Spi閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法及數(shù)據(jù)讀寫管理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法以及數(shù)據(jù)讀寫管理裝置，SPI閃速存儲(chǔ)器具有封裝體，封裝體內(nèi)封裝有控制器以及NANDFlash存儲(chǔ)器，控制器的通信接口及電源接口與封裝體的引腳連接，該方法包括控制器將接收的SPI閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址轉(zhuǎn)換成NANDFlash存儲(chǔ)器的物理地址；控制器將接收的數(shù)據(jù)寫入到物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域或者從物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。該裝置包括地址映射模塊，將控制器接收的SPI閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址轉(zhuǎn)換成NANDFlash存儲(chǔ)器的物理地址，還設(shè)有數(shù)據(jù)讀寫模塊，將控制器接收的數(shù)據(jù)寫入到物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域或者從物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。本發(fā)明可提高SPI存儲(chǔ)器的通用性，并延長其使用壽命。
【專利說明】SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法及數(shù)據(jù)讀寫管理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體地，是SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法以及數(shù)據(jù)讀寫管理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在的便攜式電子設(shè)備，諸如MP3音樂播放器、手機(jī)、平板電腦等大量使用嵌入式芯片，嵌入式芯片可以視為一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，其包括一個(gè)嵌入式的微控制器(MCU)以及非易失性存儲(chǔ)器，非易失性存儲(chǔ)器通常是閃速存儲(chǔ)器(Flash)?，F(xiàn)有的SPI閃速存儲(chǔ)器是一種小容量、封裝簡單、使用方便、可重復(fù)燒錄的非易失性存儲(chǔ)器件，其存儲(chǔ)容量由IMB到16MB不等,但生產(chǎn)成本隨著容量的增大而迅速升高。
[0003]現(xiàn)有的SPI閃速存儲(chǔ)器需要迅速地響應(yīng)嵌入式控制的讀寫請(qǐng)求，通常其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為NOR Flash，也稱作SPI NOR Flash存儲(chǔ)器。嵌入式芯片啟動(dòng)的時(shí)候，嵌入式微控制器將存儲(chǔ)在SPI NOR Flash存儲(chǔ)器中的程序讀取到微控制器中，并在隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)中運(yùn)行。隨著嵌入式芯片的功能越來越強(qiáng)大，需要存放在SPI NOR Flash存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)除了越來越龐大的程序文件外，還包括越來越多的音頻和視頻數(shù)據(jù)，因此，現(xiàn)有的SPI NOR Flash存儲(chǔ)器的容量越來越難滿足現(xiàn)在的電子產(chǎn)品的要求。
[0004]NAND Flash存儲(chǔ)器是一種大容量、低成本、可重復(fù)燒錄的非易失性存儲(chǔ)器件，但是NAND Flash存儲(chǔ)器訪問方式復(fù)雜，輸入輸出端口較多，工作時(shí)需要強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理難度大，存儲(chǔ)方式復(fù)雜。為了滿足巨大的程序和數(shù)據(jù)容量需求，現(xiàn)有的一些嵌入式芯片采用NAND Flash存儲(chǔ)器替換現(xiàn)有的SPI NOR Flash存儲(chǔ)器作為嵌入式芯片的非易失性存儲(chǔ)器件，但嵌入芯片的生產(chǎn)成本因此而大幅增加，嵌入式芯片的開發(fā)難度也越來越大。
[0005]為了解決存儲(chǔ)容量和成本的矛盾，人們研發(fā)了一種稱為SPI NAND Flash存儲(chǔ)器的SPI閃速存儲(chǔ)器，將NAND Flash存儲(chǔ)器和微控制器封裝在一起，并應(yīng)用到嵌入式芯片中。進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，現(xiàn)有SPI NAND Flash存儲(chǔ)器通常只會(huì)簡單地將SPI的地址轉(zhuǎn)換成NANDFlash存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)地址并進(jìn)行訪問。
[0006]然而，這種SPI NAND Flash存儲(chǔ)器只解決了 SPI NOR Flash存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量問題，但是并不能有效地對(duì)SPI閃速存儲(chǔ)器的地址進(jìn)行有效管理，影響SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫速度。
[0007]另外，NAND Flash存儲(chǔ)器具有的壞塊特性，即不宜長時(shí)間對(duì)同一固定區(qū)域進(jìn)行擦寫的特性，且NAND Flash存儲(chǔ)器還具有類型多樣的特性，即存儲(chǔ)頁容量、塊容量多樣化的特性，等導(dǎo)致了嵌入式系統(tǒng)的難以實(shí)現(xiàn)像SPI NOR Flash存儲(chǔ)器一樣的通用化管理SPI NANDFlash存儲(chǔ)器，從而限制了 SPI NAND Flash存儲(chǔ)器的應(yīng)用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的是提供一種對(duì)數(shù)據(jù)讀寫管理規(guī)范且易于實(shí)現(xiàn)的SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供一種便于閃速存儲(chǔ)器被訪問的SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理裝置。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法中，SPI閃速存儲(chǔ)器具有封裝體，封裝體內(nèi)封裝有控制器以及與控制器電連接的NAND Flash存儲(chǔ)器，控制器的通信接口及電源接口與封裝體的引腳連接，其中，該方法包括:控制器將接收的SPI閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址轉(zhuǎn)換成NAND Flash存儲(chǔ)器的物理地址；控制器將接收的數(shù)據(jù)寫入到物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域或者從物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。
[0011]由上述方案可見，通過對(duì)SPI閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址轉(zhuǎn)換成NAND Flash存儲(chǔ)器的物理地址，并根據(jù)物理地址對(duì)NAND Flash存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，可以有效地建立邏輯地址與物理地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，規(guī)范SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫，提高SPI閃速存儲(chǔ)器的讀寫速度。
[0012]進(jìn)一步的方案是，控制器記錄NAND Flash存儲(chǔ)器每一存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)，向物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)后，控制器更新該物理地址的存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)；向NAND Flash存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)時(shí)，控制器挑選擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)。
[0013]由此可見，通過選擇擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)，可以避免SPI閃速存儲(chǔ)器對(duì)同一存儲(chǔ)區(qū)域過多的擦寫，避免部分存儲(chǔ)區(qū)域因擦寫次數(shù)過多而導(dǎo)致整個(gè)NAND Flash存儲(chǔ)器無法使用的問題，從而提高SPI閃速存儲(chǔ)器通用性，同時(shí)延長SPI閃速存儲(chǔ)器的使用壽命。
[0014]進(jìn)一步的方案是，控制器挑選擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域的步驟包括:向物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)前，控制器判斷該存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)是否高于閾值，如是，查找擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域的新的物理地址；向新的物理地址寫入數(shù)據(jù)后，更新物理地址與邏輯地址的映射關(guān)系。
[0015]由此可見，只有判斷某一存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)高于特定的閾值時(shí)才選擇擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域存儲(chǔ)待寫入的數(shù)據(jù)，避免每一次寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候進(jìn)行選擇，從而提高數(shù)據(jù)的寫入速度。
[0016]更進(jìn)一步的方案是，NAND Flash存儲(chǔ)器具有映射表存儲(chǔ)區(qū)域，控制器向映射表存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)前，判斷映射表存儲(chǔ)區(qū)域的某一存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)高于閾值時(shí)，查找擦寫次數(shù)最少的映射表存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)新的物理地址并向新的物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)。
[0017]可見，對(duì)NAND Flash存儲(chǔ)器的映射表存儲(chǔ)區(qū)域也采用選擇擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)，可以避免映射表存儲(chǔ)區(qū)域出現(xiàn)過早損壞的情況，延長SPI存儲(chǔ)器的使用壽命。
[0018]更進(jìn)一步的方案是，SPI閃速存儲(chǔ)器首次上電后，控制器對(duì)NAND Flash存儲(chǔ)器的所有存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行掃描，屏蔽已損壞的存儲(chǔ)區(qū)域，建立可用存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址與SPI閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址的映射關(guān)系。
[0019]由于SPI閃速存儲(chǔ)器首次上電后即屏蔽已經(jīng)損壞的區(qū)域，避免數(shù)據(jù)寫入到已經(jīng)損壞的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)，可以有效避免寫入到SPI存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)的損壞。
[0020]為實(shí)現(xiàn)上述的另一目的，本發(fā)明提供的SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫裝置中，SPI閃速存儲(chǔ)器具有封裝體，封裝體內(nèi)封裝有控制器以及與控制器電連接的NAND Flash存儲(chǔ)器，控制器的通信接口及電源接口與封裝體的引腳連接；其中，該裝置包括地址映射模塊，將控制器接收的SPI閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址轉(zhuǎn)換成NAND Flash存儲(chǔ)器的物理地址，還設(shè)有數(shù)據(jù)讀寫模塊，將控制器接收的數(shù)據(jù)寫入到物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域或者從物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。
[0021]由上述方案可見，SPI閃速存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，將SPI邏輯地址轉(zhuǎn)換成NAND Flash存儲(chǔ)器的物理地址，再根據(jù)物理地址對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯地址與物理地址之間的管理，提高SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的SPI閃速存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖2是本發(fā)明SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖3是本發(fā)明SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫方法實(shí)施例中SPI閃速存儲(chǔ)器上電時(shí)的工作流程圖。
[0025]圖4是本發(fā)明SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫方法實(shí)施例中邏輯地址與物理地址對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。
[0026]圖5是本發(fā)明SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫方法實(shí)施例中擦寫記錄表的示意圖。
[0027]圖6是本發(fā)明SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫方法實(shí)施例中讀寫步驟的流程圖。
[0028]圖7是本發(fā)明SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫方法實(shí)施例中數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)解碼的示意圖。
[0029]圖8是本發(fā)明SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫方法實(shí)施例中數(shù)據(jù)解碼的流程圖。
[0030]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明的SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法是一種用于對(duì)SPI閃速存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作的管理方法，包括對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)解碼等流程，SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理裝置是應(yīng)用上述方法對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫進(jìn)行管理的軟件程序。
[0032]如圖1所示，SPI閃速存儲(chǔ)器10具有一個(gè)封裝體11，在封裝體11內(nèi)設(shè)有控制器12以及NAND Flash存儲(chǔ)器20，控制器12為微控制器(MCU)或者專用的邏輯電路、可編程控制器等，NAND Flash存儲(chǔ)器20與控制器12電連接，并且可以被控制器12訪問，也就是控制器12可以讀取存儲(chǔ)在NAND Flash存儲(chǔ)器20內(nèi)的數(shù)據(jù)，也可以向NAND Flash存儲(chǔ)器20寫入數(shù)據(jù)。
[0033]封裝體11設(shè)有多個(gè)引腳，包括時(shí)鐘引腳CLK、電源引腳VDD、接地引腳GND、與SD卡連接的數(shù)據(jù)引腳SD0、SD1等?？刂破?2內(nèi)設(shè)有通信接口 16以及電源接口 17，通信接口 16與電源接口 17分別與封裝體11的多個(gè)引腳連接，接收封裝體的引腳提供的電源以及數(shù)據(jù)。
[0034]控制器12內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)緩沖器18，用于臨時(shí)存儲(chǔ)接收的數(shù)據(jù)，控制器12接收的數(shù)據(jù)可以是來自SPI閃速存儲(chǔ)器10外部的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是待寫入到NAND Flash存儲(chǔ)器20的數(shù)據(jù)，也可以是來自NAND Flash存儲(chǔ)器20的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是待發(fā)送至SPI閃速存儲(chǔ)器10外部的數(shù)據(jù)?？刂破?2還設(shè)有控制接口 13，用于向NAND Flash存儲(chǔ)器20發(fā)出控制信號(hào)，由此控制NAND Flash存儲(chǔ)器20的工作。
[0035]為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在NAND Flash存儲(chǔ)器20內(nèi)的存儲(chǔ)，控制器12需要將接收的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址為SPI邏輯地址轉(zhuǎn)換為NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址，這就需要建立SPI邏輯地址與NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址之間的映射關(guān)系，例如將NAND Flash存儲(chǔ)器20的存儲(chǔ)區(qū)域劃分為多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，每一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域有一個(gè)對(duì)應(yīng)的物理地址，并且建立一個(gè)映射表，將SPI邏輯地址映射到一個(gè)物理地址上。因此，SPI邏輯地址與NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址之間存在一個(gè)映射關(guān)系，該映射關(guān)系形成一個(gè)表格，該表格就是映射表。映射表需要存儲(chǔ)在控制器12以及NAND Flash存儲(chǔ)器20內(nèi)，因此，控制器12內(nèi)設(shè)有映射表存儲(chǔ)區(qū)域14，NAND Flash存儲(chǔ)器20內(nèi)也設(shè)有映射表存儲(chǔ)區(qū)域21，均存儲(chǔ)SPI邏輯地址與物理地址之間的映射關(guān)系。
[0036]此外，控制器12內(nèi)設(shè)有映射緩沖器15，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作時(shí)，控制器12需要將映射表存儲(chǔ)區(qū)域14內(nèi)的數(shù)據(jù)臨時(shí)讀取到映射表緩沖器15內(nèi)。
[0037]NAND Flash存儲(chǔ)器20內(nèi)除了設(shè)有映射表存儲(chǔ)區(qū)域21，還設(shè)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域22，用于存儲(chǔ)寫入到NAND Flash存儲(chǔ)器20的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域22被劃分為多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，每一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域均有自己的物理地址，每一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址對(duì)應(yīng)有SPI邏輯地址。
[0038]如圖2所示，SPI閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理裝置是運(yùn)行在控制器12上的軟件程序，其包括地址映射模塊31、讀寫控制模塊32、損壞均衡模塊33、屏蔽模塊34、編碼模塊35以及解碼模塊36。地址映射模塊31用于將SPI地址轉(zhuǎn)換成NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址，即在向NAND Flash存儲(chǔ)器20寫入數(shù)據(jù)前或者從NAND Flash存儲(chǔ)器20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)映射表存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過查表的方式查找出SPI邏輯地址對(duì)應(yīng)的NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址。讀寫控制模塊32用于控制數(shù)據(jù)的讀寫操作，包括向NAND Flash存儲(chǔ)器20發(fā)出讀取數(shù)據(jù)的命令或者發(fā)出擦寫數(shù)據(jù)的命令。
[0039]為了避免NAND Flash存儲(chǔ)器20內(nèi)某一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域擦寫操作過多而容易損壞，控制器12需要均衡多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)。損壞均衡模塊33存儲(chǔ)有NAND Flash存儲(chǔ)器20每一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)，且在發(fā)現(xiàn)待寫入的數(shù)據(jù)寫入的存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)過高時(shí)，選擇一個(gè)擦寫次數(shù)較少的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)。
[0040]此外，為了避免控制器12將數(shù)據(jù)寫入到NAND Flash存儲(chǔ)器20已損壞的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)，控制器12通過屏蔽模塊34將NAND Flash存儲(chǔ)器20內(nèi)已損壞的存儲(chǔ)區(qū)域屏蔽。編碼模塊35用于對(duì)待寫入NAND Flash存儲(chǔ)器20的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，而解碼模塊36用于對(duì)從NANDFlash存儲(chǔ)器20讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼操作。
[0041]參見圖3，SPI閃速存儲(chǔ)器首次上電后，控制器12執(zhí)行步驟SI，掃描NAND Flash存儲(chǔ)器20的所有存儲(chǔ)區(qū)域，屏蔽模塊34將已經(jīng)損壞的存儲(chǔ)區(qū)域屏蔽，以避免將數(shù)據(jù)寫入到已損壞的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)。接著，控制器12對(duì)NAND Flash存儲(chǔ)器20內(nèi)未損壞的存儲(chǔ)區(qū)域分配SPI邏輯地址，將物理地址與SPI邏輯地址的映射關(guān)系存儲(chǔ)在映射表存儲(chǔ)區(qū)域14、21內(nèi)，即執(zhí)行步驟S2。SPI邏輯地址與NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址之間的映射關(guān)系如圖4所示。例如，SPI閃速存儲(chǔ)器10要對(duì)邏輯地址為{BlockO，PageO }的數(shù)據(jù)進(jìn)行擦除或編程，經(jīng)過地址映射后，擦除或編程的位置實(shí)際位于NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址為{BlockX，PageO}對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域。
[0042]當(dāng)需要向NAND Flash存儲(chǔ)器20寫入數(shù)據(jù)或者從NAND Flash存儲(chǔ)器20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，控制器12接收SPI邏輯地址，地址映射模塊31執(zhí)行步驟S3，將映射表存儲(chǔ)區(qū)域14內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入到映射表緩沖器15內(nèi)，并執(zhí)行步驟S4，通過查表的方式將SPI邏輯地址轉(zhuǎn)換成NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址。
[0043]接著，控制器12執(zhí)行步驟S5，判斷映射表是否需要更新，也就是判斷SPI邏輯地址與物理地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是否已經(jīng)發(fā)生改變，如果已經(jīng)發(fā)生改變，則執(zhí)行步驟S6，更新映射表緩沖器以及映射表存儲(chǔ)區(qū)域所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，也就是更新映射表的數(shù)據(jù)。
[0044]由于損壞均衡模塊33需要均衡每一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)，因此損壞均衡模塊33內(nèi)設(shè)有一個(gè)表格，如圖5所示，該表格記錄NAND Flash存儲(chǔ)器20每一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址、對(duì)應(yīng)的SPI邏輯地址以及相應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)。損壞均衡模塊33發(fā)現(xiàn)某一存儲(chǔ)區(qū)域擦寫次數(shù)過高時(shí)，需要更改待寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域。這樣，控制器12往往需要更改SPI邏輯地址與物理地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而更改對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)往往需要向映射表緩沖器15寫入新的映射關(guān)系的數(shù)據(jù)，因此步驟S5中，控制器12對(duì)比映射表存儲(chǔ)區(qū)域14與映射表緩沖器15所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否不一致，不一致時(shí)則需要進(jìn)行映射表的更新操作。
[0045]參見圖6，SPI閃速存儲(chǔ)器10接收到外部發(fā)送的數(shù)據(jù)后，首先執(zhí)行步驟S11，將接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖器18中，然后執(zhí)行步驟S12，編碼模塊35對(duì)接收的并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖器18內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
[0046]由于嵌入式系統(tǒng)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)很可能出現(xiàn)大量數(shù)值類似的情況，例如一段聲音偏小的錄音數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的高位基本上都是二進(jìn)制數(shù)據(jù)“O”。如果存儲(chǔ)到NAND Flash存儲(chǔ)器20之前不做編碼處理，NAND Flash存儲(chǔ)器20里存儲(chǔ)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是“O”。相反，在大部分?jǐn)?shù)據(jù)為二進(jìn)制數(shù)據(jù)“I”的情況也類似。這樣，NAND Flash存儲(chǔ)器20的使用壽命會(huì)大大縮短。
[0047]另外，由于NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理存儲(chǔ)區(qū)域的訪問協(xié)議是公開并且通用的，敏感數(shù)據(jù)如果在存儲(chǔ)到NAND Flash存儲(chǔ)器20之前不做特殊處理，就可能被惡意竊取，造成損失。因此，有必要對(duì)存儲(chǔ)到NAND Flash存儲(chǔ)器20的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理。如圖7所示，編碼模塊35將SPI原始數(shù)據(jù)流經(jīng)過編碼后生成NAND Flash存儲(chǔ)器20的數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流暫存在數(shù)據(jù)緩沖器18內(nèi)。
[0048]對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼時(shí)，設(shè)置一個(gè)解碼密鑰，編碼模塊35根據(jù)該解碼密鑰對(duì)數(shù)據(jù)緩沖器18內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，編碼方法可以采用CRC或者LFSR等簡單通用的算法。
[0049]對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后，控制器12執(zhí)行步驟S13，請(qǐng)求擦寫NAND Flash存儲(chǔ)器20的數(shù)據(jù)，并分配存儲(chǔ)區(qū)域。在控制器12分配待寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域后，損壞均衡模塊33執(zhí)行步驟S14，根據(jù)所存儲(chǔ)的每一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)判斷該存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)是否過高。本實(shí)施例中，損壞均衡模塊33通過判斷該存儲(chǔ)區(qū)域的擦除次數(shù)是否高于某個(gè)閾值來判斷擦寫次數(shù)是否過高，優(yōu)選地，該閾值是NAND Flash存儲(chǔ)器20的所有存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)的平均值。
[0050]如果判斷該存儲(chǔ)區(qū)域的擦除次數(shù)過高，則執(zhí)行步驟S15，否則執(zhí)行步驟S19，將待寫入的數(shù)據(jù)寫入到該存儲(chǔ)區(qū)域，損壞均衡模塊33執(zhí)行步驟S20，將寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)加1，即更新圖5所示的表格。
[0051]步驟S15中，損壞均衡模塊33查找NAND Flash存儲(chǔ)器20中擦除次數(shù)最少的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，讀寫控制模塊22將編碼后的數(shù)據(jù)寫入到該存儲(chǔ)區(qū)域，損壞均衡模塊33執(zhí)行步驟S16，將寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)加I。
[0052]最后，控制器12擦除并清空原先分配的NAND Flash存儲(chǔ)器20的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，即執(zhí)行步驟S17，并執(zhí)行步驟S18，更新映射表的SPI邏輯地址與物理地址之間的映射關(guān)系，也就是對(duì)映射表存儲(chǔ)區(qū)域14、21內(nèi)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。
[0053]由于映射表存儲(chǔ)區(qū)域21也是NAND Flash存儲(chǔ)器20的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，也存在由于該存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)過多而影響使用壽命的問題，因此損壞均衡模塊33同樣記錄映射表存儲(chǔ)區(qū)域21中各個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)，并且對(duì)映射表存儲(chǔ)區(qū)域21的存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行擦寫操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)該存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)過高的情況下，選擇擦寫次數(shù)最少的區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)。
[0054]控制器12從NAND Flash存儲(chǔ)器20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，接收需要讀取的數(shù)據(jù)的SPI邏輯地址，然后地址映射模塊31將SPI邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址后，根據(jù)該物理地址讀取數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)后，執(zhí)行圖8所示的流程，首先執(zhí)行步驟S21，將NAND Flash存儲(chǔ)器20的數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)緩沖器18，然后執(zhí)行步驟S22，對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。由于向NAND Flash存儲(chǔ)器20寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，對(duì)寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，讀取數(shù)據(jù)后，解碼模塊36根據(jù)解碼密鑰，將數(shù)據(jù)緩沖器18的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。解碼前后的數(shù)據(jù)如圖7所示。最后，控制器12將解碼后的數(shù)據(jù)通過通信接口 16發(fā)送出去，即執(zhí)行步驟S23。
[0055]由于本發(fā)明對(duì)接收的SPI地址轉(zhuǎn)換成NAND Flash存儲(chǔ)器20的物理地址，再將數(shù)據(jù)寫入到NAND Flash存儲(chǔ)器20，通過簡單的查表方式即可以時(shí)間，提高數(shù)據(jù)寫入的效率。此夕卜，由于SPI閃速存儲(chǔ)器首次上電后即屏蔽已經(jīng)損壞的存儲(chǔ)區(qū)域，避免數(shù)據(jù)寫入到已損壞的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)，從而避免數(shù)據(jù)的丟失。另外，由于控制器將控制不同存儲(chǔ)區(qū)域的擦除次數(shù)，避免同一存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)過高，有效延長SPI閃速存儲(chǔ)器的使用壽命。
[0056]當(dāng)然，上述實(shí)施例僅是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可以有更多的變化，例如損壞均衡模塊可以設(shè)定存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)的閾值為固定值，而不是所有存儲(chǔ)區(qū)域的平均值，這樣的改變并不影響本發(fā)明的實(shí)施。
[0057]最后需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，如NAND Flash存儲(chǔ)器劃分的存儲(chǔ)區(qū)域的數(shù)量與大小的改變、編碼與解密方法的改變等變化也應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.8？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法，所述3？1閃速存儲(chǔ)器具有封裝體，所述封裝體內(nèi)封裝有控制器以及與所述控制器電連接的^^0 存儲(chǔ)器，所述控制器的通信接口及電源接口與所述封裝體的引腳連接； 其特征在于，該方法包括: 所述控制器將接收的所述3？1閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址轉(zhuǎn)換成所述^\冊存儲(chǔ)器的物理地址； 所述控制器將接收的數(shù)據(jù)寫入到所述物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域或者從所述物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法，其特征在于: 所述控制器記錄所述^\冊存儲(chǔ)器每一存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)，向所述物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)后，所述控制器更新該物理地址的存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)； 向所述^^0 存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)時(shí)，所述控制器挑選擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法，其特征在于: 所述控制器挑選擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域的步驟包括:向所述物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)前，所述控制器判斷該存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)是否高于閾值，如是，查找擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域的新的物理地址； 向新的物理地址寫入數(shù)據(jù)后，更新所述物理地址與所述邏輯地址的映射關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的3？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法，其特征在于: 所述^^0 存儲(chǔ)器具有映射表存儲(chǔ)區(qū)域，所述控制器向所述映射表存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)前，判斷所述映射表存儲(chǔ)區(qū)域的某一存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)高于閾值時(shí)，查找擦寫次數(shù)最少的所述映射表存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)新的物理地址并向新的物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的3？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法，其特征在于: 所述3？1閃速存儲(chǔ)器首次上電后，所述控制器對(duì)所述^\冊存儲(chǔ)器的所有存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行掃描，屏蔽已損壞的存儲(chǔ)區(qū)域，建立可用存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址與3？1閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址的映射關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所所述的3？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理方法，其特征在于: 所述控制器向所述^^0 存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)前，對(duì)待寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼； 所述控制器讀取所述^^0 存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)后，對(duì)所讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
7.8？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理裝置，所述3？1閃速存儲(chǔ)器具有封裝體，所述封裝體內(nèi)封裝有控制器以及與所述控制器電連接的^^0 存儲(chǔ)器，所述控制器的通信接口及電源接口與所述封裝體的引腳連接； 其特征在于，該裝置包括: 地址映射模塊，將所述控制器接收的所述3？1閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址轉(zhuǎn)換成所述^八冊 存儲(chǔ)器的物理地址； 數(shù)據(jù)讀寫模塊，將所述控制器接收的數(shù)據(jù)寫入到所述物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域或者從所述物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理裝置，其特征在于: 還包括損耗均衡模塊，記錄所述^\冊存儲(chǔ)器每一存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)，向所述物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)后，更新該物理地址的存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)，并在所述^^0 存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)時(shí)，挑選擦寫次數(shù)最少的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的3？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理裝置，其特征在于: 所述損耗均衡模塊還用于判斷所述^^0存儲(chǔ)器的映射表存儲(chǔ)區(qū)域的某一存儲(chǔ)區(qū)域的擦寫次數(shù)高于閾值時(shí)，查找擦寫次數(shù)最少的所述映射表存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)新的物理地址并向新的物理地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的3？1閃速存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫管理裝置，其特征在于: 還包括屏蔽模塊，在所述3？1閃速存儲(chǔ)器首次上電后，對(duì)所述^\冊存儲(chǔ)器的所有存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行掃描，屏蔽已損壞的存儲(chǔ)區(qū)域，建立可用存儲(chǔ)區(qū)域的物理地址與3？1閃速存儲(chǔ)器的邏輯地址的映射關(guān)系。
【文檔編號(hào)】G06F3/06GK104461401SQ201410826825
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】龔成 申請(qǐng)人:珠?；蜆s集成電路科技有限公司