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)，直接讀出相應數(shù)據(jù)，而寫扇區(qū)是整個FFS里重點，在這里實現(xiàn)了寫平衡，同時進行相應的壞塊管理，壞塊管理主要在第一次格式化時和擦除操作中完成。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，追加次數(shù)高于8次時不可以直接寫，由于Nand Flash不支持‘0’變‘1’，需要分別對待追加和修改，追加和修改是通過程序來判斷的，對一個扇區(qū)進行寫操作，將原扇區(qū)數(shù)據(jù)與要寫進扇區(qū)的數(shù)據(jù)進行比較，如里某個字節(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)，假設所修改數(shù)據(jù)對應物理塊號為A，此時，先在整個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)復制到對應的B塊扇區(qū)中，最后將要修改的扇區(qū)數(shù)據(jù)寫到B塊相應扇區(qū)，同時擦除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)復制到對應B 塊扇區(qū)中，同時將修改扇區(qū)數(shù)據(jù)寫入對應B塊扇區(qū)中，在寫操作過程中同時對使用標志域進行相應處理。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志域，使其為10,然后將數(shù)據(jù)寫入頁內(nèi)，再將頁追加標志域置為00，如果此次掉電，則系統(tǒng)加載時根據(jù)該域恢復文件。寫扇區(qū)對應程序流程圖見圖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)這些特性研究與設計一個FFS，該FFS實現(xiàn)了Nand Flash寫平衡與壞塊管理，解決了在不可靠的存儲介質(zhì)上實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)存儲的問題，尤其是在追加文件時，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不需要擦除閃存塊。該軟件已應用于水情自動測報系統(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：在Nand Flash的每頁后16字節(jié)中增加了一個頁使用情況標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不需擦除閃存塊，從而提高了 Nand Flash的使用壽命。

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