基于fpga的nandflashecc校验

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1、摘耍港于Flash存储器的Hamming编码原理，在AlteraQuartus117.o开发环境下，实现ECC校验功能，测试结果农明，该程序可实现毎256Byte数裾生.成3Byte的ECC校验数抛，能够检测出1bit错误和2bit错误，对丁•1bit错误还能找出其出错位質并予以纠正，可应用子NANDFlash读写控制怒的FPGA设计，保证数裾传输的坷銪性。关键词ECC校验：FPGA：NANDFlash：读写控制器移动产品应川领域，NANDHash没各已成为人们解决高密度固态存储的专用方法。信息技术的飞速发展，人们对信息的需求逭也越來越大。図

2、此，大蛍数抛在系统内部以及网络之叫存储和传迎时，对数抛进行检测并更正吋能出现的错误尤为重耍，纠错码ECCXEirorCorrect-ionCode）满足这-耑求，M:被称为ECC校验，足一种常用子NANDFlash读写控制器的校验編码。ECC校验负贵检测错误、维护ECC信思、更正由原数伉改变了的中.比特错误。所宥ECC的操作处理都可由一个ECC模块米控制，其作力一种简单地存储一映射接U，放S在NAN1）器件和处理器接口之间，该模块一般包含Hamming编码产生模块和出错位H模块，分别用于产生ECC校验码和计算出错位置。1Ilaremina编码

3、Hamming编科计算简‘广泛用于NANDFlash的Hamming算法，通过计算块上数据包得到2个ECC仇。为计算ECCtfL数据包中的比特数据要先进行分剖，如1/2组、1/4组、1/8组等，直到其精度达到单个比特为止，以8bit即1Byte的数据包为例进行说明，如阁1所示。比特位765432101:!1r:°「;」丄[.•tit••了‘0J1,140n,:■<>；

4、!o!

5、0!0—2!0!

6、调校般I/4IH校糖i/i供技教IZ2夼校編IM奇校验广ccrutffl18hit数根乜抆脍的效坍分羽该数裾按阁1所示方式进行比特分荆，分别得到上方的

7、偶校验偵ECCe和下方的奇校验值ECCo。荈屮，1/2校验偵经“异或”操作构成ECC校验的最商乜效位，同理1/4校验饥构成ECC校验的次商宵效位，最低有效位由抖体到比特的校验饥填补。阁2屐示了两个ECC校验们的计灯过程。ECCdOXTlECCo=0T(Tl1Z2.IZ4bit•m=ioi图2计算奇偁ECC教*即偶校验值ECCc为“101”，奇校验值ECCo为“010”。图1所示为只有1Byte数槲的数裾也，更人的数椐包滞耍更多的ECC值。事实上，每nbit的ECC数偵可满足2nbit数裾包的校验耍求。又由于这种Hamming蚂算法要求一对EC

8、C数据（奇偶），所以总共耍求2nbit的ECC校验数据來处理anbit的数裾包。计算之后，朌数据包和ECC数值都要写入NAN1）器件。稍后，拟数据包将从NAN1）器件中读取，此时ECC伉将审新il•算。如果新计算的ECC不同于先前编入NAND器件的ECC，那么农明数据在读写过程中山错。例如，原始数据oioioooi屮旮1个中.一的比特出现错误，出错后的数据圮oioioioi。经前而所示方法计算，从阁3屮可以消楚地卷到巾子数榭发虫了变化，2个新的ECC数偵己不同与原來的ECC假。1/4fbit(MDAi;rrr^ooo1/2ECC€=OT(ri

9、ECCo=0Ar(ri0"1介1!0剌*0,⑽)图3发生鎌谈數抵匕幼ECC计算此吋把所介4个ECC数值进行按位“异或”，就可以判断足否出现/1个单一比特的错误或芥足多比特的错误.如果计算结果为全“0”，说明数椐在读写过程中未发生变化。如果计算的结果为令“1”，表明发生丫1bit错误.如图4所示。如果计算结果足除了全“o”和全“1”的任何一种悄况，那么就足2bit出错的悄况。2bit错误总可以检测到，然而，Hamming妈算法仅能够保证更正单一比特的错误。如粜两个或是史多的比特出错，那么就不能修改该岀错的数据包，在这种怙况F，Hamming算法

10、就可能不能够指示出已经出现的错误，不过，考虑到SLCNAN1)器件的比特错误的悄况，出现2,3bit错误的可能性非常低。ECCc(old)*ECCo(old)*ECCc(new)MECCo(new=101D10D00糊=111

11、(ffl寻固图4判断是否发生捋诸#对于1bit错误的怡况，出错地址可通过将原有ECCo值和新ECCo值进行按位“异或”來识别获取。通过图5屮的讣锌，结果为2,表明原数裾笫2bit位出现了问题。该计算采川奇校验数裾ECCo.这足因力它们可以£(接地反映出出错比特的位捭、ECCo(old)-ECCo(ncw)=0101X)

12、0=111困5找出出错比特位置找到出错比特后，只耍通过翻转它的状态就川■修复数枞包，具体探作也就足将该位与“1”进行异或操作，如阁6所示。01010101D0000