NAND Flash算法驗(yàn)證平臺(tái)研制.pdf

1、NAND Flash存儲(chǔ)器因具有速度快、體積小、存儲(chǔ)容量大、抗振動(dòng)性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了大范圍應(yīng)用。但由于NAND Flash具有不能連續(xù)尋址、先擦后寫和存在壞塊等缺陷，使得已有的磁盤管理方法不再適用于 NAND Flash存儲(chǔ)器，廣大研究者一直致力于尋求能快速解決NAND Flash存儲(chǔ)問題的方法。目前NAND Flash管理算法評(píng)估還沒有統(tǒng)一的驗(yàn)證平臺(tái)，亟需設(shè)計(jì)一款簡單通用的平臺(tái)對(duì)管理算法進(jìn)行直觀評(píng)估。本文深入分析NAND Flash操

2、作特性和管理算法的研究方向后，基于 Xilinx公司全可編程的Zynq-7000 Soc研制了一款軟、硬件結(jié)合的NAND Flash管理算法驗(yàn)證平臺(tái)。
　　在硬件方面，利用 Zynq內(nèi)嵌的PL（Programmable Logic，PL）實(shí)現(xiàn)了NAND Flash控制器、數(shù)據(jù)傳輸主控模塊，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤引入模塊和壞塊管理模塊等。其中，NAND Flash控制器采用雙乒乓緩存以提升數(shù)據(jù)寫入速度；數(shù)據(jù)傳輸主控模塊一方面采用AXI GP接口實(shí)

3、現(xiàn)了PS（Processing System，PS）應(yīng)用程序?qū)ζ涞目刂乒δ?，另一方面采用AXI HP接口實(shí)現(xiàn)了AXI DMA以完成PS和PL間的高速數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)錯(cuò)誤引入模塊通過 AXI GP接口獲取 PS給出的錯(cuò)誤位置，并能在NAND Flash頁編程時(shí)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的位翻轉(zhuǎn)功能；壞塊管理模塊除實(shí)現(xiàn)正常讀、寫、擦除失敗產(chǎn)生的壞塊標(biāo)記和重映射外，還利用 Xilinx的HLS工具實(shí)現(xiàn)了BCH糾錯(cuò)算法來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯(cuò)的壞塊并標(biāo)記與重映射。
　

4、　在 PS設(shè)計(jì)方面，通過移植實(shí)時(shí)系統(tǒng) FreeRTOS對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行管理，并利用 Zynq內(nèi)嵌的USB控制器實(shí)現(xiàn)了USB大容量存儲(chǔ)協(xié)議以將多種文件系統(tǒng)引入驗(yàn)證平臺(tái)，同時(shí)通過移植LwIP TCP/IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)了千兆以太網(wǎng)的傳輸，完成算法性能分析時(shí)必要數(shù)據(jù)的快速上傳。最后，本文利用 PS實(shí)現(xiàn)了經(jīng)典的頁映射算法、FAST等 FTL算法以作為其它 FTL算法的參考基準(zhǔn)，并可為驗(yàn)證數(shù)據(jù)壓縮等高級(jí)算法提供運(yùn)行環(huán)境。此外，為彌補(bǔ)商業(yè)軟件的不足，設(shè)計(jì)