[发明专利]基于NAND Flash的数据记录方法与记录控制器

摘要

一种基于NAND Flash的数据记录方法与记录控制器包括：硬件坏块管理方法：发生突发坏块时，无延时跳入下一个已经与匹配好了的有效块继续记录，最后将发生坏块之前页的数据滞后回写到跳入的有效块；硬件均衡方法：擦写操作都接着上次的擦写地址开始，使NAND Flash每块的擦写次数都接近均等；IO扩展方法：转换数据位宽和切换控制信号使单片NAND Flash驱动器可以控制多片多组NAND Flash。控制器包括FRAM控制器，顶层状态控制器，损耗均衡器，接口切换模块，预匹配模块，地址生成模块，寄存器组，数据校验模块，标准FIFO接口，标准SRAM接口，命令控制接口和NAND Flash驱动器。整个控制器可挂接到嵌入式处理器的PLB总线上，也可以通过命令控制接口和外部模块进行控制信号和状态信号的数据交换。

主权项

一种基于NAND Flash的数据记录方法，特征在于该方法包括：硬件管理坏块方法：对NAND Flash中每个块，用二进制1表示无效块、用0表示有效块，或用0表示无效块、用1表示有效块，组成二进制序列作为坏块表；先建立初始坏块表，在NAND Flash使用过程中发生突发坏块时，将缓存中的数据重新写入到下一个有效块相应页中，该页地址为前面突发坏块中写入出错时的页地址；当记录任务结束后，将之前已经写入突发坏块中的数据拷贝到下一个有效块的对应页中，并更新坏块表，拷回出错前的数据来保持读写带宽不变；坏块表存储在非易失存储器中；在读、写、擦除加载地址之前，根据坏块表预匹配出下一有效块的物理地址，加载地址时始终加载的是有效块的物理地址；损耗均衡方法：每次写入结束后，记录下最后写入的物理地址，擦除标志保持为0，下次写入时，接着上次写入的物理地址开始写，擦除操作只擦除最后写入的物理地址以及该物理地址之前的块，并将擦除标志置1，之后写入时，把最后擦除的物理地址的下个地址作为写入的初始地址；IO扩展方法：在NAND Flash控制器和NAND Flash阵列接口之间加入一个IO扩展层，使硬件管理坏块方法和损耗均衡方法可以用在NAND Flash阵列的场合；IO扩展层完成数据宽度转换，控制信号的切换以及NAND flash组的切换；将NAND Flash忙信号进行线与后接入控制器，或分别将各片NAND Flash的忙信号接入IO扩展层中进行与操作后再送入控制器，NAND Flash阵列的每组控制信号并联后通过IO扩展层接入到单片NAND Flash控制器中；NANDFlash控制器的读、写、擦除模块各输出一个数据的方向信号和数据状态信号；IO扩展层根据数据方向信号、状态信号和当前操作命令进行如下操作：写入数据操作时，同一组NANDFlash加载相同的写命令和写地址，加载写入数据阶段，将数据位宽进行分割，不同数据位段同时写入各片NAND Flash，在读状态阶段，将同一组各片NAND Flash输出状态数据的高两位相或、以及低三位相与的结果送给NAND Flash控制器；读数据操作时，同一组NAND Flash加载相同的读命令和读地址，在读数据阶段，将各片NAND Flash读出数据进行拼接输出，在读状态阶段，将同一组各片NAND Flash输出状态数据的高两位相或、以及低三位相与的结果送给NAND Flash控制器；擦除操作时，同一组NAND Flash加载相同的擦除命令和擦除地址，在读状态阶段，将同一组各片NAND Flash输出状态数据的高两位相或、以及低三位相与的结果送给NAND Flash控制器；当一组NAND Flash的地址达到最后地址时，自动切换组片选信号，使下一组NAND Flash成为当前操作NAND Flash组。