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基于DSP的語音編解碼算法G.723.1優(yōu)化

作者: 時(shí)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(chǔ)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(diǎn),已逐步取代其它半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件,成為嵌入式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的主要載體。盡管Nand Flash的每個(gè)單元塊相互獨(dú)立,且每塊一般可擦除次數(shù)高達(dá)10~100萬次,但是隨著擦寫次數(shù)增加,會(huì)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(duì)同一塊進(jìn)行操作,盡量達(dá)到擦寫次數(shù)均衡;同時(shí),由于擦除操作耗時(shí)較多,會(huì)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(chǔ)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(chǔ)空間及 256K(262,144)×8bit輔用存儲(chǔ)空間的存儲(chǔ)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(gè)塊,每塊包含16個(gè)頁,每頁內(nèi)有528個(gè)字節(jié)。 F28x系列是美國TI公司最新推出的C2000平臺(tái)上的定點(diǎn)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(diǎn),特別適用于有大量數(shù)據(jù)處理的測(cè)控場(chǎng)合。

2 Flash的特點(diǎn)及存儲(chǔ)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(diǎn):

Flash寫:通過寫命令將每個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)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(chǔ)單元0變?yōu)?的唯一途徑,一旦對(duì)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(duì)于容量較小的Flash塊的操作過程是:先把整個(gè)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(gè)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(duì)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(chǔ)管理方式以便有效地均衡 Flash各個(gè)存儲(chǔ)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(chǔ)的安全性。

3 存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(huì)存在一些壞塊,這些壞塊在芯片出廠前 都已被標(biāo)識(shí)好。根據(jù)Nand Flash數(shù)據(jù)手冊(cè)中的介紹,在每一塊的第一頁與第二頁的Spare area 的第六個(gè)字節(jié)(也就是該頁的第517字節(jié))即是出廠時(shí)的壞塊標(biāo)識(shí)位,如果某塊的該兩頁的第517字節(jié)內(nèi)容不同時(shí)為0xFF,則代表該塊為廠家標(biāo)識(shí)壞塊。這種壞塊的檢測(cè)必須在對(duì)芯片進(jìn)行擦除前進(jìn)行,因?yàn)閺S家壞塊有可能也能夠被進(jìn)行擦除操作,如使用這種塊將對(duì)數(shù)據(jù)安全留下一定的隱患。

Nand Flash在出廠前會(huì)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(jì)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(gè)字節(jié)中,每個(gè)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(duì)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(jìn)行其它擦寫操作前進(jìn)行。

3.2 Flash存儲(chǔ)空間管理

在本文設(shè)計(jì)的Flash空間管理中,F(xiàn)lash的存儲(chǔ)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(cuò)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(chǔ)塊的管理均采用單向鏈表方式進(jìn)行管理。

在大部分的Flash存儲(chǔ)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(dāng)部分存儲(chǔ)塊因?yàn)榉磸?fù)擦寫成為新的壞塊時(shí),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(chǔ)塊總數(shù)在一定時(shí)期內(nèi)是一定的,這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性,延長整個(gè)Flash的使用周期,缺點(diǎn)是用戶可用的存儲(chǔ)空間相對(duì)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(jià)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(jì)最值得重視的。

在本文的設(shè)計(jì)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(biāo)記區(qū),具體規(guī)定如表2所示:

根據(jù)上表的設(shè)計(jì),塊擦除次數(shù)最大為224 ? 1 = 16777215 ,遠(yuǎn)大于Flash的最大擦除次數(shù)10到100萬次;塊狀態(tài)標(biāo)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(dāng)前塊為壞塊,在壞塊管理表中其對(duì)應(yīng)位為0。

3.3磨損均衡與無效塊回收

如圖2所示,當(dāng)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(gè)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(dāng)無效塊因擦除成為新的空閑塊時(shí),根據(jù)塊擦除次數(shù)插入到空閑鏈表中相應(yīng)位置,當(dāng)需要寫入數(shù)據(jù)到新的空閑塊時(shí)則取用空閑鏈表的鏈?zhǔn)姿缚臻e塊,寫入數(shù)據(jù)有效后則標(biāo)識(shí)該塊為有效塊,否則標(biāo)識(shí)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(dá)到均衡。


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