摘要:作為一種新型的存儲介質(zhì)，flash以其優(yōu)良的特性，在嵌入式領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過分析flash介質(zhì)的自身特性，并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計實(shí)現(xiàn)于兼容性、可靠性以及開銷等方面都得到充分優(yōu)化的flash存儲系統(tǒng)。

    關(guān)鍵字嵌入式系統(tǒng)文件系統(tǒng)flash

    1引言

    flash（閃速存儲器）作為一種安全、快速的存儲體，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)，已成為嵌入式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和程序最主要的載體。由于flash在結(jié)構(gòu)和操作方式上與硬盤、e2rom等其他存儲介質(zhì)有較大區(qū)別，使用flash時必須根據(jù)其自身特性，對存儲系統(tǒng)進(jìn)行特殊設(shè)計，以保證系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)。

    2flash的特點(diǎn)

    flash是一種非易失性存儲器nvm（non-volatilememory），根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以將其分成norflash和nandflash兩種。但不管哪一種都具有如下特點(diǎn)：

    1．區(qū)塊結(jié)構(gòu)

    flash在物理結(jié)構(gòu)上分成若干個區(qū)塊，區(qū)塊之間相互獨(dú)立。比如norflash把整個memory分成若干個sector，而nandflash把整個memory分成若干個block；

    2．先擦后寫

    由于flash的寫操作只能將數(shù)據(jù)位從1寫成0，不能從0寫成1，所以在對存儲器進(jìn)行寫入之前必須先執(zhí)行擦操作，將預(yù)寫入的數(shù)據(jù)位初始化為1。擦操作的最小單位是一個區(qū)塊，而不是單個字節(jié)。

    3．操作指令

    除了norflash的讀，flash的其它操作不能像ram那樣，直接對目標(biāo)地址進(jìn)行總線操作。比如執(zhí)行一次寫操作，它必須輸入一串特殊的指令（norflash），或者完成一段時序（nandflash）才能將數(shù)據(jù)寫入到flash中。

    4．位反轉(zhuǎn)

    由于flash固有的電器特性，在讀寫數(shù)據(jù)過程中，偶然會產(chǎn)生一位或幾位數(shù)據(jù)錯誤。這就是位反轉(zhuǎn)。位反轉(zhuǎn)無法避免，只能通過其他手段對結(jié)果進(jìn)行事后處理。

    5．壞塊

    flash在使用過程中，可能導(dǎo)致某些區(qū)塊的損壞。區(qū)塊一旦損壞，將無法進(jìn)行修復(fù)。如果對已損壞的區(qū)塊進(jìn)行操作，可能會帶來不可預(yù)測的錯誤。尤其是nandflash在出廠時就可能存在這樣的壞塊（已經(jīng)被標(biāo)識出）。

    3關(guān)鍵設(shè)計

    3.1flash通用設(shè)計

    對于一個嵌入式系統(tǒng)，設(shè)備的兼容性越好，系統(tǒng)可行性就越好，產(chǎn)品也就越有競爭力。所以，為了兼容不同類型的flash設(shè)備，對flash進(jìn)行通用設(shè)計至關(guān)重要。

    對于norflash，數(shù)據(jù)的讀操作可以通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線和地址總線快速完成，然而norflash的其他操作需要通過特殊的指令來完成，更糟糕的是不同廠商生產(chǎn)的芯片這些指令互不相同。這就導(dǎo)致了設(shè)備的不兼容。

    對于nandflash，也存在這樣的問題。nandflash可以根據(jù)相同的指令讀取芯片的廠商號和設(shè)備號,從而通過識別設(shè)備號調(diào)用對應(yīng)的時序流程實(shí)現(xiàn)操作。但是，系統(tǒng)中太多的判斷，會使得程序的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。所以，在一定的條件下，nandflash設(shè)備還是不兼容的。

    為了解決這一問題，一個較好的方法是將flash的各個操作指令以及結(jié)構(gòu)特性按照統(tǒng)一的格式存放到flash中固定位置。系統(tǒng)初始化時，將這個結(jié)構(gòu)讀入系統(tǒng)，通過分析這個結(jié)構(gòu)，可以獲得關(guān)于芯片所有相關(guān)信息，包括操作指令，區(qū)塊分布等等。這樣，系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)對不同型號flash的所有操作，極大地提高了設(shè)備的擴(kuò)展性。

    3.2雙模式文件系統(tǒng)設(shè)計

    嵌入式系統(tǒng)中文件數(shù)據(jù)的存放一般有兩種結(jié)構(gòu)，一種是索引格式的線性結(jié)構(gòu)，一種是非線性的鏈表