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Nand Flash 编程应用难点浅析

时间：2017-10-11 15:48来源：ZLG致远电子

摘要：NandFlash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 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：

 

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；

 

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；

 
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；

 
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。

 

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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