1、Nand+Flash 存儲管理在 DSP 系統中的實現NandFlash 作為一種安全、快速的存儲體，因其具有體積小、容量大、成本 低、掉電數據不丟失等一系列優點，已逐步取代其它半導體存儲元件，成為嵌 入式系統中數據存儲的主要載體。盡管 NandFlash 的每個單元塊相互獨立，且 每塊一般可擦除次數高達 10100 萬次，但是隨著擦寫次數增加，會有一些單 元塊逐漸變得不穩定或失效從而形成永久性壞塊。因此，要避免頻繁地對同一 塊進行操作，盡量達到擦寫次數均衡；同時，由于擦除操作耗時較多，會 NandFlash 作為一種安全、快速的存儲體，因其具有體積小、容量大、成本 低、掉電數 據不丟失等一

2、系列 優點，已逐步取代 其它半導體存儲元件，成為嵌 入式系統中數據存儲的主 要載體。盡管 Nand Flash 的每個單元塊相互獨立， 且每塊一般可擦除次數高達 10 100 萬次， 但是隨著擦寫次數增加，會有一些 單元塊逐漸變得不穩定或失效從而形成永久性壞塊。因此， 要避免頻繁地對同 一塊進行操作，盡量達到擦寫次數均衡；同時，由于擦除操作耗時較多，會對系統的實時性造成影響。為此，本文介紹了一種基于磨損均衡思想的 Nand Flash 存儲管 理方式，并深入討論了該方式在 Ti 公司的 DSFTMS320F28 曲的 程序實現。1 器件介紹本文中采用的 Nand Flash 芯片 K9F640

3、8U0(是一塊擁有 8M(8,388,608)x8bit 存儲空間及 256K(262, 144)x8bit 輔用存儲空間的存儲芯片，電源電壓為1.8V 3.3V。芯片內部按塊和 頁的方式來組織的，如圖 1 所示，共分成 1024 個塊,每塊包含 16 個頁，每頁內有 528 個字節。F28x 系列 DSP 是美國 TI 公司 最新推出的C2000 平臺上的定點 DSP 芯片。圖 1 K9F6408UOC 內部結構示意圖F28x 系列芯片具有低成本、低功耗和高效能等特點，特別適用于有大量數據 處理的測控場合。2 Flash 的特點及存儲管理的作用由 K9F6408U0C 勺基本結構可以知道，它

4、的基本單位有塊、頁、字節等。NandFlash 芯片具有如下特點：Flash 寫：通過寫命令將每個字節存儲單元中的 1 變為 0；寫操作不能把 0 變為1。Flash 擦除：擦除命令是 Flash 中存儲單元 0 變為 1 的唯一途徑，一旦對某一 塊中的某一位寫 0,要再改變成 1,則必須執行擦除命令。通常，對于容量較小的 Flash 塊的操作過程是：先把整個塊的數據讀到 RAM 中，在RAM 中修改數據內容，再擦除整個塊，最后寫入修改后的數據。顯然， 這樣頻繁復雜的讀-擦除-寫操作，對于 Flash 的使用壽命以及系統性能是很不 利的，而且微處理器中通常 RAMfc 小有限。因此在硬件條件苛

5、刻的嵌入式系統中就迫切需要一種合理的存儲管理方式以便有效地均衡Flash 各個存儲塊的擦寫次數，提高 Flash 的使用壽命，從而提高數據存儲的安全性。3 存儲管理系統的設計 3.1 建立壞塊管理表Nand Flash 由于生產工藝的問題，不可避免的會存在一些壞塊，這些壞塊在芯 片出廠前 都已被標識好。根據 Na nd Flash 數據手冊中的介紹，在每一塊的第 一頁與第二頁的 Spare area 的第六個字節（也就是該頁的第 517 字節）即是 出廠時的壞塊標識位，如果某塊的該兩頁的第 517 字節內容不同時為 0 xFF,則代表該塊為廠家標識壞塊。這種壞塊的檢測必須在對芯片進行擦除前進行

6、，因為廠家壞塊有可能也能夠被進行擦除操作，如使用這種塊將對數據安全留下一定的隱患。Nand Flash 在出廠前會保證每塊芯片的第一塊與第二塊是完好的，所以在本文 的設計中，采用的方式是將壞塊管理表存放在第一塊的第一頁的前128 個字節中，每個字節的一位代表芯片的一塊，如該位為1 剛表明該塊是好的，為 0 則表示對應塊為壞塊。壞塊管理表的建立是必需的，而且最好是在芯片進行其它 擦寫操作前進行。3.2 Flash 存儲空間管理在本文設計的 Flash 空間管理中，Flash 的存儲塊被分為空閑塊（Free，即空 白沒寫數據 的好塊），有效塊（Valid，即存有有效數據的塊，不能被擦 除），無效塊（Invalid，即數 據已無效或是寫入錯誤塊，可被擦除），保留 塊（Reserve，用于替換新產生的壞塊），其它的則為壞塊，所有存儲塊的管理 均采用單向鏈表方式進行管理。在大部分的 Flash 存儲空間管理系統中可能并不存在保留塊，在本系統中增加 保留塊的作用主要是，當部分存儲塊因為反復擦寫成為新的壞塊時，可以用保 留塊取而代之成為新的空閑塊，從而使得留給用戶的可用存儲塊總數在一定時期內是一定的，這樣做的優點是可以增強數據的安全性，延長整個 Flash 的使 用周期，缺點是用戶可用的存儲空間相對減少，不過在 Flash 芯片技術迅速發 展的今