[发明专利]闪存存储管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种闪存存储管理方法，更具体的涉及一种基于动态虚拟扇区的闪存存储管理方法。

背景技术

随着嵌入式系统的迅速发展和广泛应用，大量需要一种能多次编程，容量大，读写、擦除快捷、方便、简单，外围器件少，价格低廉的非易挥发存储器件。闪存(Flash Memory)存储介质就是在这种背景需求下应运而生的。闪存是一种基于半导体的存储器，具有系统掉电后仍可保留内部信息，及在线擦写等功能特点，是一种替代EEPROM存储介质的新型存储器。因为它的读写速度比EEPROM更快，在相同容量的情况下成本更低，因此闪存将是嵌入式系统中的一个重要组成单元。闪存是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位，区块大小一般为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器(EEPROM)的变种，EEPROM与闪存不同的是，它能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，这样闪存就比EEPROM的更新速度快。由于其断电时仍能保存数据，闪存通常被用来保存设置信息，如在电脑的BIOS(基本输入输出程序)、PDA(个人数字助理)、数码相机中保存资料等。

闪存包括NOR型和NAND型闪存，NOR型与NAND型闪存的区别很大，具体的，NOR型闪存更像内存，有独立的地址线和数据线，但价格比较贵，容量比较小；而NAND型更像硬盘，地址线和数据线是共用的I/O线，类似硬盘的所有信息都通过一条硬盘线传送一般，而且NAND型与NOR型闪存相比，成本要低一些，而容量大得多。因此，NOR型闪存比较适合频繁随机读写的场合，通常用于存储程序代码并直接在闪存内运行，手机就是使用NOR型闪存的大户，所以手机的“内存”容量通常不大；NAND型闪存主要用来存储资料，我们常用的闪存产品，如闪存盘、数码存储卡都是用NAND型闪存。

由于Flash读写存储的编程特点，有必要对其进行存储过程管理，以使整个系统性能得以改善。Flash自身具有以下特性：

(1)Flash在物理结构上分成若干个区块(Block)，区块之间相互独立；

(2)由于Flash的写操作只能将数据位从1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器进行写入之前必须先执行擦操作，将预写入的数据位初始化为1。擦除操作的最小单位是一个区块，而不是单个字节；

(3)块的擦写寿命有次数限制；

(4)Flash在使用过程中，可能导致某些区块的损坏。区块一旦损坏，将无法进行修复；

(5)由于Flash固有的电器特性，在读写数据过程中，偶然会产生一位或几位数据错误，这称为位反转。位反转无法避免，只能通过其他手段对结果进行事后处理；

(6)块擦除的时间比较长。

目前有一种基于静态虚拟扇区的Flash存储管理技术，即把Flash中的每个Block分为更小的虚拟逻辑块VSS，每个扇区大小根据应用在模块初始化时设定。每个Block前面的一个固定单元用于记录本block中扇区分配的使用情况(SAT)，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VSS的ID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。

但是，这种存储管理技术存在以下几个缺陷：

(1)每个Block只能存储一种类型的数据，当可用的Block个数较少而需要存储的数据类型较多时，这种方法不能使用。也就是说不能充分利用Flash空间。

(2)没有考虑出现坏块的情况。

(3)没有考虑Flash的位反转。

因此，本领域需要一种Flash存储管理方法，能够有效的利用Flash空间，同时能够处理坏块和Flash的位反转。

发明内容

为了解决这些问题，采用了动态虚拟扇区技术，即在同一个Block中根据应用需要可以分配不同大小的虚拟扇区，分别用来存储不同类型的数据记录；如果确认某个扇区有坏块，则跳过该扇区重新写入数据；通过CRC数据校验和写入完成后数据比较确保数据的可靠性。