[实用新型]一种面向嵌入式系统的Nand Flash块冗余存储控制电路

说明书

技术领域

本实用新型属于数据存储技术领域，尤其是涉及一种面向嵌入式系统的Nand Flash块冗余存储控制电路。

背景技术

随着半导体电子技术和工艺的迅猛发展，凭借存储密度大、功耗低、寿命长、成本低等特点，Nand Flash存储芯片在嵌入式系统的存储领域得到了广泛应用，典型的嵌入式处理器（如Power PC、ARM、DSP等）均支持Nand Flash存储器接口。由于本身存在固有缺陷，Nand Flash存储芯片是一种数据正确性非理想的器件，在Nand Flash存储芯片出厂和使用过程中会产生一定数量的坏块，从而导致存储数据的错误或丢失。因此，为了提高Nand Flash存储单元的可靠性进而保证嵌入式系统的可靠运行，基于Nand Flash的数据冗余存储显得尤为必要。

目前，针对Flash的冗余存储，具体有以下几种方法：

（1）冗余编码。该方法是采用一定编码方式生成冗余编码并将其存入预留的数据冗余空间中，当存储数据出现错误时，利用冗余编码纠正错误。专利200910053399“一种大规模Flash存储阵列的多层次数据冗余方法”即是在页级、Flash芯片级、Flash芯片组级三个层次采用冗余编码的方法对数据进行冗余。此方法增加了软件运算量和数据存储控制的复杂度，并且当出现坏块无法读取数据时，冗余编码失去意义。

（2）建立数据备份区。该方法是在Flash存储单元内部划分数据备份区，当原始数据区出现存储坏块时读取数据备份区的数据。专利200810029685“Flash存储器的二级备份方法”即是采用数据备份的方式进行冗余存储。由于原始数据区与备份区并非对等冗余，因此，此方法在数据存储时增加了存储控制程序的复杂度，并降低了数据存取效率。

（3）硬件级冗余存储。该方法是在硬件上包含两个互为冗余的数据存储区域，当其中一区域的某数据块出现故障时，可从另一区域的相应数据块中恢复数据。专利201120005567“一种数据冗余保护Flash固态盘”即包含两个对等的互为冗余的存储阵列和数据存储控制器以提高固态盘存储数据的可靠性及完整性，但是该专利仅限应用于Flash存储阵列及固态盘的设计，不支持嵌入式处理器的Nand Flash接口，不能直接用于嵌入式系统的主存储器单元设计中。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有基于Nand Flash的冗余存储电路的不足，提供一种面向嵌入式系统的Nand Flash块冗余存储控制电路，采用硬件级冗余存储方法实现基于Nand Flash的冗余存储，并采用现场可编程逻辑门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）器件作为控制芯片，实现冗余存储单元的并行操作并提供与嵌入式处理器直接相连接的Nand Flash存储器接口，可适用于对数据存储可靠性要求较高的嵌入式系统主存储器单元。

本实用新型一种面向嵌入式系统的Nand Flash块冗余存储控制电路，包括：Nand Flash存储芯片（1）、Nand Flash存储芯片（2）和控制芯片（3）。Nand Flash存储芯片（1）与Nand Flash存储芯片（2）采用相同的存储芯片构成两个互为冗余的存储单元。控制芯片（3）的IO引脚5至12、IO引脚17、IO引脚21、IO引脚22、IO引脚23、IO引脚24、IO引脚26、IO引脚27分别与Nand Flash存储芯片（1）的引脚I/O0至I/O7、CLE、ALE、RE＃、WE＃、CE#、R/B#、WP＃相连接，控制芯片（3）的IO引脚78至85、IO引脚92、IO引脚93、IO引脚94、IO引脚95、IO引脚97、IO引脚98、IO引脚99分别与Nand Flash存储芯片（2）的引脚I/O0至I/O7、CLE、ALE、RE＃、WE＃、CE#、R/B#、WP＃相连接，控制芯片（3）的IO引脚114至121、IO引脚126、IO引脚127、IO引脚131、IO引脚132、IO引脚133、IO引脚134分别与外部主处理器的Nand Flash接口引脚I/O0至I/O7、CLE、ALE、RE＃、WE＃、CE#、R/B#相连接。

所述Nand Flash存储芯片（1）和Nand Flash存储芯片（2）采用的是三星公司的K9K8G08U0M。

所述控制芯片（3）采用的FPGA芯片是赛灵思公司XC6SLX4TQG144。控制芯片（3）实现Nand Flash块冗余存储控制功能，将外部主处理器发出的Nand Flash控制命令采用冗余机制处理后对Nand Flash存储芯片（1）及Nand Flash存储芯片（2）进行相应操作。