[發明專利]一種SD卡及其工作方法

在審

• 申請號: 201410359841.1
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104102461A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 王剛;張禹瑄;胡瑋通
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/08;G06F11/16
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 田春梅

技術領域

本發明涉及計算機數據存儲技術領域，具體涉及一種SD卡(Secure?Digital?Memory?Card)及其工作方法。

背景技術

傳統上，SD卡被用來存儲各種數據，當用戶用SD卡存儲數據庫類的數據時，每當在數據庫建立或者刪除一條記錄時，有可能是修改該數據庫文件的屬性，如文件大小、最后訪問時間等。這種屬性信息往往被操作系統存儲于SD卡的某塊區域。當數據寫入比較頻繁時，寫入次數可能會超過SD卡的存儲介質NAND?FLASH某塊中某頁(PAGE)的最大寫入次數，即超過芯片設計壽命次數限制，從而導致NAND?FLASH某塊中某頁(PAGE)的損壞，進而導致整個數據文件的失效。類似頻繁改寫屬性的文件還包括：日志文件、磁盤緩存文件等。

發明內容

本發明的目的是提供一種SD卡及其工作方法，在每次SD卡插入上電時，通過統計鐵電存儲器的塊寫入計數器表，準確計算出SD卡中寫入次數最多的5個塊區域，通過鐵電存儲器中備份塊區的5個備份塊替換，保證這些最老的存儲塊在本次運行中不會再次被反復寫入。由于用戶每次使用SD卡寫入情況不同，故此每次SD卡上電，都將重新遍歷一遍塊寫入計數器表，保證備份塊給最急需的最老數據塊使用。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種SD卡，包括SD卡外殼、SDIO接口、高速控制器、鐵電存儲器和NAND?FLASH，所述SDIO接口、高速控制器、鐵電存儲器和NAND?FLASH均位于SD卡外殼內部；SDIO接口通過高速內部數據總線和高速控制器聯接，SDIO接口對外部提供符合SD卡接口電氣規范的數據接口；高速控制器通過地址/數據總線分別與鐵電存儲器、NAND?FLASH聯接，高速控制器負責所有數據的運算和接口邏輯；鐵電存儲器提供計數器功能和頻繁寫入塊替換功能，NAND?FLASH為SD卡的實際存儲介質。

上述鐵電存儲器為帶并行數據/地址總線的鐵電存儲器，其包含塊寫入計數器表和備份塊區兩個區域，塊寫入計數器表占用2*N個字節，每兩個字節代表一個16位計數器值的計數單元，該計數單元的值依次代表N個NAND?FLASH線性塊的每塊的寫入次數，其中，N為正整數。

上述高速控制器為高速MCU，所述NAND?FLASH由大容量與非陣列型FLASH芯片組成，其包含N個存儲塊，每個存儲塊占用M個字節，其中，M和N均為正整數，M*N值等于或者小于NAND?FLASH實際容量大小，M的值為NAND?FLASH最小頁PAGE字節大小的整數倍。

上述SD卡的工作方法，包括如下步驟：

步驟一、SD卡上電，高速控制器開始內部初始化，倍頻高速控制器時鐘為168MHz，初始化內部高速RAM，初始化SDIO從設備接口，高速控制器配置鐵電存儲器的高速地址/數據總線和NAND?FLASH的高速地址/數據總線；

步驟二、遍歷鐵電存儲器的塊寫入計數器表，查找出寫入次數最多的五個塊，并直接記錄對應NAND?FLASH的實際物理起始地址；

步驟三、把NAND?FLASH中五個需要替換塊的最老存儲塊拷貝到鐵電存儲器備份塊區的五個對應備份塊中，拷貝前，先把上次運行后鐵電存儲器的五個備份塊中的數據恢復到鐵電存儲器地址區指向的原始NAND?FLASH存儲塊中；

步驟四、高速控制器重新映射SD卡虛擬地址空間，邏輯上把NAND?FLASH的五個塊映射地址依次替換為鐵電存儲器備份塊區的五個對應備份塊的物理地址；

步驟五、高速控制器通過SDIO接口聯通外部主控設備，接受并執行外部主控設備通過SDIO接口發送的令牌指令；

步驟六、高速控制器解析并運行SDIO接口指令的同時，若遇到對任何塊的寫入指令，則立刻查找鐵電存儲器的塊寫入計數器表中對應的計數單元，并修改對應計數單元中的值，使計數單元中的值加1，如果該計數單元的16位值超過(65535)0XFFFF，則該值不做修改。