本發(fā)明涉及一種大容量存儲(chǔ)控制技術(shù)，具體地說是涉及一種壽命均衡的NandFlash存儲(chǔ)器讀寫方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有絕大部分的Nandflash讀寫驅(qū)動(dòng)，是為了適應(yīng)通用的文件系統(tǒng)而設(shè)立的，如支持幾乎無限制數(shù)量的文件寫入到存儲(chǔ)器中，文件讀寫格式也是準(zhǔn)備格式，因此這類文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)通常要求軟硬件資源較多，比如linux操作系統(tǒng)中的YAFFS文件系統(tǒng)，是一種公認(rèn)優(yōu)秀的能完善支持Nandflash存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)，移植該系統(tǒng)需要RAM通常為存儲(chǔ)器容量的百分之一，如Nandflash存儲(chǔ)器容量為1GB，則RAM容量需要10MB，此外對(duì)CPU運(yùn)算速度也有要求，否則無法適應(yīng)對(duì)文件讀寫的速度要求。

有一類嵌入式系統(tǒng)組成的應(yīng)用系統(tǒng)，如長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集記錄儀器，其每次開機(jī)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，文件數(shù)量少，單個(gè)文件容量大。這類系統(tǒng)資源相對(duì)緊張，比如CPU運(yùn)行速度幾十MHz，RAM容量幾十乃至幾百KB，無法移植YAFFS這類標(biāo)準(zhǔn)文件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。大容量數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中通常將NandFlash作為的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器寫入以塊（block）為基本單元，存在寫入次數(shù)有限的缺點(diǎn)，如5000-10000次。在出廠時(shí)，就可能存在已經(jīng)已做標(biāo)記的壞塊（有壞塊的存儲(chǔ)器的其他塊仍然可以正常寫入、讀出），在寫入過程中也會(huì)產(chǎn)生新的壞塊。因此，對(duì)這種存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，需要識(shí)別壞塊、躲避壞塊、均衡寫入（盡可能保證所有的塊的寫入次數(shù)一致），以保證整個(gè)存儲(chǔ)器的壽命。

人們?cè)O(shè)計(jì)了多種文件系統(tǒng)，以支持對(duì)NandFlash的讀寫，其基本思路是建立一張映射表和一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，定期更新寫入次數(shù)記錄和壞塊記錄，并依此調(diào)整數(shù)據(jù)寫入的塊位置。在數(shù)據(jù)寫入開始時(shí)，先將數(shù)據(jù)緩存在緩沖區(qū)中，等前述判斷完成后再寫入NandFlash中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，可識(shí)別壞塊、躲避壞塊、均衡寫入，保證所有的塊的寫入次數(shù)一致，以保證整個(gè)存儲(chǔ)器的壽命的壽命均衡的NandFlash存儲(chǔ)器讀寫方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種壽命均衡的NandFlash存儲(chǔ)器讀寫方法，所述方法具體包括以下步驟：

寫入步驟為：

第一步：在NandFlash地址空間內(nèi)建立一張新的文件信息表,讀取其他所有文件信息表，確定新的文件的寫入起始地址；

第二步：判斷文件寫入起始地址是否正好處于一個(gè)塊的起始地址，如果是則要對(duì)其擦除，判斷擦除操作返回狀態(tài)，如果返回錯(cuò)誤，則表明該塊為壞塊，需要在交換區(qū)找出一個(gè)塊來替換，并更新壞塊登記表；

第三步：待寫入的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，若已存夠一頁內(nèi)容，則寫入存儲(chǔ)器中（一次寫滿一頁），判斷寫操作返回狀態(tài)，如果返回錯(cuò)誤，則表明該頁所處的塊為壞塊，需要在交換區(qū)找出一個(gè)塊來替換，更新壞塊登記表，并將壞塊當(dāng)前頁和它之前頁的內(nèi)容復(fù)制到新塊中；

第四步：頁寫入成功后，更新文件信息表，包含文件存儲(chǔ)起始和結(jié)束地址、文件大小、文件更新時(shí)間；

第五步，重復(fù)第三步，直到用戶結(jié)束寫操作，檢查數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中是否還有剩余數(shù)據(jù)，若有則將緩沖區(qū)中所有數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器（緩沖區(qū)未填滿的內(nèi)容用特定字節(jié)填充）；

第六步：更新文件信息表，結(jié)束文件寫入操作；

讀取步驟為：

第一步：讀取文件信息表，已確定文件存儲(chǔ)的起始地址和結(jié)束地址；

第二步：判斷起始地址是否為新的塊地址，若是則執(zhí)行第三步，否則執(zhí)行第四步；

第三步：判斷準(zhǔn)備讀入的塊是否為壞塊，若是，則查找其替換塊的地址；

第四步：以頁為單位讀出，根據(jù)文件信息表判斷文件是否讀入完畢，若完畢則結(jié)束，否則繼續(xù)；

第五步：判斷塊內(nèi)容是否全部頁都讀出，若沒有則將頁地址加1，繼續(xù)執(zhí)行第四步，否則執(zhí)行第六步；

第六步：將塊地址加1，繼續(xù)執(zhí)行第三步。

進(jìn)一步，所述方法還包括文件刪除操作：文件刪除操作是刪除信息文件信息表，若被刪除文件在數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址之前尚存有文件，則將起始地址之前的文件依次復(fù)制，并存儲(chǔ)到最后1個(gè)文件的末尾起始地址，即保證數(shù)據(jù)區(qū)中保存有文件內(nèi)容的區(qū)域地址連貫。

進(jìn)一步，所述方法還包括文件追加寫入操作，即在文件的尾部繼續(xù)寫入，若被追加寫入的文件后面沒有其他文件，則直接繼續(xù)寫入即可，而如果該文件后面有其他文件，則先執(zhí)行的文件移動(dòng)過程，將被追加寫入的文件移動(dòng)到一用存儲(chǔ)空間的最尾端，然后在文件尾部繼續(xù)寫入。

進(jìn)一步，所述NandFlash地址空間分為存儲(chǔ)信息區(qū)、文件信息區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和交換區(qū)；

存儲(chǔ)信息區(qū)，用于存儲(chǔ)壞塊登記交換表，位于文件信息區(qū)之后；所述存儲(chǔ)信息區(qū)分成若干小塊，每塊可以存儲(chǔ)一份完整存儲(chǔ)信息，每個(gè)小塊輪流使用；

文件信息區(qū)，用于存儲(chǔ)壞文件信息表，位于存儲(chǔ)器物理地址的前幾個(gè)塊；文件信息區(qū)內(nèi)部分成若干小塊，每塊可以存儲(chǔ)一份完整文件信息，每個(gè)小塊輪流使用；

數(shù)據(jù)區(qū)，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容本身，位于存儲(chǔ)器物理地址的中間部分；

交換區(qū)，用于對(duì)壞塊的交換，位于存儲(chǔ)器物理地址的最后若干個(gè)塊，若數(shù)據(jù)區(qū)中某塊無法寫入，則將其用交換區(qū)中的塊替換。

進(jìn)一步，所述存儲(chǔ)信息區(qū)和文件信息區(qū)均有若干相同大小的小塊存儲(chǔ)單元組成，每小塊存儲(chǔ)單元均存儲(chǔ)一份完整存儲(chǔ)信息，每小塊存儲(chǔ)單元輪流使用。

本發(fā)明的有益效果是：由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的方法具有計(jì)算量小、需要內(nèi)存小的特點(diǎn)，適合適用于同一時(shí)間單一文件操作的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)系統(tǒng)硬件、軟件需求低，能為這種低成本、低功耗的嵌入式系統(tǒng)的操作提供完整的文件系統(tǒng)方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的文件寫入方法流程框圖。

圖2為本發(fā)明的文件讀取方法流程框圖。

圖3為本發(fā)明的存儲(chǔ)區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的文件移動(dòng)邏輯框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種壽命均衡的NandFlash存儲(chǔ)器讀寫方法，所述方法具體包括以下步驟：

寫入步驟為：

第一步：在NandFlash地址空間內(nèi)建立一張新的文件信息表,讀取其他所有文件信息表，確定新的文件的寫入起始地址；

第二步：判斷文件寫入起始地址是否正好處于一個(gè)塊的起始地址，如果是則要對(duì)其擦除，判斷擦除操作返回狀態(tài)，如果返回錯(cuò)誤，則表明該塊為壞塊，需要在交換區(qū)找出一個(gè)塊來替換，并更新壞塊登記表；

第三步：待寫入的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，若已存夠一頁內(nèi)容，則寫入存儲(chǔ)器中（一次寫滿一頁），判斷寫操作返回狀態(tài)，如果返回錯(cuò)誤，則表明該頁所處的塊為壞塊，需要在交換區(qū)找出一個(gè)塊來替換，更新壞塊登記表，并將壞塊當(dāng)前頁和它之前頁的內(nèi)容復(fù)制到新塊中；

第四步：頁寫入成功后，更新文件信息表，包含文件存儲(chǔ)起始和結(jié)束地址、文件大小、文件更新時(shí)間；

第五步，重復(fù)第三步，直到用戶結(jié)束寫操作，檢查數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中是否還有剩余數(shù)據(jù)，若有則將緩沖區(qū)中所有數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器（緩沖區(qū)未填滿的內(nèi)容用字節(jié)填充，如十六進(jìn)制字節(jié)AA）；

第六步：更新文件信息表，結(jié)束文件寫入操作；

讀取步驟為：

第一步：讀取文件信息表，已確定文件存儲(chǔ)的起始地址和結(jié)束地址；

第二步：判斷起始地址是否為新的塊地址，若是則執(zhí)行第三步，否則執(zhí)行第四步；

第三步：判斷準(zhǔn)備讀入的塊是否為壞塊，若是，則查找其替換塊的地址；

第四步：以頁為單位讀出，根據(jù)文件信息表判斷文件是否讀入完畢，若完畢則結(jié)束，否則繼續(xù)；

第五步：判斷塊內(nèi)容是否全部頁都讀出，若沒有則將頁地址加1，繼續(xù)執(zhí)行第四步，否則執(zhí)行第六步；

第六步：將塊地址加1，繼續(xù)執(zhí)行第三步。

如圖3所示，本發(fā)明所述NandFlash地址空間分為存儲(chǔ)信息區(qū)、文件信息區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和交換區(qū)；

存儲(chǔ)信息區(qū)，用于存儲(chǔ)壞塊登記交換表，位于文件信息區(qū)之后；所述存儲(chǔ)信息區(qū)分成若干小塊，每塊可以存儲(chǔ)一份完整存儲(chǔ)信息，每個(gè)小塊輪流使用；

文件信息區(qū)，用于存儲(chǔ)壞文件信息表，位于存儲(chǔ)器物理地址的前幾個(gè)塊；文件信息區(qū)內(nèi)部分成若干小塊，每塊可以存儲(chǔ)一份完整文件信息，每個(gè)小塊輪流使用；

數(shù)據(jù)區(qū)，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容本身，位于存儲(chǔ)器物理地址的中間部分；

交換區(qū)，用于對(duì)壞塊的交換，位于存儲(chǔ)器物理地址的最后若干個(gè)塊，若數(shù)據(jù)區(qū)中某塊無法寫入，則將其用交換區(qū)中的塊替換。

如圖4（a）所示，所述方法還包括文件刪除操作：文件刪除操作是刪除信息文件信息表，若被刪除文件在數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址之前尚存有文件，則將起始地址之前的文件依次復(fù)制，并存儲(chǔ)到最后1個(gè)文件的末尾起始地址，即保證數(shù)據(jù)區(qū)中保存有文件內(nèi)容的區(qū)域地址連貫。

如圖4（b）所示，所述方法還包括文件追加寫入操作，即在文件的尾部繼續(xù)寫入，若被追加寫入的文件后面沒有其他文件，則直接繼續(xù)寫入即可，而如果該文件后面有其他文件，則先執(zhí)行的文件移動(dòng)過程，將被追加寫入的文件移動(dòng)到一用存儲(chǔ)空間的最尾端，然后在文件尾部繼續(xù)寫入。

以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。