一种基于FPGA的NAND Flash容错系统技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及Flash容错技术，尤其涉及一种基于FPGA的NANDFlash容错系统。
技术介绍
随着信息技术地不断发展，数字产品已经成为生活至关重要的一部分。在人们不断追求高品质生活的过程中，智能手机、数码相机、播放器等数字产品的容量和处理性能亟需提升。与此同时，存储产业面临着由巨大需求带来的发展机遇。现今民用消费电子市场中，闪存(Flash)在非易失性存储介质中扮演着主要角色。由逻辑架构上的差异可分为NORFlash和NANDFlash两种。NORFlash在早期市场中占据主要地位，技术革新后，NANDFlash强调降低每比特的成本，可像磁盘一样通过接口轻松升级，具有速度高，可靠性高，功耗低，体积小、发热少、抗震强等优点，逐渐取代NORFlash，日益成为存储器的主流。由于NANDFlash的工艺不能保证NAND的MemoryArray在其生命周期中保持性能的可靠，因此在出场和使用过程中会产生不能擦除错误的无效块，即坏块。出场时存在的坏块不能用于存储数据，已被厂家标识好，而后天由于使用次数增多引起的坏块的某些位不能发生翻转，...
【技术保护点】
一种基于FPGA的NAND Flash容错系统，其特征在于，包括Flash坏块管理子系统、USB通信子系统和上位机。Flash坏块管理子系统由FPGA和Flash阵列组成，通过查询Flash在spare area的标志位检测出厂坏块，查询读、写和擦除操作的返回状态检测损耗坏块，并记录所有坏块的地址。将Flash分为3个逻辑区域，分别映射好块区、坏块区和信息存储区，并建立地址映射表，存储到信息存储区。FPGA作为核心控制器，通过USB通信子系统和上位机进行通信，可接收上位机发送的控制指令以及上传数据。通过上位机可以查询当前NAND Flash阵列的使用情况，包括好块区的空间大...
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的NANDFlash容错系统，其特征在于，包括Flash坏
块管理子系统、USB通信子系统和上位机。Flash坏块管理子系统由FPGA和
Flash阵列组成，通过查询Flash在sparearea的标志位检测出厂坏块，查询读、
写和擦除操作的返回状态检测损耗坏块，并记录所有坏块的地址。将Flash分为
3个逻辑区域，分别映射好块区、坏块区和信息存储区，并建立地址映射表，存
储到信息存储区。FPGA作为核心控制器，通过USB通信子系统和上位机进行
通信，可接收上位机发送的控制指令以及上传数据。通过上位机可以查询当前
NANDFlash阵列的使用情况，包括好块区的空间大小、数据存储状态等，还可
进行自动检测，更新地址映射表，并且可以读取Flash阵列中的存储数据以及将
数据存储到Flash阵列中。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的NANDFlash容错系统，其特
征在于，所述Flash坏块管理子系统还包括FPGA配置电路和电源模块。电源模
块用于将供电电压稳定到各个模块所需要的额定电压。FPGA配置电路和FPGA
相连。FPGA选用的是XilinxVirtexV芯片族中的XC5VLX330，FPGA配置电
路选用的配置芯片为PlatformFlashXL系列下的XCF128XFT64C，选用40MHz
晶振为其提供配置时钟，采用16位并行总线配置，配置方式选用从并配置，1s
之内就可以完成系统配置。Flash阵列由16块Flash芯片组成，Flash芯片采用
美光公司的NANDFlash系列下的MT29F8G16。FPGA和MT29F8G16通过8
根控制信号线相连，分别为CLE,ALE,CE,WE,RE,WP,R/B和一个16位的IO
口。CLE是命令锁存信号，ALE是地址锁存信号，CE是片选信号，WE是写使
能信号，RE是读使能信号，WP是写保护信号，R/B是状态信号(空或忙)。16
位的IO口为地址、数据和命令时分复用总线。
所述Flash坏块管理子系统对Flash坏块的容错分为坏块检测、逻辑区域的
划分和地址映射表的更新。开始坏块检测时，通过FPGA遍历Flash的所有块，
查询每个块第一页第一个512字节对应sparearea的第6个byte，若为非0xff，
则为出厂坏块。再对其他好块分别进行擦除、写入和读取操作，若擦除后写入
和读取的数据一致，则标记为好块，否则标记为坏块。然后，将每块Flash划分
为3个逻辑区域，分别为映射好块区、坏块区和信息存储区，信息存储区从好
块区选取。检测完毕后，更新地址映射表，将所有好块的物理地址映射到好块
区，所有坏块的物理地址映射到坏块区，并将地址映射表...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓峰，史治国，陈积明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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