NandFlash在嵌入式系统中的应用研究

发布时间：2020-06-27 08:43

【摘要】： 随着智能电器、移动手持设备和各种专用设备的广泛应用以及嵌入式处理器、嵌入式软硬件系统的发展,嵌入式技术已经成为当前的一项热门技术。特别是随着嵌入式技术在各种消费类电子产品中的广泛应用,嵌入式系统中的数据存储和管理已经成为一个重要的研究课题。Flash型存储器具有速度快、容量大、体积小、功耗微、成本低等很多优点,因此在嵌入式系统中被广泛应用。论文分析了Flash闪存的研究现状,探讨了NandFlash的功能特性,研究了嵌入式系统中的数据存储和管理的相关技术。NorFlash和NandFlash是目前市场上两种最主要的非易失性闪存技术,Nand技术在设计之初主要是为了数据存储之用,Nor技术则主要是为了系统引导和只读性程序代码的高速访问。论文在基于ARM的引导加载技术的基础上,采用多级引导技术实现基于NandFlash的系统直接引导加载,并解决了引导程序基于NandFlash存储引发的坏块管理问题和多级引导引发的中断重映射问题。同时,论文也研究了如何利用基于NandFlash的MTD技术以实现嵌入式系统上的标准的、可靠的文件系统。在强调了MTD模块需要解决的访问均衡、坏块管理和掉电保护等问题后,介绍了传统的MTD算法的架构和设计,重点分析了现有MTD算法的实现原理和存在的缺陷,并提出了改进的分组堆叠MTD算法,详细探讨了分组堆叠MTD算法的实现原理及改进点。根据NandFlash的特性,提出了基于堆排序算法实现的访问均衡策略、按块进行地址映射的坏块管理策略和写入时进行双重映射的掉电保护策略。改进后的MTD算法在保障原有的访问均衡、坏块管理和掉电保护特性的前提下,大幅度减少数据块的擦除操作及无关数据的搬移操作,而这两种操作都是NandFlash,尤其是MLC型NandFlash,特别耗时的操作,所以通过该算法可以明显地提高文件系统的访问效率。经过软硬件设计、实现和实测数据分析比较:改进后的MTD算法在大文件的存取性能上和传统的MTD相差无几。但是,对于大量小文件写入的状况,改进后的MTD算法在写入速度上依据小文件的大小不同,写入速度分别大约是传统MTD算法的4倍到10倍不等。而在读取速度上,改进的MTD算法甚至比传统的MTD具有更加突出的表现。最后总结了论文的研究工作,指出了下一步的研究方向。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP368.1
【图文】：

写周期

Figures一4Writingtimes的阐述，可以证明，在任何一次写入过程中，给每一个逻辑应的物理块:源块和目标块，只是在块合并之前，仅有源块块合并之后，仅在目标块上标记着对应的逻辑块号，并且把用块放置到备用块表中以备以后的写入操作使用。行掉电保护的分析。因为在合并操作之前，源块的数据一直擦除和写入操作。所以在进行合并操作之前的任一时刻掉电，入的数据块的内容丢失了，不会造成整个文件系统的的数据和丢失。块合并操作时，主要依次进行了如下操作:1、剩余数据(的数据)从源块向目标块搬移;2、在目标块上标记所对应的其放入备用块表中。在上述过程中，动作2和动作3是两个

映射表,遮罩,层结构,物理地址

};每一个层结构不仅记录了该层的当前层数，同时还要记录该层对应的物理地址，最后写入位置，以及该层的遮罩信息等。所有的层结构相互链接形成一个堆叠的层结构。其数据结构如下:StruCtMtd_Layer{uflsignedlong*bitmaP;刀遮罩信息，依据块内页的个数大小不同uslayers;刀逻辑层数u16wMaxUsedPage;刀最后写入的页号u32phy_addr;刀对应的物理地址structMtd_Layerpself;刀指向下一个层的指针};在系统正常运行时刻，他们的相互关系如图6一4所示。

【引证文献】