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NAND Flash的存储管理设计

作　者: 黄小勇
导　师: 张晓莹
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: NAND闪存 FAT文件系统坏块管理磨损平衡
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 105次
引　用: 1次
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内容摘要

随着信息技术的发展和数字产品的普及,嵌入式系统已经成为当今计算机技术研究与应用的热点。但随着嵌入式系统的复杂性的不断提高,在嵌入式系统中也需要存储和管理大量数据。NAND Flash具有高存储密度和高存储速率的特点,在嵌入式系统领域得到了广泛应用。在大量应用NAND Flash的手机行业,功能越来越齐全,越来越多的应用程序可供安装,而且随着多媒体的发展,类型越来越多且品质越来越高的多媒体文件将在手机中存储和使用,所有的一切都将导致系统需要管理的文件数量和存储空间越来越大,而作为一个手持设备,它的资源又是非常有限的,需要一个成熟的文件系统来存储相关的程序文件,而微软公司推出的FAT (File Allocation Table)文件系统是一个相当成熟的文件系统,它以其简洁有效的特点被广泛应用于资源有限的嵌入式系统。所以如何把FAT和NAND Flash有效结合起来,就成为一个很有意义的研究课题。NAND Flash固有的擦除机制和存在有坏块这一致命弱点,成为其在应用中的主要障碍,由于NAND Flash的硬件特殊性,FAT文件系统格式并不适合直接应用。本课题设计实现了一个基于NAND Flash的嵌入式文件系统,采用文件系统格式为FAT,它非常好地解决了上述问题,对其FAT作了些改进,以便更适合于嵌入式设备的使用,比如增加了映射表等。同时还对坏块管理和磨损平衡等问题的解决作了详细的阐述。目前这个设计已经应用于多款上市手机,大量的用户以及长时间的运行证明了它的可靠性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-12
  1.1 课题来源  9
  1.2 课题主要研究内容  9-12
第二章课题技术背景  12-30
  2.1 闪速存储器技术背景  12-18
    2.1.1 NOR技术  12-13
    2.1.2 DINOR技术  13-14
    2.1.3 NAND技术  14
    2.1.4 UltraAND技术  14-15
    2.1.5 AND技术  15
    2.1.6 由EEPROM派生的闪速存储器  15-16
    2.1.7 Flash发展趋势  16
    2.1.8 NOR技术与NAND技术比较  16-18
  2.2 当前流行的文件系统  18-30
    2.2.1 FAT  18-19
    2.2.2 NTFS  19
    2.2.3 Ext2和Ext3  19-20
    2.2.4 TrueFFS  20
    2.2.5 JFFS和JFFS2  20
    2.2.6 YAFFS  20-21
    2.2.7 各种文件格式的比较  21-22
    2.2.8 FAT文件系统的原理  22-23
    2.2.9 FAT16存储原理  23-26
    2.2.10 FAT32存储原理  26-30
第三章 NAND Flash的存储设计  30-49
  3.1 标题块  30-34
  3.2 值域树  34-39
  3.3 标题块的日志管理  39-42
  3.4 多种FAT机制共存  42
  3.5 缓存机制  42-43
  3.6 坏块处理  43-46
  3.7 掉电保护  46-48
  3.8 磨损平衡  48-49
第四章 NAND Flash的存储设计实现  49-61
  4.1 Flash参数初始化  49-51
  4.2 FlashDev初始化  51-53
  4.3 映射表的初始化与地址转化  53-55
  4.4 分区表的读取与加载  55-56
  4.5 读操作  56-58
  4.6 写操作  58-61
第五章总结  61-63
参考文献  63-64
致谢  64

NAND Flash的存储管理设计

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