参考资料

一、NAND FLASH

1.1、特性

1.2、存储单元结构

1.3、NAND FLASH寻址

1.4、坏块管理与磨损均衡

1.5、ECC校验

二、uffs

1、uffs配置相关宏

参考资料

1、rtthread-uffs

11.文件系统 - UFFS - 《RT-Thread编程手册》 - 书栈网 · BookStack

2、UFFS嵌入式NAND Flash文件系统

UFFS项目放在sourceforge上： UFFS download | SourceForge.net

项目简介(on google page)： http://uffs.sf.net/ < 中文版 >

UFFS Blog: http://all-about-uffs.blogspot.com/

讨论组： http://groups.google.com/group/uffs

一、NAND FLASH

1.1、特性

相对于SPI FLASH（W25Q256）和SD卡等存储设备，NAND FLASH采用8位并口访问，具有访问速度快的优势
芯片操作是以块（block）为基本单位。每块又分成多个页（page），页大小一般是2048字节，读和写都是按照扇区进行的，最小擦除单位是 block
NAND FLASH的写操作具有只可以写0，不能写1的特性，所以，在写数据的时候，必须先擦除block（擦除后，block数据全部为1），才可以写入
NAND FLASH的page由2部分组成：数据存储区（data area）和备用区域（spare area），对MT29F4G08来说，数据存储区大小为2K字节，备用区域大小为64字节。我们存储的有效数据，一般都是存储在数据存储区。备用区域一般用来存放ECC（Error Checking and Correcting）校验值

1.2、存储单元结构

图为MT29F4G08的存储结构，由2个plane组成，每个plane有2048个block，每个block由64个page组成，每个page有2K+64字节（2112字节）的存储容量。所以，MT29F4G08的总容量为：2*2048*64*（2K+64）= 553648128字节（512MB）

1.3、NAND FLASH寻址

对NAND操作实际上就是对NAND的指定地址数据进行读写，NAND FLASH的地址分为三类：

块地址（Block Address）用于在一个Page内部字节寻址

页地址（Page Address）用于在一个Block内部页寻址

列地址（Column Address）用于在NAND内部块寻址

以MT29F4G08为例，这三个地址，通过5个周期发送，首先发送列地址，在发送页地址和块地址。如表所示：

CA0~CA11为列地址，MT29F4G08的一个Page为2112字节，需要12个地址线寻址；

PA0~PA5为页地址，MT29F4G08一个Block为64个Page，需要6个地址线寻址；

BA6~BA17为块地址，MT29F4G08总共有4096个Block，需要12根地址线寻址。

1.4、坏块管理与磨损均衡

因为NAND FLASH在出厂和使用过程中都可能会产生坏块，且每个BLOCK的擦除次数是有限制的，超过规定次数后，BLOCK将无法再擦除（即产生坏块），因此，我们首先需要能对这些坏块进行识别跟标记，然后合理的分配和使用好的块，以最大限度的延长NAND FLASH的寿命。NAND FLASH的坏块识别有几种方式：1，NAND厂家出厂的时候，会在每个Block的第一个page和第二个page的spare区的第一个字节写入非0XFF的值来表示，我们可以通过这个判断该块是否为坏块；2，通过给每个Block写入数值（0XFF/0X00），然后读取出来，判断写入的数据和读取的数据是否完全一样，来识别坏块；3，通过读取数据时，校验ECC错误，来识别坏块。

1.5、ECC校验

ECC，英文全称为：Error checking and Correction，是一种对传输数据的错误检测和修正的算法。NAND FLASH存储单元是串行组织的，当读取一个单元的时候，读出放大器所检测到信号强度会被这种串行存储结构削弱，这就降低了所读信号的准确性，导致读数出错（一般只有1个bit出错）。ECC就可以检测这种错误，并修正错误的数据位。

STM32的FMC模块就支持硬件ECC计算，使用的是汉明码，可以实现1bit错误的修正和2bit以上错误的检测，支持页大小按256、512、1024、2048、4096和8192字节为单位进行ECC计算。汉明码算法需要2n bit的ECC校验数据来处理2^n bit的数据包。比如，我们一般以512字节为单位来计算ECC值，只需要24bit的ECC码即可表示 2^12=4096bit=512字节，12*2=24bit

二、uffs

UFFS是Ultra-low-cost Flash File System（超低功耗的闪存文件系统）的简称。它是国人开发的、专为嵌入式设备等小内存环境中使用Nand Flash的开源文件系统。与嵌入式中常使用的yaffas文件系统相比具有资源占用少、启动速度快、免费等优势

特征

坏块耐受性，动态磨损水平
支持高达 4K 字节的大页面大小
无需部分页面编程
分组的页面缓冲区
恒定内存消耗，支持静态内存分配

支持多个分区
支持硬件 ECC/RS-ECC，支持 SLC/MLC NAND
像文件系统 API 这样的 POSIX

在 PC 上完全模拟

1、uffs配置相关宏

1.1、ECC校验方式

RT_CONFIG_UFFS_ECC_MODE

UFFS_ECC_SOFT
UFFS_ECC_HW_AUTO
UFFS_ECC_NONE

方式一为软件校验方式，主要用于一些不支持硬件ECC的的情况下，ECC校验由UFFS完成。由于ECC数据校验比较耗时，因此这种方式会导致读写速度降低，不推荐使用。

方式二为硬件自动方式。这种方式下，ECC校验由NAND驱动程序完成，UFFS不做任何ECC校验工作。这种方式比较灵活，驱动程序可以自行决定ECC数据的存放位置。推荐使用的

方式三为无ECC校验方式。在这种方式下，UFFS不使用ECC校验，由于NAND芯片可能出现数据写入错误，并且ECC可以识别并纠正一定bit的错误（一般ECC可以纠正一个bit的错误，可以识别2个bit的错误但是无法纠正，但这并不绝对，ECC bits越多其纠错能力越强）。在NAND设备上通常会有一定的安全风险。

1.2、坏块标记

RT_UFFS_USE_CHECK_MARK_FUNCITON

rtconfig.h中定义。NAND容易产生坏块，一般NAND文件系统(如yaffs）都需要提供检测坏块和标记坏块的功能。为了简化UFFS驱动编写，UFFS提供了上面这个宏。当打开这个宏时，NAND驱动需要提供坏块检测与坏块标记这两个函数。如果关闭这个宏，UFFS将会借助NAND驱动提供的页读写函数实现坏块检查与标记。

13、内存精简

/*** \note uffs cache the block info for opened directories and files,*       a practical value is 5 ~ MAX_OBJECT_HANDLE*/
#define MAX_CACHED_BLOCK_INFO   50/** * \note the bigger value will bring better read/write performance.*       but few writing performance will be improved when this *       value is become larger than 'max pages per block'*/
#define MAX_PAGE_BUFFERS        40

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一、NAND FLASH

1.1、特性

1.2、存储单元结构

1.3、NAND FLASH寻址

1.4、坏块管理与磨损均衡

1.5、ECC校验

二、uffs

1、uffs配置相关宏

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