一種nand flash壞塊管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路存儲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種NAND FLASH壞塊管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]FLASH，是一種電子式可清除程序化只讀存儲器的形式，允許在操作中被多次擦或?qū)懙拇鎯ζ?。這種科技主要用于一般性數(shù)據(jù)存儲，以及在電腦與其他數(shù)字產(chǎn)品間交換傳輸數(shù)據(jù)，如儲存卡與U盤。閃存是一種特殊的、以宏塊抹寫的EEPROM。早期的閃存進(jìn)行一次抹除掉就會清除掉整顆芯片上的數(shù)據(jù)。閃存是非易失性的存儲器。這表示單就保存數(shù)據(jù)而言，它是不需要消耗電力的。與硬盤相比，閃存也有更佳的動態(tài)抗震性。這些特性正是閃存被移動設(shè)備廣泛采用的原因。閃存將數(shù)據(jù)存儲在由浮閘晶體管組成的記憶單元數(shù)組內(nèi)，在單階存儲單元(Single-level cell, SLC)設(shè)備中，每個單元只存儲I比特的信息。而多階存儲單元(Mult1-level cell, MLC)設(shè)備則利用多種電荷值的控制讓每個單元可以存儲I比特以上的數(shù)據(jù)。
[0003]NOR型閃存內(nèi)部記憶單元以平行方式連接到比特線，允許個別讀取與程序化記憶單元。這種記憶單元的平行連接類似于CMOS NOR閘中的晶體管平行連接。NOR型閃存面世后，成為比現(xiàn)有的EPROM與EEPROM存儲器更經(jīng)濟(jì)、更方便的復(fù)寫型只讀存儲器。NOR的傳輸效率很高，在I?4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。
[0004]NAND型閃存內(nèi)部記憶單元以順序方式連接，類似于NAND閘。順序連接方式所占空間較平行連接方式為小，降低了 NAND型閃存的成本。因為采用順序連接方式及去除字符組的接觸點，NAND型閃存記憶單元的大型閘格所占面積只有NOR型記憶單元的60%。NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。為了能夠有效使用NAND FLASH，需要在讀寫操作前建立壞塊表，用于屏蔽壞塊，防止破壞數(shù)據(jù)有效性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種NAND FLASH壞塊管理系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種NAND FLASH壞塊管理系統(tǒng)，包括NAND FLASH接口控制單元、壞塊管理單元、非易失性存儲器接口控制單元和非易失性存儲器，
[0007]所述NAND FLASH接口控制單元連接NAND FLASH陣列，
[0008]所述NAND FLASH接口控制單元連接壞塊管理單元，
[0009]所述壞塊管理單元通過非易失性存儲器接口控制單元連接非易失性存儲器。
[0010]進(jìn)一步的，所述的非易失性存儲器是EEPR0M。
[0011]進(jìn)一步的，所述的壞塊管理單元基于FPGA。
[0012]一種NAND FLASH壞塊管理方法，所述的NAND FLASH壞塊管理方法包括更新壞塊表，具體步驟如下:
[0013]按照塊地址遞增的順序遍歷NAND FLASH陣列的每一個塊單元；
[0014]查看當(dāng)前塊的首個OOB區(qū)域，如果該區(qū)域的第一個字節(jié)為00H，表示該塊單元為壞塊，如果不為00H，那么對該塊進(jìn)行擦除操作，
[0015]如果狀態(tài)寄存器顯示擦除成功，則進(jìn)行誤碼檢測，否則將首個OOB區(qū)域的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)編程為OOH用于標(biāo)記該壞塊，同時在壞塊表中將該地址代表的塊標(biāo)記為壞塊。
[0016]進(jìn)一步的，所述的誤碼檢測通過寫入全O數(shù)據(jù)，再通過讀取操作檢驗非O個數(shù)來判斷誤碼個數(shù)，重復(fù)進(jìn)行若干次，若超過糾錯性能則標(biāo)記為壞塊。
[0017]進(jìn)一步的，所述壞塊表保存在片上RAM中。
[0018]進(jìn)一步的，所述誤碼檢測完成后，將片上RAM保存的壞塊表寫入到非易失性存儲器的相應(yīng)存儲區(qū)域，用于更新壞塊表。
[0019]進(jìn)一步的，更新壞塊表時，跳過當(dāng)前壞塊，對其余塊進(jìn)行包括擦除和誤碼檢測。
[0020]一種NAND FLASH壞塊管理方法，所述的NAND FLASH壞塊管理方法包括讀取壞塊表，當(dāng)讀取壞塊表時，通過比較三份備份判斷是否發(fā)生掉電事件，
[0021]如果三份備份數(shù)據(jù)相同，則壞塊保存過程中過程完整，數(shù)據(jù)有效，如果不同，則選取壞塊數(shù)量最多的備份作為有效壞塊表，更新其余兩份備份。
[0022]進(jìn)一步的，進(jìn)行更新壞塊表操作。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)方案在系統(tǒng)上電后，根據(jù)需求決定更新壞塊表或讀取壞塊表。系統(tǒng)更新壞塊表時，跳過現(xiàn)有壞塊，對其余塊進(jìn)行壞塊檢測，包括擦除檢測以及誤碼檢測。檢測完成后更新壞塊表。
[0024]系統(tǒng)讀取壞塊表時，通過比較三份備份判斷是否發(fā)生掉電事件。如果三份備份數(shù)據(jù)相同，則壞塊保存過程中過程完整，數(shù)據(jù)有效。如果不同，則選取壞塊數(shù)量最多的備份作為有效壞塊表，更新其余兩份備份，同時建議重新進(jìn)行壞塊檢測更新操作。
[0025]在上述實現(xiàn)NAND FLASH壞塊管理的方法中，對壞塊的檢測分為擦除檢測和誤碼檢測兩部分。擦除檢測通過對選中塊進(jìn)行擦除操作，根據(jù)擦除結(jié)果判斷選中塊的有效性。誤碼檢測通過對通過擦除檢測的塊進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入和讀出比對，判斷誤碼出現(xiàn)次數(shù)，超過現(xiàn)有系統(tǒng)的誤碼校驗?zāi)芰?，則標(biāo)記為壞塊。
[0026]在上述實現(xiàn)NAND FLASH壞塊管理的方法中，對壞塊的更新通過三次寫入來防止掉電等特殊情況帶來的數(shù)據(jù)有效性的破壞。
[0027]本發(fā)明提及的OOB區(qū)域，OOB是out of band縮寫，帶外的意思。最初基于NandFlash的硬件特性:數(shù)據(jù)在讀寫時候相對容易錯誤，所以為了保證數(shù)據(jù)的正確性，必須要有對應(yīng)的檢測和糾錯機制，此機制被叫做EDC(Error Detect1n Code)/ECC(Error CodeCorrect1n，錯誤碼糾正，或者Error Checking and Correcting)，所以設(shè)計了多余的區(qū)域，用于放置數(shù)據(jù)的校驗值。
[0028]本發(fā)明可以提高壞塊表的有效性，提高NAND FLASH在使用過程中存儲讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高效率。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明的NAND FLASH壞塊檢測程序流程圖；
[0031]圖3是本發(fā)明的在系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖。
【具體實施方式】
[0032]如圖1所示，本發(fā)明包括NAND FLASH的接口控制單元，非易失性存儲器的接口控制單元以及壞塊管理單元。非易失性存儲器可以為EEPROM，比常規(guī)的寫入在NAND FLASH的OOB區(qū)域帶來更高的數(shù)據(jù)有效性。
[0033]如圖2所示，按照塊地址(Block Address)遞增的順序遍歷NAND FLASH陣列的每一個塊(Block)單元，查看當(dāng)前塊(Block)的首個OOB區(qū)域，如果該區(qū)域的第一個字節(jié)(Byte)為8’h00，表示該Block單元為壞塊。如果不為8’h00，那么對該塊進(jìn)行擦除操作，如果狀態(tài)寄存器顯示擦除成功，則進(jìn)行誤碼檢測，否則將首個00B區(qū)域的第一個字節(jié)(Byte)數(shù)據(jù)編程為8’ h00用于標(biāo)記該壞塊，同時在嵌入式系統(tǒng)片上RAM的壞塊表中將該地址代表的塊(Block)標(biāo)記為壞塊。誤碼檢測通過寫入全O數(shù)據(jù)，再通過讀取操作檢驗非O個數(shù)來判斷誤碼個數(shù)，重復(fù)進(jìn)行三次，若超過糾錯性能則標(biāo)記為壞塊。在NAND FLASH陣列完成上述操作后，將片上RAM保存的壞塊表寫入到EEPROM的相應(yīng)存儲區(qū)域，用于更新壞塊表。
[0034]如圖3所示，系統(tǒng)中的FPGA通過本發(fā)明控制NAND FLASH，并將壞塊數(shù)據(jù)通過本發(fā)明與EEPROM進(jìn)行交互。
【主權(quán)項】
1.一種NAND FLASH壞塊管理系統(tǒng)，其特征在于，包括NAND FLASH接口控制單元、壞塊管理單元、非易失性存儲器接口控制單元和非易失性存儲器， 所述NAND FLASH接口控制單元連接NAND FLASH陣列， 所述NAND FLASH接口控制單元連接壞塊管理單元， 所述壞塊管理單元通過非易失性存儲器接口控制單元連接非易失性存儲器。
2.如權(quán)利要求1所述的NANDFLASH壞塊管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的非易失性存儲器是 EEPROM。
3.如權(quán)利要求1所述的NANDFLASH壞塊管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的壞塊管理單元基于FPGA。
4.一種NAND FLASH壞塊管理方法，采用如權(quán)利要求1所述的NAND FLASH壞塊管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的NAND FLASH壞塊管理方法包括更新壞塊表，具體步驟如下: 按照塊地址遞增的順序遍歷NAND FLASH陣列的每一個塊單元； 查看當(dāng)前塊的首個OOB區(qū)域，如果該區(qū)域的第一個字節(jié)為00H，表示該塊單元為壞塊，如果不為00H，那么對該塊進(jìn)行擦除操作， 如果狀態(tài)寄存器顯示擦除成功，則進(jìn)行誤碼檢測，否則將首個OOB區(qū)域的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)編程為OOH用于標(biāo)記該壞塊，同時在壞塊表中將該地址代表的塊標(biāo)記為壞塊。
5.如權(quán)利要求4所述的NANDFLASH壞塊管理方法，其特征在于，所述的誤碼檢測通過寫入全O數(shù)據(jù)，再通過讀取操作檢驗非O個數(shù)來判斷誤碼個數(shù)，重復(fù)進(jìn)行若干次，若超過糾錯性能則標(biāo)記為壞塊。
6.如權(quán)利要求4所述的NANDFLASH壞塊管理方法，其特征在于，所述壞塊表保存在片上RAM中。
7.如權(quán)利要求6所述的NANDFLASH壞塊管理方法，其特征在于，所述誤碼檢測完成后，將片上RAM保存的壞塊表寫入到非易失性存儲器的相應(yīng)存儲區(qū)域，用于更新壞塊表。
8.如權(quán)利要求4所述的NANDFLASH壞塊管理方法，其特征在于，更新壞塊表時，跳過當(dāng)前壞塊，對其余塊進(jìn)行包括擦除和誤碼檢測。
9.一種NAND FLASH壞塊管理方法，采用如權(quán)利要求1所述的NAND FLASH壞塊管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的NAND FLASH壞塊管理方法包括讀取壞塊表，當(dāng)讀取壞塊表時，通過比較三份備份判斷是否發(fā)生掉電事件， 如果三份備份數(shù)據(jù)相同，則壞塊保存過程中過程完整，數(shù)據(jù)有效，如果不同，則選取壞塊數(shù)量最多的備份作為有效壞塊表，更新其余兩份備份。
10.如權(quán)利要求9所述的NANDFLASH壞塊管理方法，其特征在于，進(jìn)行如權(quán)利要求4所述的更新壞塊表操作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種NAND FLASH壞塊管理系統(tǒng)，包括NAND FLASH接口控制單元、壞塊管理單元、非易失性存儲器接口控制單元和非易失性存儲器，所述NAND FLASH接口控制單元連接NAND FLASH陣列，所述NAND FLASH接口控制單元連接壞塊管理單元，所述壞塊管理單元通過非易失性存儲器接口控制單元連接非易失性存儲器。所述的非易失性存儲器是EEPROM。所述的壞塊管理單元基于FPGA。
【IPC分類】G06F12-02
【公開號】CN104765695
【申請?zhí)枴緾N201510158107
【發(fā)明人】周仕成, 殷科軍, 舒汀, 唐斌, 郁文賢, 黃飛
【申請人】上海交通大學(xué), 上海無線電設(shè)備研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月3日