NAND Flash存储管理的设计与实现

【摘要】在信息技术飞速发展的今天,数字产品也日益普及,数据的存储与管理已成为人们关注的焦点。NANDFlash由于其价格低、体积小、存储量大等实用性特点成为嵌入式数据存储的主要介质。考虑NANDFlash的硬件特性,有必要对其进行数据存储管理。NANDFlash存储管理的主要方法有两种：一种是通过闪存转换层将NANDFlash模拟成磁盘设备,采用通用文件系统进行管理；另一种是采用专门为NANDFlash设计的文件系统对其进行管理。考虑到以NANDFlash为存储设备的嵌入式系统一般都需要与计算机进行数据通信,采用第一种方法对NANDFlash进行存储管理设计可以保证与通用桌面系统的兼容性。本文的设计针对广泛应用的NANDFlash存储器,设计并实现闪存转换层将NANDFlash模拟成块设备,采用FAT文件系统对存储数据进行管理。论文分析了FAT文件系统的规范和实现形式,深入理解了NANDFlash存储管理技术,包括地址映射、坏块管理、磨损均衡、掉电保护,并重点对NANDFlash存储管理的关键技术的实现进行了分层介绍。论文的具体工作包括以下几个方面：(1)设计了适用于大容量NANDFlash的地址映射机制。采用了两种方式对地址映射表进行存储,即使在突然掉电的情况下,也能对地址映射表快速恢复,提高了存储的可靠性。(2)对NANDFlash在出厂时和使用过程中产生的坏块进行分别处理。出厂时的坏块在NANDFlash初始化时进行标记并屏蔽。使用过程中的坏块,采用动态坏块管理方式,对NANDFlash使用过程中遇到的擦写失败的块进行替换。(3)针对NANDFlash擦除次数有限的物理特性,将NANDFlash中每个物理块的擦除情况都记录在一个磨损均衡表中,根据这些信息实现块的均匀擦写。由于嵌入式设备的内存有限,故本文设计了低内存消耗的磨损均衡机策略,尽可能保证各个物理块的擦写次数相近,延长了NANDFlash的使用寿命。(4)采用USB通信协议实现了NANDFlash设备和主机的通信,并在主机上对系统的功能和性能进行测试。
【作者】张小萌；
【导师】何家峰；
【作者基本信息】广东工业大学，电子与通信工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】NANDFlash；存储管理；FAT文件系统；

【参考文献】
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