gè)FFS里重點(diǎn)，在這里實(shí)現(xiàn)了寫平衡，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的壞塊管理，壞塊管理主要在第一次格式化時(shí)和擦除操作中完成。寫扇區(qū)有兩種情況，一種是扇區(qū)還未使用，可以直接寫；另一種是已寫過數(shù)據(jù)，此種情況又可分為兩種情況，追加數(shù)據(jù)和修改已寫數(shù)據(jù)，在扇區(qū)中追加數(shù)據(jù)時(shí)，追加次數(shù)高于8次時(shí)不可以直接寫，由于Nand Flash不支持‘0’變‘1’，需要分別對(duì)待追加和修改，追加和修改是通過程序來判斷的，對(duì)一個(gè)扇區(qū)進(jìn)行寫操作，將原扇區(qū)數(shù)據(jù)與要寫進(jìn)扇區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如里某個(gè)字節(jié)的位從0變?yōu)?,說明是修改數(shù)據(jù)，否則說明此次是追加文件。如里是修改數(shù)據(jù)，假設(shè)所修改數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)物理塊號(hào)為A，此時(shí)，先在整個(gè)物理盤中查找擦除次數(shù)最少的塊B，如果B塊有數(shù)據(jù)，則在空閑塊中查找擦除次數(shù)最少的物理塊C，將B塊數(shù)據(jù)復(fù)制到C塊并擦除B塊使其成為空閑塊，再將A塊中不需改變的扇區(qū)數(shù)據(jù)復(fù)制到對(duì)應(yīng)的B塊扇區(qū)中，最后將要修改的扇區(qū)數(shù)據(jù)寫到B塊相應(yīng)扇區(qū)，同時(shí)擦除A塊；如果B塊沒有數(shù)據(jù)，就將A塊中不需修改的扇區(qū)數(shù)據(jù)復(fù)制到對(duì)應(yīng)B 塊扇區(qū)中，同時(shí)將修改扇區(qū)數(shù)據(jù)寫入對(duì)應(yīng)B塊扇區(qū)中，在寫操作過程中同時(shí)對(duì)使用標(biāo)志域進(jìn)行相應(yīng)處理。如果是追加文件，首先在頁使用情況域里找一未使用的頁追加標(biāo)志域，使其為10,然后將數(shù)據(jù)寫入頁內(nèi)，再將頁追加標(biāo)志域置為00，如果此次掉電，則系統(tǒng)加載時(shí)根據(jù)該域恢復(fù)文件。寫扇區(qū)對(duì)應(yīng)程序流程圖見圖2、圖3。

3 結(jié)束語

本文分析了Nand Flash的特性及ZLG/FFS存在的不足，并根據(jù)這些特性研究與設(shè)計(jì)一個(gè)FFS，該FFS實(shí)現(xiàn)了Nand Flash寫平衡與壞塊管理，解決了在不可靠的存儲(chǔ)介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題，尤其是在追加文件時(shí)，由于每512字節(jié)可以追加8次，根據(jù)需要還可增加追加次數(shù)，從而從整體上盡可能保證在追加文件時(shí)不需要擦除閃存塊。該軟件已應(yīng)用于水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的Nand Flash管理，取得了良好的效果，提高了Nand Flash的使用壽命。本文作者創(chuàng)新觀點(diǎn)：在Nand Flash的每頁后16字節(jié)中增加了一個(gè)頁使用情況標(biāo)志域來記錄追加完成狀態(tài)及追加次數(shù)記錄，從整體上盡量保證在追加文件時(shí)不需擦除閃存塊，從而提高了 Nand Flash的使用壽命。

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