《电子技术应用》

Nand Flash编程应用难点浅析

ZLG致远电子 2017/10/11 18:21:28

  Nand Flash存储器是flash存储器的一种,为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。NAND存储器具有容量较大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,如嵌入式产品中包括数码相机、记忆卡、体积小巧的U盘等。

  1989年,东芝公司发表了Nand Flash结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。经过十几年的发展,NAND应用越来越广泛,但是大多数工程师却仍然不知道关于NAND应用的一些难点:分区、ECC纠错、坏块管理等。只有真正了解NAND特性的工程师,才能在应用上得心应手,不会被Nand Flash所绊倒。

  一、分区

  定义分区的实质是定义数据会如何写入NAND Flash,不同内容的数据写到对应的地址中。一般用户会有多个区,比如boot、kernel、fs、user等分区。

  分区的描述:分区的地址范围(起始块、结束块),镜像文件大小(Image Size)。

  分区的数据存储:镜像文件是从分区的起始块开始存放,如果分区中有坏块,将使用坏块处理策略替换坏块,直到镜像文件结束,如果分区中不够好块存放镜像文件,则烧录失败。

  如下图是跳过坏块的镜像文件分区烧写示意图:

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  二、ECC(错误更正)算法

  ECC 存在于NAND 每页的备用区(Spare Area)中,它允许外部系统发现主区的数据是否有误。在大多数情况下,ECC 算法可以纠正误码,NandFlash在使用中也可能会出现坏块,所以ECC是非常有必要的。

  不同的用户会可能会使用不同的ECC算法,一般来说ECC算法由处理器供应商提供,如果编程器软件中无这个ECC算法,则需要用户提供ECC算法源代码。

  如果用户不使用调入文件,而是使用读母片的方式烧录,并且无动态数据,则可以不考虑ECC算法,因为母片中的备用区已计算好ECC,直接将母片的备用区拷贝至其他芯片即可。

  三、坏块管理

  坏块处理策略定义了在遇到坏块时算法应该如何处理,基本的坏块处理策略有:跳过坏块、替换表(预留块区Reserve BlockArea,RBA)等等,下面分别对几种坏块处理方案进行说明。

  1)硬拷贝

  硬拷贝其实就是遇到坏块什么都不处理,不管好块还是坏块直接烧写按顺序烧写数据,即使校验数据不一致也不报错,这是最简单、直接的处理方法,但是只能适用于数据不需管理的方案;

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  2)跳过坏块

  跳过坏块就是烧录数据时,遇到坏块即跳过此坏块,将数据顺延烧到下一个好块,这样可以保证所有的数据都能烧写到NAND存储空间中,但是并不知道数据究竟烧到了哪一位;

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  3)替换表

  此方法是将NAND存储空间中预留出一些块作为保留块,当遇到坏块时,在预留的保留块中选一个块来替换坏块,将原来写到坏块的数据写到替换块中;

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  4)BBT(Bad block table)

  此方法核心是跳过坏块,但是跳过后需要在NAND闪存指定位置写入一个坏块表(Bad block table),下图是BBT的结构图。

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  NAND应用需要注意的点大致整理如上,实际使用中会有灵活的应用方案,需要熟知NAND特性、编程器原理的工程师才能设计出合适的方案加以运用。P800Flash极速编程器融合了ZLG致远电子三代Flash编程器的特点,全面支持eMMC、NOR、NAND Flash的烧录,可提供完善的编程解决方案。


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