[發明專利]Flash存儲器的數據存儲結構及其數據操作方式

有效

• 申請號: 201110008672.3
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號: CN102081577A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 莊宗輝;黃希煌;鐘可華;陳從華;潘勝
• 申請（專利權）人: 廈門雅迅網絡股份有限公司
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06;G06F11/08
• 代理公司: 廈門市誠得知識產權代理事務所 35209
• 代理人: 黃典湘

技術領域

本發明涉及電子存儲器領域，尤其涉及Flash存儲器(閃存)領域。

背景技術

對于嵌入式設備而言，閃存(Flash)是很常見的一種存儲媒介。隨著GPS應用的普及，各種基于GPS的應用開發層出不窮。GPS監控車載終端是目前GPS在汽車行業廣泛應用的一種電子產品，常用于汽車防盜、監控、定位、位置查詢、黑匣子、調度等功能。從本質上來講，GPS監控車載終端也是一款嵌入式設備，它同樣需要有CPU，內存，I/O口，存儲媒介等部件。故，GPS監控車載終端的存儲媒介亦多是采用Flash存儲器。

由于車載GPS監控終端工作環境非常惡劣，經常有電火花、電磁干擾、汽車電源不穩、高溫環境等各種外部因素的影響，導致監控終端異常斷電，異常復位，造成數據存儲破壞、丟失等問題。高溫環境下，還會導致Flash器件飽受位交換現象的困擾，造成數據錯誤。因此，在設計數據存儲時，必須要充分考慮這些因素的影響，使數據存儲具有抗掉電性，抗干擾，自糾錯能力，穩定可靠。

Flash存儲器進行數據存儲設計時，還要考慮一些Flash的特性。Flash存儲器不能對單個字節進行擦除，最小的擦除單位是一個塊(Block)，有時也稱為扇區(Sector)。任何Flash存儲器的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行。所以大多數情況下，在進行寫入操作之前必須先執行擦除。但Flash芯片的壽命是有限的，通常NAND?flash中每個Block的最大擦寫次數是一百萬次，而NOR?flash的擦寫次數是十萬次。如果某個Block擦除次數超過壽命次數，容易導致出現壞塊甚至整塊Flash報廢。所謂壞塊并不是整個Block都壞了，可能只是塊中一位或某幾位損壞。

而已有的Flash存儲器的數據存儲結構及其數據操作方式默認是比較簡單的，直接對Flash存儲器中的塊(Block)依次刪除和寫入。因此，常常對排在前面的塊(Block)和頁面(Page)頻繁進行刪除和寫入，而排在后面的塊(Block)和頁面(Page)則相對空閑。即，Flash存儲器中的各塊(Block)的使用頻率是不一致的。因而，往往容易產生壞塊而影響Flash的使用壽命。

所以，數據存儲設計時還需要考慮Flash的損耗平衡，即要考慮Flash所有塊(Block)都能均勻被使用，而不是某一個塊一直被讀寫，而別的塊則空閑著，有效延長Flash的壽命。如果不幸發生物理壞塊，必須保證該塊不能繼續被使用，這時需要考慮壞塊處理機制。

此外，已有的Flash存儲器的數據存儲結構及其數據操作方式的設計也往往沒有考慮到抗掉電處理和數據校驗(ECC)處理機制。

發明內容

因此，針對上述所言的已有技術的不足，本發明提出一種優化的Flash存儲器的數據存儲結構及其數據操作的控制方式，在讀寫操作中對Flash存儲進行均衡處理，及進行抗掉電處理和數據校驗(ECC)處理機制設計，避免了上述缺陷的產生。

本發明采用如下技術方案：

Flash存儲器的數據存儲結構，其每個頁面(Page)的存儲單位內包括存儲數據的數據存儲空間和一備用空間。其中，所述的備用空間的被定義為以下幾部分：

文件名稱(FileID)記錄區，用于存放文件名稱(FileID)數據；

頁面名稱(PageID)記錄區，用于存放頁面名稱(PageID)數據；

頁面存儲狀態記錄區，用于存放頁面存儲狀態位(Page?status)數據和塊存儲狀態位(Block?status)數據；

頁面狀態(TAG)記錄區，用于存放頁面系列號(Page?Serial)數據和頁面數據長度(Pagedatalen)數據；

塊擦除次數記錄區，用于存放塊(Block)的擦除次數數據；

數據校驗碼(ECC)記錄區，用于存放數據校驗碼(ECC，Error?Correction?Code)數據。

對如上所述的Flash存儲器的數據存儲結構進行數據操作方式，具體是：包括系統初始化步驟和數據操作步驟；

其中，系統初始化步驟包括：

步驟a：獲取Flash存儲器的各種硬件參數；

步驟b：遍歷掃描Flash存儲器的每個頁面(Page)的存儲單位內的備份空間，通過讀取頁面存儲狀態記錄區內的塊存儲狀態位(Block?status)數據判斷該頁面(Page)是不是壞塊，如果是壞塊，再次進行壞塊判定確認，如果仍是壞塊，則標識此塊為壞塊后停止對此頁面所屬的塊(Block)中其他頁面(Page)的掃描，進入到下一個塊(Block)的頁面的掃描；