淺析Nand Flash編程應(yīng)用難點(diǎn)

Nand Flash存儲(chǔ)器是flash存儲(chǔ)器的一種，為固態(tài)大容量?jī)?nèi)存的實(shí)現(xiàn)提供了廉價(jià)有效的解決方案。NAND存儲(chǔ)器具有容量較大，改寫(xiě)速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，如嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機(jī)、記憶卡、體積小巧的U盤(pán)等。

1989年，東芝公司發(fā)表了Nand Flash結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盤(pán)一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，NAND應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是大多數(shù)工程師卻仍然不知道關(guān)于NAND應(yīng)用的一些難點(diǎn)：分區(qū)、ECC糾錯(cuò)、壞塊管理等。只有真正了解NAND特性的工程師，才能在應(yīng)用上得心應(yīng)手，不會(huì)被Nand Flash所絆倒。

一、分區(qū)

定義分區(qū)的實(shí)質(zhì)是定義數(shù)據(jù)會(huì)如何寫(xiě)入NAND Flash，不同內(nèi)容的數(shù)據(jù)寫(xiě)到對(duì)應(yīng)的地址中。一般用戶(hù)會(huì)有多個(gè)區(qū)，比如boot、kernel、fs、user等分區(qū)。

分區(qū)的描述：分區(qū)的地址范圍(起始?jí)K、結(jié)束塊)，鏡像文件大小(Image Size)。

分區(qū)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：鏡像文件是從分區(qū)的起始?jí)K開(kāi)始存放，如果分區(qū)中有壞塊，將使用壞塊處理策略替換壞塊，直到鏡像文件結(jié)束，如果分區(qū)中不夠好塊存放鏡像文件，則燒錄失敗。

如下圖是跳過(guò)壞塊的鏡像文件分區(qū)燒寫(xiě)示意圖：

二、ECC(錯(cuò)誤更正)算法

ECC 存在于NAND 每頁(yè)的備用區(qū)(Spare Area)中，它允許外部系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)主區(qū)的數(shù)據(jù)是否有誤。在大多數(shù)情況下，ECC 算法可以糾正誤碼，NandFlash在使用中也可能會(huì)出現(xiàn)壞塊，所以ECC是非常有必要的。

不同的用戶(hù)會(huì)可能會(huì)使用不同的ECC算法，一般來(lái)說(shuō)ECC算法由處理器供應(yīng)商提供，如果編程器軟件中無(wú)這個(gè)ECC算法，則需要用戶(hù)提供ECC算法源代碼。

如果用戶(hù)不使用調(diào)入文件，而是使用讀母片的方式燒錄，并且無(wú)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，則可以不考慮ECC算法，因?yàn)槟钙械膫溆脜^(qū)已計(jì)算好ECC，直接將母片的備用區(qū)拷貝至其他芯片即可。

三、壞塊管理

壞塊處理策略定義了在遇到壞塊時(shí)算法應(yīng)該如何處理，基本的壞塊處理策略有：跳過(guò)壞塊、替換表(預(yù)留塊區(qū)Reserve BlockArea，RBA)等等，下面分別對(duì)幾種壞塊處理方案進(jìn)行說(shuō)明。

1) 硬拷貝

硬拷貝其實(shí)就是遇到壞塊什么都不處理，不管好塊還是壞塊直接燒寫(xiě)按順序燒寫(xiě)數(shù)據(jù)，即使校驗(yàn)數(shù)據(jù)不一致也不報(bào)錯(cuò)，這是最簡(jiǎn)單、直接的處理方法，但是只能適用于數(shù)據(jù)不需管理的方案;

2) 跳過(guò)壞塊

跳過(guò)壞塊就是燒錄數(shù)據(jù)時(shí)，遇到壞塊即跳過(guò)此壞塊，將數(shù)據(jù)順延燒到下一個(gè)好塊，這樣可以保證所有的數(shù)據(jù)都能燒寫(xiě)到NAND存儲(chǔ)空間中，但是并不知道數(shù)據(jù)究竟燒到了哪一位;

3) 替換表

此方法是將NAND存儲(chǔ)空間中預(yù)留出一些塊作為保留塊，當(dāng)遇到壞塊時(shí)，在預(yù)留的保留塊中選一個(gè)塊來(lái)替換壞塊，將原來(lái)寫(xiě)到壞塊的數(shù)據(jù)寫(xiě)到替換塊中;

4) BBT(Bad block table)

此方法核心是跳過(guò)壞塊，但是跳過(guò)后需要在NAND閃存指定位置寫(xiě)入一個(gè)壞塊表(Bad block table)，下圖是BBT的結(jié)構(gòu)圖。

NAND應(yīng)用需要注意的點(diǎn)大致整理如上，實(shí)際使用中會(huì)有靈活的應(yīng)用方案，需要熟知NAND特性、編程器原理的工程師才能設(shè)計(jì)出合適的方案加以運(yùn)用。P800Flash極速編程器融合了ZLG致遠(yuǎn)電子三代Flash編程器的特點(diǎn)，全面支持eMMC、NOR、NAND Flash的燒錄，可提供完善的編程解決方案。