一种基于nand flash的高可靠线性文件存取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于nand?flash的高可靠线性文件存取方法，nand?flash包括sdram存储器，nvram非易失存储器和nand?flash存储阵列；存取方法包括以下步骤：初始化分区表；初始化文件信息，包括文件的始末地址、打开方式、文件名和文件大小信息；根据初始化文件信息，创建新文件；采用顺序地址方式将数据从nand?flash的sdram存储器中的缓冲区搬移至分区中文件指针指向的存储区域，完成文件写入；将数据从分区读取到nand?flash的sdram存储器中，然后从sdram存储器中取走，完成文件读取。本发明专利技术实现了对基于nand?flash的设备的文件存取管理，具有效率高、以文件方式实现数据存取等特点。

【技术实现步骤摘要】
—种基于nand flash的高可靠线性文件存取方法
本专利技术涉及计算机存储领域,尤其涉及一种基于nand flash的高可靠线性文件存 取方法。
技术介绍
nand flash是一种大容量的存储芯片，其特点是容量密度大，制造成本低，访问 速度快，通常作为U盘、固态盘、存储卡等设备上的存储芯片，但其也存在一些不足:它属于 地址、数据共用类型访问方式，访问相对麻烦，它由于本身出厂是就存在坏块，需要“跳过” 坏块进行访问，需要专门的管理方法进行块的管理。目前对数据的管理主要分以下两种方 式:(I)无文件系统方式访问，使用者需调用函数对存储单元进行直接操作，实现难度 低，但使用难度高；(2)文件系统方式访问，使用者以文件的方式对存储系统进行访问，实现难度高， 但使用难度低。文件系统的优点在于不需要使用者关注数据的存放位置，文件系统来管理数据， 屏蔽了物理介质的不同。由于文件系统对使用者实现数据管理的透明，完全接管数据的存 储，一旦文件系统崩溃会导致数据丢失，所以对文件系统的可靠性要求较高，能经受长时间 的考验。本专利技术涉及一种基于nand flash的高可靠线性文件系统的软件。用于由nand flash组成的存储阵列中实现以文件的方式进行访问管理。本文件系统与windows上使用 的文件系统不同，windows等操作系统上使用的文件系统属于“基于页表结构”形式，而本 文件系统属于线性文件系统。所谓“线性文件系统”是指数据记录在顺序的地址单元中，而 常见的文件系统都是“基于页表结构”形式，即数据记录在不连续的地址单元中，各地址单 元通过一个链表相连接。线性文件系统的特点是管理简单，记录效率高，而常见页表形式的 文件系统管理页表较复杂，无掉电保护特性，效率稍低。本专利技术非常适合于需要一种高可靠 性、高效率、方便使用的记录设备的环境下。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种基于nand flash的高可靠线性文件系统及线性文件存取方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:，包括以下步骤:I)初始化分区表；通过初始化获得芯片的属性信息，并对芯片中坏块做好替换准 备;2)初始化文件信息，包括文件的始末地址、打开方式、文件名和文件大小信息；3)根据初始化文件信息，创建新文件；包括以下步骤:a.检查文件名，进行文件名非法自处纠正；b.判断是否存在同名文件，如果不存在同名文件，转入步骤f，否则转入步骤c;c.判断是否“自动追加”模式，如果是转入步骤d，否则创建失败；d.判断是否文件个数已满，如果已满，则转入步骤f，否则转入步骤e ;e.对文件名自动追加后缀序号后，创建添加“后缀序号”的文件；f.判断是否是循环模式，如果是循环模式，则删除最老的文件；g.在分区表中找到一个位置，创建文件信息，并返回指向该位置的文件指针，并根 据文件的大小更新分区表；h.创建完成；4)采用顺序地址方式将数据从nand flash的sdram存储器中的缓冲区搬移至分 区中文件指针指向的存储区域，完成文件与入；5)将数据从分区读取到nand flash的sdram存储器中，然后从sdram存储器中取 走，完成文件读取。按上述方案，所述步骤I)初始化分区表包括以下步骤:1.1)通过初始化获得芯片的属性信息:向nand flash发出读ID的命令,将读取 到的nand fIashID信息与已支持的芯片类型ID进行比对，如果符合则通过初始化得到芯 片的特性信息:block的个数和每block的page数,否则停止后续操作，防止对芯片进行异 常访问；1.2)识别nand芯片中的所有坏块:读取nand芯片的每个block的前2个page 的spare区,若该spare区的信息不为Oxff,则该block为坏块；扫描nand芯片的每一个 block，直至识别出所有的坏块，即完成坏块信息的扫描；1.3)建立坏块到好块的物理位置的映射关系:建立一张坏块表，即无效块到保留 区的映射表，当访问到无效块时，通过查表访问被映射的好块的物理位置。保留区设置在 nand芯片的末尾3%的区域，因为nand芯片的坏块率基本在1%以下，保留3%的区域可保证 所有的坏块均可被替换，还有一定的余量供后续使用中发现的坏块进行替换。在运行中发 现新的坏块时，标记坏块，并从保留区找到一个好块，将数据拷贝至该好块中，坏块计数器 加I ;1.4)按照分区时的参数进行分区大小划分。按上述方案，步骤4)将数据写入分区前，还包括将数据缓冲至nand flash的 nvram非易失存储器中，并随时做好断点保护的步骤。按上述方案,所述步骤4)中，在写入文件时，同时将文件的日志记录到nand flash 的一片nvram存储器中。按上述方案,所述步骤4)中，在写入文件时若掉电，当重新上电时，读取nvram存 储器中的日志数据，通过读取该部分数据追朔至掉电前数据记录物理地址，查询到最后写 入的数据的内容，将未写入至nand存储器的数据从nvram非易失存储器中重新写入到nand 的某分区中。按上述方案，所述步骤4)中，在写入文件时若掉电，采取以下步骤进行处理:4.1)从nvram存储器读取日志数据，判断日志是否正常，若正常则进入步骤4.2);4.2)删除被标记需要删除的文件；4.3)根据日志数据找到断电未关闭的文件，并找到文件断电时的“断点”；4.4)判断是否实时写入，如果是则进入步骤4.5)，否则进入步骤4.6);4.5)读取在nvram中缓冲的文件数据，写入到nand阵列中；进入步骤4.7)4.6)处理文件末尾字段，记录文件末尾的地址，写入文件系统分区表中；计算文件 大小、总使用大小、下个可用空间等信息；4.7)更新分区表，即保存分区表到nand阵列中，计算校验码，并保存分区表的备 份；4.8)更新nvram中的日志信息。按上述方案，所述步骤4)中，在文件写入过程中，当写入过程中出现记录错误、擦 除、读出校验等错误时，需要进行块替换时，替换步骤如下:7.1)首先将数据从坏块拷贝出，并进行校验修正，存入sdram存储器；7.2)从替换表SubstiTable中取出的第一个块a，将数据拷入其中；7.3)标记新产生的坏块b，并放入BadTable表中；7.4)建立块a与块b的映射关系，当访问地址处于块a时，会通过查找表，发现块 a是坏块，需要通过访问块b获取正确的数据；7.5)保存新的分区表；所述坏块记录表BadTable为记录坏块的位置的记录表,坏块替换表SubstiTable 为记录被映射到坏块位置的好块的位置的记录表。本专利技术产生的有益效果是:1、传统文件存取方法基本都是运行在操作系统上调用相应的驱动实现，而在某些 嵌入式应用领域，没有操作系统的支持，对大容量nand flash阵列的数据访问还停留在对 底层芯片IO方式；本专利技术对大容量nand flash阵列提供一种无需操作系统的文件形式访 问方法，适用于需要一种高可靠性、高效率、方便使用的嵌入式系统中；2、文件在nand flash中的记录采用顺序地址方式记录，以并行流水方式操作,提 升数据访问速度；3、文件分区表记录在nand flash中，并且分区表多备份，防止文件分区表损坏时 无法修复；4、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于nand?flash的高可靠线性文件存取方法，其特征在于，包括以下步骤：1）初始化分区表；通过初始化获得芯片的属性信息，并对芯片中坏块做好替换准备；2）初始化文件信息，包括文件的始末地址、打开方式、文件名和文件大小信息；3）根据初始化文件信息，创建新文件；包括以下步骤：a.检查文件名，进行文件名非法自处纠正；b.判断是否存在同名文件，如果不存在同名文件，转入步骤f，否则转入步骤c;c.判断是否“自动追加”模式，如果是转入步骤d，否则创建失败；d.判断是否文件个数已满，如果已满，则转入步骤f，否则转入步骤e；e.对文件名自动追加后缀序号后，创建添加“后缀序号”的文件；f.判断是否是循环模式，如果是循环模式，则删除最老的文件；g.在分区表中找到一个位置，创建文件信息，并返回指向该位置的文件指针，并根据文件的大小更新分区表；h.创建完成；4）采用顺序地址方式将数据从nand?flash的sdram存储器中的缓冲区搬移至分区中文件指针指向的存储区域，完成文件写入；5）将数据从分区读取到nand?flash的sdram存储器中，然后从sdram存储器中取走，完成文件读取。

【技术特征摘要】
1.一种基于nand flash的高可靠线性文件存取方法，其特征在于，包括以下步骤:1)初始化分区表；通过初始化获得芯片的属性信息，并对芯片中坏块做好替换准备；2)初始化文件信息，包括文件的始末地址、打开方式、文件名和文件大小信息；3)根据初始化文件信息，创建新文件；包括以下步骤:a.检查文件名，进行文件名非法自处纠正；b.判断是否存在同名文件，如果不存在同名文件，转入步骤f，否则转入步骤c;c.判断是否“自动追加”模式，如果是转入步骤d，否则创建失败；d.判断是否文件个数已满，如果已满，则转入步骤f，否则转入步骤e;e.对文件名自动追加后缀序号后，创建添加“后缀序号”的文件；f.判断是否是循环模式，如果是循环模式，则删除最老的文件；g.在分区表中找到一个位置，创建文件信息，并返回指向该位置的文件指针，并根据文件的大小更新分区表；h.创建完成；4)采用顺序地址方式将数据从nandflash的sdram存储器中的缓冲区搬移至分区中文件指针指向的存储区域，完成文件写入；5)将数据从分区读取到nand flash的sdram存储器中，然后从sdram存储器中取走， 完成文件读取。2.根据权利要求1所述的基于nandflash的高可靠线性文件存取方法，其特征在于， 所述步骤I)初始化分区表包括以下步骤:.1.1)通过初始化获得芯片的属性信息:向nand flash发出读ID的命令,将读取到的 nand flashID信息与已支持的芯片类型ID进行比对，如果符合则通过初始化得到芯片的特性信息:block的个数和每block的page数，否则停止后续操作，防止对芯片进行异常访问；.1.2)识别nand芯片中的所有坏块:读取nand芯片的每个block的前2个page的spare 区,若该spare区的信息不为Oxff,则该block为坏块；扫描nand芯片的每一个block,直至识别出所有的坏块，即完成坏块信息的扫描；.1.3)建立坏块到好块的物理位置的映射关系:建立一张坏块表，即无效块到保留区的映射表，当访问到无效块时，通过查表访问被映射的好块的物理位置；保留区设置在nand 芯片的末尾3%的区域，因为nand芯片的坏块率基本在1%以下，保留3%的区域可保证所有的坏块均可被替换，还有一定的余量供后续使用中发现的坏块进行替换；在运行中发现新的坏块时，标记坏块，并从保留区找到一个好块，将数据拷贝至该好块中，坏块计数器加I ;.1.4)按照分区时的参数进行分区大小划分。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁松，毛先俊，何冲，
申请(专利权)人：中船重工武汉凌久电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：