适用于星载数据管理的FLASH管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于卫星星载数据管理的FLASH管理系统及方法，方法包括：将多个NAND FLASH芯片组合形成FLASH存储阵列，流水线方式管理存储阵列；分组方式管理FLASH存储块，并进行统一编址；坏损FLASH屏蔽；仲裁方式实现对FLASH的访问，包括读仲裁、写仲裁、擦除仲裁；设计坏块表，表明逻辑块坏块情况，使用时由管理逻辑向坏块表申请以获取完好的存储块地址；数据存入FLASH页时，将页有效数据量信息存入页的Spare区，另外在一个逻辑块中，按指定长度格式化存储数据，以方便数据回放；从FLASH页中读出数据时，根据有效数据量信息读出有效数据；数据擦除时按照逻辑块进行擦除；按照分区域方式使用FLASH存储空间，以存储不同数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星数据管理领域，尤其涉及一种适用于星载数据管理的FLASH管理系统及方法。
技术介绍
星载数据管理主要用于对载荷数据和平台数据的管理，其关系到整个卫星任务的成败。由于NANDFLASH的各种优良特性(体积小、非易失性、多次可擦除性、更快的写入和擦除速度以及更低廉的每比特价格等)，现在大部分星载数据管理均采用NANDFLASH作为存储介质。但是NANDFLASH不同于普通磁盘，由于NANDFLASH按块擦除，按页写入的特点，以及NANDFLASH的寿命限制，导致针对NANDFLASH的数据管理方法，均需要复杂的数据结构和磨损均衡算法进行支撑；另外，一般情况下，载荷数据通过串行的方式送入数据管理系统，经过处理后，数据直接存储到NANDFLASH存储阵列中，再根据用户需求进行数据回放。按照这样的需求，日志型的数据记录方法已经足以满足，因此无需复杂的文件系统管理，且对于航天设计而言，具有低硬件配置、快速启动、简单可靠的优点。另外，出于对系统的高集成度需求，使用数字逻辑设计的方法设计星载数据管理系统，具备IP化集成的能力。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种适用于星载数据管理的FLASH管理系统及方法，可以为星载数据管理系统提供简便、高效的管理方案。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供了一种适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法，包括：FLASH存储阵列形成：将多个NANDFLASH芯片组合形成FLASH存储阵列，NANDFLASH由多个物理块组成，每个物理块由多个FLASH页组成；FLASH存储阵列地址管理：将所有所述NANDFLASH芯片的所有FLASH存储单元的所有物理块共同进行编址，编址方式为根据所述FLASH存储阵列逐行依次递增编址；FLASH存储阵列数据写入：当所述FIFO存储器中数据量足够写入一个页时，启动数据写入，向所述FLASH存储单元提出使用申请，获得响应后，将数据写入所述FLASH存储单元；FLASH存储阵列数据读出：向所述FLASH存储单元提出使用申请，获得响应后，将数据从所述FLASH存储单元中读出，并存入缓冲中，当数据足够组一个数传帧时，将组数传帧发送到地面。可选的，还包括：FLASH存储阵列使用分配：对所述FLASH存储单元进行分区，并根据数据的存储容量需求确定分配空间的大小，将处于所述FLASH存储阵列中同一行的多个物理块组合成一个逻辑块，分配的最小单位是逻辑块。可选的，还包括：FLASH存储阵列数据擦除：擦除最小单位为逻辑块，擦除时同时操作所有FLASH芯片。可选的，还包括：FLASH存储阵列坏块管理：在每次写入数据之前，均先读出当前FLASH存储单元状态，判断上次写入数据操作是否失败，在每次擦除之后，均读出所有FLASH状态，如果检测到上次写入块/当前擦除块操作失败的情况，则标记上次写入块/当前擦除块为坏块。可选的，所述FLASH存储单元还包括用于记录所述坏块的坏块表，将所述坏块表存储在所述FLASH存储单元中的分配的特定位置，在系统上电时加载到RAM中使用，当所述坏块表发生坏块标记操作时，更新存储在所述FLASH存储单元中的当前的坏块表。可选的，在执行写入、读出、擦除操作之前，均先获取下一个好块，当操作完成当前块时，获取到的下一个好块作为下次操作块使用。可选的，还包括：数据回放地址映射：数据写入时将待写入数据连续存储在所述FLASH存储单元中，不添加任何数据标记；数据读出时将数据打包成数传帧，下发到地面；在将读出的数据打包成数据帧时，将数据域前端用于存放地址信息，以供地面根据地址信息来指定回放相应的数据。可选的，还包括：数据写入是按照页写入的，而数据读则是按照逻辑块读出的。为了保证每个逻辑块数据存储独立性，数据写入到逻辑块的数据量满足整数个数传帧下传。如此设计将会造成逻辑块浪费一些存储空间不被使用，但是对于整个存储空间而言，浪费的空间是很微小的。可选的，还包括：对于存储多种类型数据，系统将FLASH进行分区，分区的最小单位为逻辑块。另外，系统分配一定数量的逻辑块用于存储系统信息和坏块表信息。本专利技术还提供一种适用于星载数据管理的NANDFLASH管理系统，包括：阵列组合单元，用于将多个NANDFLASH芯片组合形成FLASH存储阵列；地址管理单元，用于将所有所述NANDFLASH芯片的所有FLASH存储单元的所有物理块共同进行编址，编址方式为根据所述FLASH存储阵列逐行依次递增编址，并将处于所述FLASH存储阵列中同一行的多个物理块组合成一个逻辑块；数据写入单元，用于当所述FIFO存储器中数据量足够写入一个页时，启动数据写入，向所述FLASH存储单元提出使用申请，获得响应后，将数据写入所述FLASH存储单元；数据写入满逻辑块后，跳转到通过查看坏块表获取的下一个好块；写入到逻辑块的数据量满足整数个数传帧下传；数据读出单元，用于向所述FLASH存储单元提出使用申请，获得响应后，将数据从所述FLASH存储单元中读出，并存入所述FIFO存储器中，并当数据足够组一个数传帧时，将组数传帧发送到地面；读出的数据前端写入存储地址信息，用于地面指定回放数据；数据擦除单元，用于当执行数据擦除时，按照逻辑块同时对涉及到的所有FLASH进行擦除；坏块管理单元，通过读出写操作状态、擦除状态、数据读出校验等方式，如果出现写失败、擦除失败、校验失败的情况，则标记所在逻辑块为坏块，更新坏块表并存储；为写操作、读操作、擦除操作提供下一个好块；系统上电时将坏块表加载到RAM以备使用。本专利技术适用于星载数据管理的NANDFLASH管理系统，各单元均可以直接通过硬件逻辑设计实现，无需任何处理器介入处理，这将可以实现数管系统的IP化，可以将数管系统集成到卫星其他模块如星务计算机中，极大提高微纳卫星电子学系统的集成性，对降低卫星功耗、体积和质量有非常大的帮助。附图说明图1是本专利技术适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法的流程示意图。图2是本专利技术适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法的应用环境示意图。图3是本专利技术适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法的优选实施例中的NANDFLASH芯片的引脚分布图。图4是本专利技术适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法的优选实施例中的FLASH存储阵列的示意图。图5是本专利技术适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法的优选实施例中的FLASH存储阵列的编址示意图。图6是本专利技术适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法的优选实施例中的FLASH存储阵列数据写入示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于星载数据管理的NAND FLASH管理方法，其特征在于，包括：FLASH存储阵列形成：将多个NAND FLASH芯片组合形成FLASH存储阵列，NAND FLASH由多个物理块组成，每个物理块由多个FLASH页组成；FLASH存储阵列地址管理：将所有所述NAND FLASH芯片的所有FLASH存储单元的所有物理块共同进行编址，编址方式为根据所述FLASH存储阵列逐行依次递增编址；FLASH存储阵列数据写入：当所述FIFO存储器中数据量足够写入一个页时，启动数据写入，向所述FLASH存储单元提出使用申请，获得响应后，将数据写入所述FLASH存储单元；FLASH存储阵列数据读出：向所述FLASH存储单元提出使用申请，获得响应后，将数据从所述FLASH存储单元中读出，并存入缓冲中，当数据足够组一个数传帧时，将组数传帧发送到地面。

【技术特征摘要】
1.一种适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法，其特征在于，包括：FLASH存储阵列形成：将多个NANDFLASH芯片组合形成FLASH存储阵列，NANDFLASH由多个物理块组成，每个物理块由多个FLASH页组成；FLASH存储阵列地址管理：将所有所述NANDFLASH芯片的所有FLASH存储单元的所有物理块共同进行编址，编址方式为根据所述FLASH存储阵列逐行依次递增编址；FLASH存储阵列数据写入：当所述FIFO存储器中数据量足够写入一个页时，启动数据写入，向所述FLASH存储单元提出使用申请，获得响应后，将数据写入所述FLASH存储单元；FLASH存储阵列数据读出：向所述FLASH存储单元提出使用申请，获得响应后，将数据从所述FLASH存储单元中读出，并存入缓冲中，当数据足够组一个数传帧时，将组数传帧发送到地面。2.如权利要求1所述的适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法，其特征在于，还包括：FLASH存储阵列使用分配：对所述FLASH存储单元进行分区，并根据数据的存储容量需求确定分配空间的大小，将处于所述FLASH存储阵列中同一行的多个物理块组合成一个逻辑块，分配的最小单位是逻辑块。3.如权利要求1所述的适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法，其特征在于，还包括：FLASH存储阵列数据擦除：擦除最小单位为逻辑块，擦除时同时操作所有FLASH芯片。4.如权利要求1所述的适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法，其特征在于，还包括：FLASH存储阵列坏块管理：在每次写入数据之前，均先读出当前FLASH存储单元状态，判断上次写入数据操作是否失败，在每次擦除之后，均读出所有FLASH状态，如果检测到上次写入块/当前擦除块操作失败的情况，则标记上次写入块/当前擦除块为坏块。5.如权利要求4所述的适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法，其特征在于，所述FLASH存储单元还包括用于记录所述坏块的坏块表，将所述坏块表存储在所述FLASH存储单元中的分配的特定位置，在系统上电时加载到RAM中使用，当所述坏块表发生坏块标记操作时，更新存储在所述FLASH存储单元中的当前的坏块表。6.如权利要求4所述的适用于星载数据管理的NANDFLASH管理方法，其特征在于，在执行写入、读出、擦除操作之前，均先获取下一个好块，当操作完成当前块时，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，周伟，杨胜波，刘东旭，冯晓雪，谭竹慧，陈根久，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31