嵌入式系統中Nand Flash寫(xiě)平衡的研究

寫(xiě)平衡主要在文件讀寫(xiě)過(guò)程中實(shí)現，讀扇區只是將上層提供的邏輯扇區轉化為物理扇區，直接讀出相應數據，而寫(xiě)扇區是整個(gè)FFS里重點(diǎn)，在這里實(shí)現了寫(xiě)平衡，同時(shí)進(jìn)行相應的壞塊管理，壞塊管理主要在第一次格式化時(shí)和擦除操作中完成。寫(xiě)扇區有兩種情況，一種是扇區還未使用，可以直接寫(xiě)；另一種是已寫(xiě)過(guò)數據，此種情況又可分為兩種情況，追加數據和修改已寫(xiě)數據，在扇區中追加數據時(shí)，追加次數高于8次時(shí)不可以直接寫(xiě)，由于Nand Flash不支持‘0’變‘1’，需要分別對待追加和修改，追加和修改是通過(guò)程序來(lái)判斷的，對一個(gè)扇區進(jìn)行寫(xiě)操作，將原扇區數據與要寫(xiě)進(jìn)扇區的數據進(jìn)行比較，如里某個(gè)字節的位從0變?yōu)?,說(shuō)明是修改數據，否則說(shuō)明此次是追加文件。如里是修改數據，假設所修改數據對應物理塊號為A，此時(shí)，先在整個(gè)物理盤(pán)中查找擦除次數最少的塊B，如果B塊有數據，則在空閑塊中查找擦除次數最少的物理塊C，將B塊數據復制到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數據復制到對應的B塊扇區中，最后將要修改的扇區數據寫(xiě)到B塊相應扇區，同時(shí)擦除A塊；如果B塊沒(méi)有數據，就將A塊中不需修改的扇區數據復制到對應B 塊扇區中，同時(shí)將修改扇區數據寫(xiě)入對應B塊扇區中，在寫(xiě)操作過(guò)程中同時(shí)對使用標志域進(jìn)行相應處理。如果是追加文件，首先在頁(yè)使用情況域里找一未使用的頁(yè)追加標志域，使其為10,然后將數據寫(xiě)入頁(yè)內，再將頁(yè)追加標志域置為00，如果此次掉電，則系統加載時(shí)根據該域恢復文件。寫(xiě)扇區對應程序流程圖見(jiàn)圖2、圖3。

3 結束語(yǔ)

本文分析了Nand Flash的特性及ZLG/FFS存在的不足，并根據這些特性研究與設計一個(gè)FFS，該FFS實(shí)現了Nand Flash寫(xiě)平衡與壞塊管理，解決了在不可靠的存儲介質(zhì)上實(shí)現可靠數據存儲的問(wèn)題，尤其是在追加文件時(shí)，由于每512字節可以追加8次，根據需要還可增加追加次數，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。該軟件已應用于水情自動(dòng)測報系統中的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(guān)點(diǎn)：在Nand Flash的每頁(yè)后16字節中增加了一個(gè)頁(yè)使用情況標志域來(lái)記錄追加完成狀態(tài)及追加次數記錄，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。

參考文獻：
［1］谷葆春；周洪利；K9F56XXX0B系列Flash Memory的存儲組織與操作實(shí)現；微計算機信息 , 2004,(04)
［2］Seung-Ho Lim，Kyu-Ho Park， An Efficient NAND Flash File System for Flash Memory Storage，IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTERS, VOL. 55, NO. 7, JULY 2006
［3］李強,杜威，慕春棣.基于大容量閃存的嵌入式文件系統，計算機工程，2005年第31卷
［4］周立功等編著(zhù).ARM嵌入式系統軟件開(kāi)發(fā)實(shí)例（二），北京航天航空大學(xué)出社,2005
［5］沈建華，羅悅懌 基于Nand Flash的FFS設計與實(shí)現，計算機應用與軟件，Vol122,No. 6 Jun 2005