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基于DSP的語音編解碼算法G.723.1優(yōu)化

作者: 時間:2012-04-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

Nand Flash作為一種安全、快速的存儲體,因其具有體積小、容量大、成本低、掉電數(shù)據(jù)不丟失等一系列優(yōu)點,已逐步取代其它半導體存儲元件,成為嵌入式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲的主要載體。盡管Nand Flash的每個單元塊相互獨立,且每塊一般可擦除次數(shù)高達10~100萬次,但是隨著擦寫次數(shù)增加,會有一些單元塊逐漸變得不穩(wěn)定或失效從而形成永久性壞塊。因此,要避免頻繁地對同一塊進行操作,盡量達到擦寫次數(shù)均衡;同時,由于擦除操作耗時較多,會對系統(tǒng)的實時性造成影響。為此,本文介紹了一種基于磨損均衡思想的Nand Flash存儲管理方式,并深入討論了該方式在Ti公司的 TMS320F28x中的程序?qū)崿F(xiàn)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/190490.htm

1 器件介紹

本文中采用的Nand Flash芯片K9F6408U0C是一塊擁有8M(8,388,608)×8bit存儲空間及 256K(262,144)×8bit輔用存儲空間的存儲芯片,電源電壓為1.8V-3.3V。芯片內(nèi)部按塊和頁的方式來組織的,如圖1所示,共分成1024個塊,每塊包含16個頁,每頁內(nèi)有528個字節(jié)。 F28x系列是美國TI公司最新推出的C2000平臺上的定點芯片。

圖1 K9F6408UOC內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

F28x系列芯片具有 低成本、低功耗和高效能等特點,特別適用于有大量數(shù)據(jù)處理的測控場合。

2 Flash的特點及存儲管理的作用

由K9F6408U0C的基本結(jié)構(gòu)可以知道,它的基本單位有塊、頁、字節(jié)等。 Nand Flash 芯片具有如下特點:

Flash寫:通過寫命令將每個字節(jié)存儲單元中的1變?yōu)?;寫操作不能把0變?yōu)?。

Flash擦除:擦除命令是Flash中存儲單元0變?yōu)?的唯一途徑,一旦對某一塊中的某一位寫0,要再改變成1,則必須執(zhí)行擦除命令。

通常,對于容量較小的Flash塊的操作過程是:先把整個塊的數(shù)據(jù)讀到RAM中,在RAM中修改數(shù)據(jù)內(nèi)容,再擦除整個塊,最后寫入修改后的數(shù)據(jù)。顯然,這樣頻繁復(fù)雜的讀-擦除- 寫操作,對于Flash的使用壽命以及系統(tǒng)性能是很不利的,而且微處理器中通常RAM大小有限。因此在硬件條件苛刻的嵌入式系統(tǒng)中就迫切需要一種合理的存儲管理方式以便有效地均衡 Flash各個存儲塊的擦寫次數(shù),提高Flash的使用壽命,從而提高數(shù)據(jù)存儲的安全性。

3 存儲管理系統(tǒng)的設(shè)計

3.1建立壞塊管理表

Nand Flash由于生產(chǎn)工藝的問題,不可避免的會存在一些壞塊,這些壞塊在芯片出廠前 都已被標識好。根據(jù)Nand Flash數(shù)據(jù)手冊中的介紹,在每一塊的第一頁與第二頁的Spare area 的第六個字節(jié)(也就是該頁的第517字節(jié))即是出廠時的壞塊標識位,如果某塊的該兩頁的第517字節(jié)內(nèi)容不同時為0xFF,則代表該塊為廠家標識壞塊。這種壞塊的檢測必須在對芯片進行擦除前進行,因為廠家壞塊有可能也能夠被進行擦除操作,如使用這種塊將對數(shù)據(jù)安全留下一定的隱患。

Nand Flash在出廠前會保證每塊芯片的第一塊與第二塊是完好的,所以在本文的設(shè)計中,采用的方式是將壞塊管理表存放在第一塊的第一頁的前128個字節(jié)中,每個字節(jié)的一位代表芯片的一塊,如該位為1剛表明該塊是好的,為0則表示對應(yīng)塊為壞塊。壞塊管理表的建立是必需的,而且最好是在芯片進行其它擦寫操作前進行。

3.2 Flash存儲空間管理

在本文設(shè)計的Flash空間管理中,F(xiàn)lash的存儲塊被分為空閑塊(Free,即空白沒寫數(shù)據(jù)的好塊),有效塊(Valid,即存有有效數(shù)據(jù)的塊,不能被擦除),無效塊(Invalid,即數(shù)據(jù)已無效或是寫入錯誤塊,可被擦除),保留塊(Reserve,用于替換新產(chǎn)生的壞塊),其它的則為壞塊,所有存儲塊的管理均采用單向鏈表方式進行管理。

在大部分的Flash存儲空間管理系統(tǒng)中可能并不存在保留塊,在本系統(tǒng)中增加保留塊的作用主要是,當部分存儲塊因為反復(fù)擦寫成為新的壞塊時,可以用保留塊取而代之成為新的空閑塊,從而使得留給用戶的可用存儲塊總數(shù)在一定時期內(nèi)是一定的,這樣做的優(yōu)點是可以增強數(shù)據(jù)的安全性,延長整個Flash的使用周期,缺點是用戶可用的存儲空間相對減少,不過在Flash芯片技術(shù)迅速發(fā)展的今天,大容量的Flash芯片價格已經(jīng)十分低廉,數(shù)據(jù)安全才是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計最值得重視的。

在本文的設(shè)計中,統(tǒng)一規(guī)定Flash每一塊的第一頁的Spare Area為數(shù)據(jù)塊狀態(tài)信息標記區(qū),具體規(guī)定如表2所示:

根據(jù)上表的設(shè)計,塊擦除次數(shù)最大為224 ? 1 = 16777215 ,遠大于Flash的最大擦除次數(shù)10到100萬次;塊狀態(tài)標記字節(jié),0xFF代表其為空閑塊,0xFD代表其為保留塊,0xFC代表其為有效塊,0xF0代表其為無效塊,0x00則表明當前塊為壞塊,在壞塊管理表中其對應(yīng)位為0。

3.3磨損均衡與無效塊回收

如圖2所示,當系統(tǒng)上電后,如不存在壞塊管理表則應(yīng)首先應(yīng)建立相應(yīng)的壞塊管理表,參照壞塊表根據(jù)每一塊的第517字節(jié)建立各個鏈表Free_List,Valid_List,Invalid_List, Reserved_List,初始化并按擦除次數(shù)非遞減序排列各鏈表。當無效塊因擦除成為新的空閑塊時,根據(jù)塊擦除次數(shù)插入到空閑鏈表中相應(yīng)位置,當需要寫入數(shù)據(jù)到新的空閑塊時則取用空閑鏈表的鏈首所指空閑塊,寫入數(shù)據(jù)有效后則標識該塊為有效塊,否則標識為無效塊,通過這樣的管理方式保證每次都是使用空閑鏈表中擦除次數(shù)最小的塊,從而使磨損達到均衡。


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