基于NAND flash主控制器的BCH纠错算法设计与实现

发布时间：2017-09-19 04:13

  本文关键词：基于NAND flash主控制器的BCH纠错算法设计与实现

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【摘要】：在某些工程试验项目中，，除了试验环境恶劣外，试验成本也极高，因此为节约试验成本，对测试设备的可靠性要求苛刻，尤其对于试验数据的存储的完整性和正确性有极高要求。NAND flash以其高速、高存储密度、抗震、耐高低温等优点成为此类应用的最佳选择。但是，由于其结构特点与制造工艺限制，NAND flash使用中存在位错误现象。基于存储应用的纠错码技术（Error Correction Code, ECC）能够有效解决上述数据可靠性问题。本文针对专用数据存储设备的NAND flash控制器，设计并以固件形式实现了一种BCH纠错算法，对提高存储可靠性具有现实意义。 本文首先对BCH纠错算法进行理论研究与系统层的仿真验证，具体包括算法实现的环境建立（有限域概述及构造）、线性分组码及循环码的特性描述、二进制BCH纠错算法的参数意义及选取。随后通过系统层算法的软件实现进行功能验证，并作为固件设计、调试及优化基础。 在系统层算法验证的基础上，对BCH纠错算法进行了基于FPGA的固件设计，主要包括BCH编码器和译码器两大部分。编码器固件设计主要描述了参数选取分析过程以及32位并行编码器设计和逻辑实现。译码器固件设计首先详细分析有限域构造的固件实现过程，即元素生成及运算法则的建立。接着按译码算法三大步：校正子计算、错误位置多项式的确定及钱氏搜索纠错的逻辑实现进行详细分析。对固件算法的硬件验证平台、基于ZYNQ的算法与Flash控制器及上位机的数据交互方式进行描述。 本文最后在硬件验证平台上对固件BCH纠错算法进行系统性测试，针对纠错功能的实现进行固件仿真测试及实物纠错能力测试，针对读写速度进行速度变化率测试，并且从应用角度对逻辑资源使用率测试。测试结果有效验证了算法设计的正确性及合理性。
【关键词】：BCH算法 NAND flash 固件设计
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN911.2;TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究发展现状分析10-19
• 1.2.1 NAND flash 研究发展概述10-16
• 1.2.2 NAND flash ECC 纠错算法研究发展现状16-19
• 1.3 本文主要内容及结构19-20
• 第2章 BCH 纠错算法研究及验证20-36
• 2.1 BCH 纠错算法研究20-30
• 2.1.1 有限域概述及构造20-21
• 2.1.2 线性分组码和循环码21-24
• 2.1.3 二进制 BCH 算法参数意义及选取24-26
• 2.1.4 BCH 编码过程26-27
• 2.1.5 BCH 译码过程27-30
• 2.2 BCH 算法功能验证30-34
• 2.2.1 软件算法功能特性30-31
• 2.2.2 功能验证步骤31-32
• 2.2.3 算法功能验证实例32-34
• 2.3 设计优化34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 BCH 纠错算法固件设计36-50
• 3.1 BCH 编码器固件设计36-41
• 3.1.1 参数选取分析36-37
• 3.1.2 32 位并行编码器设计37-39
• 3.1.3 编码器的逻辑实现39-41
• 3.2 BCH 译码器固件设计41-49
• 3.2.1 有限域的构建41-43
• 3.2.2 译码器的逻辑实现43-49
• 3.3 本章小结49-50
• 第4章 固件 BCH 纠错算法测试50-65
• 4.1 验证平台搭建50-53
• 4.1.1 验证平台结构概述50-51
• 4.1.2 基于 Zynq 的固件验证架构51-53
• 4.2 测试方法及过程53-54
• 4.3 固件仿真测试54-56
• 4.4 实物纠错能力测试56-61
• 4.4.1 基于 P/E(PROGRAM/ERASE 编程擦除次数)纠错能力测试56-59
• 4.4.2 基于存储时间纠错能力测试59-61
• 4.5 I/O 读写速度变化率测试61-63
• 4.5.1 NAND flash 写入速度变化率测试61-62
• 4.5.2 NAND flash 读取速度变化率测试62-63
• 4.6 逻辑资源使用情况测试63-64
• 4.7 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 张承畅;彭万权;韦铂;;新型(2k,k,1)卷积码的构造[J];通信学报;2014年06期

2 谢瑞云;樊小琴;张焱;;RS码的编译码程序实现[J];信息安全与通信保密;2014年08期

3 张帆;;基于数字通信编码技术的应用研究[J];中国新通信;2014年23期

4 刘颖;黄喜军;黄民庆;谢开贵;;动态随机存储器中基于混合策略的节能算法[J];微型电脑应用;2014年05期

5 李相迎;胡小春;甄小龙;陈平;;CCSDS链路帧识别技术[J];遥测遥控;2014年05期

6 尚启星;;基于MATLAB的信道编码仿真与分析[J];现代物业(上旬刊);2014年11期

7 李歆昊;张e

本文编号：879423