基于fat文件系统的nand+flash嵌入式存储模块的设计和实现

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1、基于FAT文件系统的NANDFlash嵌入式存储模块的设计和实现第一章绪论第一章绪论1．1嵌入式存储模块和MCU的研究与应用现状1．1．1嵌入式存储模块的研究与应用现状嵌入式存储模块就是应用在嵌入式系统(EmbeddedSystem)@的存储模块。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可定制，适用于各种应用场合，对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。因此一般选择PROM、EPROM、EEPROM、NORFlash和NANDFlash等存储器件作为嵌入式存储模块的存储介质。PROM(ProgrammableROM)是可编程的R

2、OM，只能被使用者修改一次的只读存储器。它允许使用被称为PROM编程器的硬件将数据写入设备中。在PROM被编程后，它就只能专用那些数据，并不能被再次编程。EPROM(ErasableProgrammableROM)是可擦除可编程ROM。芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时必须要加一定

3、的编程电压(VPP=12m24V，随不同的芯片型号而定)。EPROM芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableROM)是电可擦可编程ROM。EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，但其擦除电压高于正常工作电压。Intel于1988年首先开发出NORflash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM作为嵌入式存储模块中的主要存储介质。紧接着，1989年，东芝公司发表了NANDFlash结构，强调降低每比特的成本并获

4、得更高性能，同时象磁盘一样可以第一章绪论基于FAT文件系统的NANDFlash嵌入式存储模块的设计和实现通过接口轻松升级。从使用的角度看，与传统的PROM、EPROM以及EEPROM相比，Flash擦除操作比较简单，只要在正常的工作电压下，通过接口直接发送命令就能够进行。从存储容量来看，Flash能提供极高的单元密度，并且写入和擦除的速度也很快，特别是NANDFlash，一个Chip的最大的容量达到了16GB。但是，应用NAND的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。在目前的嵌入式系统应用的存储介质中，Flash占有了最大的比重。未来几年随着带硬盘设备数量

5、增长的相对缓和，闪存在便携式媒体播放器中的使用将剧增。相比于硬盘，闪存具有更长电池寿命、更小尺寸、更多灵活封装和更大容量等优势。另外它的故障率也更低。闪存使用的持续增长将不仅限于便携式媒体播放器，在笔记本上的应用也将剧增。Flash从自身的架构来分类的话，可以分为NORFlash和NANDFlash。NORFlash的成本比较高，因为它必须保证其中每一个存储单元(Block)都是可以使用的，它的特性比较稳定，在存储介质的时候不太容易发生位的反转，并且有RAM的接口，存储在其中的代码可以直接执行。由于NORFlash自身架构的原因，其存储密度很难有大的提升，因此很难

6、作为大容量的存储器，而NANDFlash的出现正好弥补了NORFlash的不足。NANDFlash和NORFlash相比，具有更高的存储密度，更长的使用寿命，接口更加简单，但是在其存储数据时会比较容易发生位的翻转，因此通常需要加入一些校验的算法，例如ECC(ErrorCheckingandCorrecting)算法。通过以上分析可以看出，NORFlash和NANDFlash在嵌入式系统中的应用是互补的，NORFlash通常用于代码的存储，NANDFlash通常用于大量数据的存储。1．1。28位MGU的研究与应用现状尽管高端处理器，特别是MCU将成为发展趋势，32位

7、MCU逐步成为人们关注的焦点，但8位MCU也并非止步不前。诸如8051和6811等标准架构的可综合、可配置版本已经能够以可授权的硅IP方式获得，这使8位器件的生存周期远远超过了预想。8位MCU将仍然是汽车工业应用的主力产品。其突出优点是能够以高性价比实现控制功能，从而使消费者享受到智能产品给汽车带来的好处。例如，BMW745i豪2基于FAT文件系统的NANDFlash嵌入式存储模块的设计和实现第一章绪论华轿车就使用了60多个8位MCU。如果依旧停留在八十年代最初设计时的半导体工艺水平(速度约为2MHz)，8位处理器将很快丧失生命力。但可综合MCU的出现使它可以利用

8、最新工艺技