[发明专利]一种基于FPGA的NAND Flash容错系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的NAND Flash容错系统，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，分别为映射好块区、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。

技术领域

本发明涉及Flash容错技术，尤其涉及一种基于FPGA的NAND Flash容错系统。

背景技术

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NAND Flash两种。NOR Flash在早期市场中占据主要地位，技术革新后，NAND Flash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NOR Flash，日益成为存储器的主流。

由于NAND Flash的工艺不能保证NAND的Memory Array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，使系统变得不稳定，导致Flash中数据无法被正常地读取和写入，甚至引起Flash报废等问题。因此，坏块管理一直是NAND Flash管理中的技术关键和难点。通过对坏块的检测和管理，不仅可以在第一时间发现坏块，而且可以根据需要跳过或替换坏块，并把替换的坏块存储在保留区中，可保障数据安全，避免数据丢失等不必要的麻烦。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于FPGA的NAND Flash容错系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于FPGA的NAND Flash容错系统，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，分别为映射好块区、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。