基于多层单元NAND闪存的嵌入式存储管理系统的实现

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1、摘要摘要NAND闪存(Fish)是一种非易失性存储器，作为嵌入式系统中的主要外部存储设备，NAND闪存有两种主要类型：单层单元(SLC)和多层单元(MLC)，多层单元NAND闪存具有存储密度较高、成本较低的特点，被广泛应片j于各种嵌入式消费类电子产品中。论文以WindowsCE6．0操作系统为软件平台，实现针对MLCNAND闪存的嵌入式存储管理系统。该系统由三部分组成：文件管理层、闪存管理层和块设备驱动层。在文件管理层分析了主要的文件操作处理过程。重点实现了闪存管理层，实现的功能包括：地址映射、坏块管理、垃圾回收、空闲页管理及磨损均衡等。地址映射采片

2、j了动态地址映射的方式；坏块管理避免对坏块的使用；垃圾同收中通过采用冷热数据交换的方法，实现磨损均衡控制；空闲页管理采用冷热数据分离存储的方法，减少垃圾回收的系统消耗。驱动初始化时通过对闪存管理信息的集中扫描，实现驱动加载时间的减少。在块设备驱动层实现了NAND闪存的读、写、擦除等操作，并在读操作和写操作过程中实现4位ECC校验，保证数据的可靠性。所实现的MLCNAND闪存存储管理系统在三星$3C6410处理器平台上，进行了可靠性、读写速度、磨损均衡程度及驱动加载时间四个方面的性能测试。测试结果表明：本论文所实现的MLCNAND闪存存储系统性能稳定可

3、靠；在NANDFish控制器工作频率为333．5MHz的情况下，文件写速度为lO．5Mb／s，文件读速度为41．3Mb／s，可以满足大多数格式的媒体播放的要求；在静态数据存在的情况下，各块的擦除次数术出现极端情况，做剑了较好的磨损均衡；NAND闪存中存储文件的总容量为960MB时，驱动加载的时间由优化前的52s减少到5s，减少了90．4％。关键词：MLCNAND闪存，闪存管理，垃圾回收，磨损均衡，exFAT文件系统onWindowsCE6．0OperatingSystem．MLCNANDFlashstoragesystemconsistsofthre

4、elayers：filemanagementlaveLflashmanagementlayerandblockdevicedriverlayer．Theprocessofmainfileoperationisanalyzedinfilemanagementlayer．Flashmanagementlayerisrealizedprimarily,thefunctionsincludingaddressmapping，badblockmanagement，garbagecollection，freepagemanagementandwear-level

5、ing．Dynamicaddressmappingisrealizedinaddressmapping．Theuseofbadblockisavoidedbybadblockmanagement．Ingarbagecollection，thecolddataandhotdataexchangemethodisadoptedtocontrolwearleveling．1nfleeblockmanagement．theseparationstorageofcolddataandhotdatamethodiSadoptedtoimprovewear-lev

6、eling．CentralizedscanningindriverinitializationiSadoptedtoreducethedriverloadtime．Intheblockdevicedriverlayer,readingoperation．writingoperationanderasingoperationarerealized．The4biterrorcorrectingcodeforMLCNANDFlashintheprocessofreadingoperationandwritingoperationiSrealizedtOen

7、suredatareliability．TheperformanceofMLCNANDFlashstoragemanagementsystemistestedSamsung$3C6410processorplatform．Reliabili劬readingspeed，writingspeed．wearlevelingeffectandNANDFlashdriverIoadtimearetested．TheresultsoftheexperimentsshowthattheMLCNANDFlashstoragesystemworksstablyandr

8、eliably．TestingdatashowthatwhentheworkfrequencyofNANDF