一種嵌入式設備中NAND Flash 存儲系統解決方案

嵌入式系統主要由微處理器、存儲設備、總線(xiàn)標準、I/O外設等幾大部分構成。隨著(zhù)制造工藝的成熟和體系結構的不斷優(yōu)化，如今無(wú)論面向低端應用還是高端應用，從8 位到64 位，都有很大的選擇范圍，能夠很好的完成復雜的數據信息處理?，F在需要的更多的是如何有效的存儲和管理越來(lái)越多的數據，隨著(zhù)對大容量存儲需求的日益迫切，NAND Flash因為其自身的特點(diǎn)成為了嵌入式設備，特別是消費類(lèi)手持嵌入式設備的最主要存儲解決方案。目前針對NAND Flash 的研究主要集中在硬件和軟件兩大塊，硬件方面的研究主要希望盡一步加大存儲容量，提高讀寫(xiě)速度及數據可靠性，降低制造成本，統一各廠(chǎng)家的標準等；軟件方面的研究主要集中在如何實(shí)現一個(gè)更優(yōu)秀NAND Flash 的驅動(dòng)程序。NAND Flash的驅動(dòng)程序中牽涉到很多問(wèn)題，比如如何更好的進(jìn)行垃圾收集，負載均衡，壞塊管理等等。本文主要介紹我們的NANDFlash 存儲系統的驅動(dòng)程序設計，主要是基于Linux 操作系統。

1 NAND Flash 存儲系統的總體設計

NAND Flash 存儲系統的分層結構如圖1 所示。它由用戶(hù)層、內核層與硬件層組成：用戶(hù)層就是直接與用戶(hù)聯(lián)系，實(shí)際對存儲器提出讀寫(xiě)請求的應用程序，比如cp、rm 等命令，比如對存儲器有讀寫(xiě)請求的應用程序；內核層主要包括文件系統，比如EXT3、EXT2、FAT32 等文件系統，由于我們在接下來(lái)的塊設備層中實(shí)現了閃存翻譯層(FTL)，所以文件系統可以采用任

何通用的文件系統，而不需要采用特殊的針對NAND Flash 的文件系統，比如JFFS2 等，塊設備驅動(dòng)層，主要實(shí)現統一的Linux 塊設備驅動(dòng)，主要完成塊設備注冊、定義塊設備操作、請

求處理等工作，NAND Flash 設備驅動(dòng)層，在這里NAND Flash設備驅動(dòng)又分為FTL(flash translation layer)層與LLD(low leveldriver)層，由于NAND Flash 是一個(gè)特殊的存儲設備，具有自身的特點(diǎn)，不同于一般的塊設備，所以需要FTL層來(lái)進(jìn)行一個(gè)轉換和翻譯的功能，使得上層可以像對一般塊設備進(jìn)行操作那樣來(lái)對NAND Flash 進(jìn)行操作，使得NAND Flash 的特殊性對于FTL 層以上是透明的不可見(jiàn)的，LLD 層主要用來(lái)直接驅動(dòng)控制器來(lái)完成底層的具體操作，例如最基本的頁(yè)讀、頁(yè)寫(xiě)、塊擦除等操作；硬件層由NAND Flash 控制器和具體的NAND Flash 芯片構成。

嵌入式設備NANDFlash存儲系統的設計與實(shí)現.pdf