[发明专利]Flash存储器的数据存储结构及其数据操作方式

说明书

技术领域

本发明涉及电子存储器领域，尤其涉及Flash存储器(闪存)领域。

背景技术

对于嵌入式设备而言，闪存(Flash)是很常见的一种存储媒介。随着GPS应用的普及，各种基于GPS的应用开发层出不穷。GPS监控车载终端是目前GPS在汽车行业广泛应用的一种电子产品，常用于汽车防盗、监控、定位、位置查询、黑匣子、调度等功能。从本质上来讲，GPS监控车载终端也是一款嵌入式设备，它同样需要有CPU，内存，I/O口，存储媒介等部件。故，GPS监控车载终端的存储媒介亦多是采用Flash存储器。

由于车载GPS监控终端工作环境非常恶劣，经常有电火花、电磁干扰、汽车电源不稳、高温环境等各种外部因素的影响，导致监控终端异常断电，异常复位，造成数据存储破坏、丢失等问题。高温环境下，还会导致Flash器件饱受位交换现象的困扰，造成数据错误。因此，在设计数据存储时，必须要充分考虑这些因素的影响，使数据存储具有抗掉电性，抗干扰，自纠错能力，稳定可靠。

Flash存储器进行数据存储设计时，还要考虑一些Flash的特性。Flash存储器不能对单个字节进行擦除，最小的擦除单位是一个块(Block)，有时也称为扇区(Sector)。任何Flash存储器的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行。所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。但Flash芯片的寿命是有限的，通常NAND flash中每个Block的最大擦写次数是一百万次，而NOR flash的擦写次数是十万次。如果某个Block擦除次数超过寿命次数，容易导致出现坏块甚至整块Flash报废。所谓坏块并不是整个Block都坏了，可能只是块中一位或某几位损坏。

而已有的Flash存储器的数据存储结构及其数据操作方式默认是比较简单的，直接对Flash存储器中的块(Block)依次删除和写入。因此，常常对排在前面的块(Block)和页面(Page)频繁进行删除和写入，而排在后面的块(Block)和页面(Page)则相对空闲。即，Flash存储器中的各块(Block)的使用频率是不一致的。因而，往往容易产生坏块而影响Flash的使用寿命。

所以，数据存储设计时还需要考虑Flash的损耗平衡，即要考虑Flash所有块(Block)都能均匀被使用，而不是某一个块一直被读写，而别的块则空闲着，有效延长Flash的寿命。如果不幸发生物理坏块，必须保证该块不能继续被使用，这时需要考虑坏块处理机制。

此外，已有的Flash存储器的数据存储结构及其数据操作方式的设计也往往没有考虑到抗掉电处理和数据校验(ECC)处理机制。

发明内容

因此，针对上述所言的已有技术的不足，本发明提出一种优化的Flash存储器的数据存储结构及其数据操作的控制方式，在读写操作中对Flash存储进行均衡处理，及进行抗掉电处理和数据校验(ECC)处理机制设计，避免了上述缺陷的产生。

本发明采用如下技术方案：

Flash存储器的数据存储结构，其每个页面(Page)的存储单位内包括存储数据的数据存储空间和一备用空间。其中，所述的备用空间的被定义为以下几部分：

文件名称(FileID)记录区，用于存放文件名称(FileID)数据；

页面名称(PageID)记录区，用于存放页面名称(PageID)数据；

页面存储状态记录区，用于存放页面存储状态位(Page status)数据和块存储状态位(Block status)数据；

页面状态(TAG)记录区，用于存放页面系列号(Page Serial)数据和页面数据长度(Pagedatalen)数据；

块擦除次数记录区，用于存放块(Block)的擦除次数数据；

数据校验码(ECC)记录区，用于存放数据校验码(ECC，Error Correction Code)数据。

对如上所述的Flash存储器的数据存储结构进行数据操作方式，具体是：包括系统初始化步骤和数据操作步骤；

其中，系统初始化步骤包括：

步骤a：获取Flash存储器的各种硬件参数；

步骤b：遍历扫描Flash存储器的每个页面(Page)的存储单位内的备份空间，通过读取页面存储状态记录区内的块存储状态位(Block status)数据判断该页面(Page)是不是坏块，如果是坏块，再次进行坏块判定确认，如果仍是坏块，则标识此块为坏块后停止对此页面所属的块(Block)中其他页面(Page)的扫描，进入到下一个块(Block)的页面的扫描；