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1、NANDFLASH的虚拟扇区管理（FLASH的具体读写擦的过程）一．前提1．Flash存储编程特点Flash写：由1变为0，变为0后，不能通过写再变为1。Flash擦除：由0变为1，不能按位擦除,必须将整个block一起擦除,把一个block或整个Flash的内容都变成1。当在一个block中进行存储时，一旦对某一block中的某一位写0，再要改变成1，则必须先对整个block进行擦除，然后才能修改。2.没有VFS（虚拟扇区管理）之前的Flash数据存取方式先把整个block读到RAM中，在RAM中修改其内容，再擦除整个
2、block，最后写入修改后的内容。3.缺陷:1)在Flash擦写过程中掉电，会造成整个块的数据丢失2)每修改一次数据，对块进行了一次擦除，频繁的读-擦除-写操作，会影响Flash的使用寿命，每次需要花比较多的时间来完成数据修改操作，影响系统性能3)每次进行Flash擦写之前，至少需要一个块大小的RAM为其备份，有时可能会造成RAM资源紧张4)一旦出现坏块，则存储在该块的相关信息永久失效，造成系统崩溃4.VFS主要特点1)动态映射逻辑扇区到物理地址；2)物理块进行寿命均衡，记录Flash的擦写次数；3)掉电数据恢复4)记录
3、坏块二．基本原理1．嵌入式系统中数据读写擦的大体过程：应用程序→嵌入式操作系统→文件系统→Flash存储管理→Flash底层驱动→Flash介质2．概念VFS对应用数据使用的Flash块空间进行管理,将每个物理块划分成若干个物理扇区,以扇区为最小单位进行数据存取,每个物理扇区由512+4字节=516字节组成,512字节为有效数据空间，另外4字节（32位）用于存放逻辑扇区id和当前状态。定义如下：扇区状态（属性）逻辑扇区（VSSID）有效数据空间4位28位512字节VSS（VisualSmallSector），虚拟小扇区：
4、以它为单位读写Flash内容。VSSID（VisualSmallSectorIdentity），虚拟小扇区号：只通过虚拟扇区号进行存储，不用考虑它的真实物理地址。SI（SectorIdentity），分割号：一个擦写逻辑块中物理扇区的顺序分割号。BI（BlockIdentity）,块号：Flash芯片中按擦除进行划分的块号。SAT（SectorAllocateTable），扇区分配表：一个擦写逻辑块中的扇区分配表。一个SAT由许多SAT单元组成，一个SAT表对应一个Block，一个SAT单元对应一个VSS。每个SAT单元
5、最高两位为属性位，后面各位为VSSID号。如果一个SAT单元由16位组成，则VSSID最大可以达到16×1024；而如果SAT单元由8位组成，则VSSID最大可以达到64，具体约定由应用情况而定。3．实现原理：把每个block分为更小的虚拟逻辑块（visualsmallsector），称为虚拟扇区，扇区大小根据应用而定。每个block前面的一固定单元用于记录本block中扇区分配的使用情况（即扇区分配表），包括扇区属性及扇区逻辑号。在进行数据读写和修改时，以虚拟扇区块的大小为单位。要修改某一扇区的数据时，先读出这个扇区的
6、内容，重新找一个未使用的扇区，把修改后的内容写入这个新扇区。然后，修改原来扇区的属性值为无效，修改这个新扇区的属性为有效，拷贝VSSID号到新扇区对应的SAT单元中。这样，当某一个block中的SAT属性都标为无效时，才对当前block进行擦写。可见，以虚拟扇区大小为单位的存储管理，对Flash块的擦写次数可大大减少，从而提高了系统性能。下图为示意图：扇区有五种状态（属性）:1）VFS_SECTOR_FREE(0xF)空闲状态不需要主动设置,块被擦除后块内各扇区自动置成该状态2）VFS_SECTOR_INVALID(0x
7、E)以扇区为单位存储数据时,先将扇区置成该状态,然后存储实际数据3）VFS_SECTOR_VALID(0xC)数据存储完后,将VFS_SECTOR_INVALID状态置成VFS_SECTOR_VALID状态4）VFS_SECTOR_USE(0x8)将旧数据存放的扇区状态由VFS_SECTOR_USE状态置成VFS_SECTOR_DISABLE状态后,将新数据存放的扇区置成该状态,完成用新数据替换旧数据的过程5）VFS_SECTOR_DISABLE(0x0)新数据存储完成后,新数据扇区状态由VFS_SECTOR_INVAL
8、ID置成VFS_SECTOR_VALID,将老数据扇区状态由VFS_SECTOR_USE置成VFS_SECTOR_DISABLE状态,然后再将新数据扇区状态置成VFS_SECTOR_USE状态以物理块大小64K为例，可以计算出每个块可以划分出127个扇区；(65536/516=127余4)剩下4个字节可以用来记录块的
