flash存储管理子系统的设计与实现

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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛FLASH存储管理子系统的设计与实现123易军曹龙汉周熙（重庆通信学院网络与信息安全教研室重庆400035）[摘要]：本文以TRI公司的基于NORFlash的Flash管理软件FMM为例，详细介绍嵌入式系统中如何根据Flash的物理特性来进行Flash存储管理，并比较与不采用FMM的Flash在性能上的优劣。关键词：嵌入式系统FlashFMMDesignandRealizeofFMMinthee

2、mbeddedsystem123YijunCaolonghanZhouxi（networkandinformationsecuritydepartmentcollegeoftele-communicationinchongqingchongqing400035）Abstract:ThepaperintroducesindetailshowtomanageFlashintheembeddedsystembybasingFlash’sphysicalfeaturessuchFMMwhichismadebyTRI

3、asaexample,andshowsdifferencesbetweenFMMandFlashineveryaspects.Keywords:embeddedsystem;Flash;FMM中图分类号：TN919.2文献标识码：B引言Flash存储器是一种安全、快速的存储体，具有体积小、容量大、成本低、掉电数据不丢失等一系列优点。目前已经逐步取代其它半导体存储元件，成为嵌入式系统中主要数据和程序载体。作为嵌入式系统存储和管理数据的功能单位，Flash存储管理的主要功能是针对Flash自身的物理特性，利用一

4、些特定的算法来提高Flash的使用效率，加快操作速度和管理Flash各单元的使用频率。1.FMM子系统结构介绍:FLASH存储管理一般位于文件系统之下，FLASH底层驱动之上，当不存在文件系统时，可以由应用程序直接使用。FMM以扇区为基本管理单元，FMM上层（为应用程序或者为文件系统）只能看到逻辑扇区。逻辑扇区的总个数为FLASH可分配的虚拟扇区个数，编号从0开始。一个2M的FLASH，如果虚拟扇区大小为516字节，则支持的虚拟扇区个数为4064个，逻辑扇区从0～4063编号。物理扇区是指从FLASH的物理

5、地址开始的扇区编号，每隔一个虚拟扇区大小，编号加1。由于Flash不能像普通磁盘那样进行字节的修改，甚至不能以扇区为单位进行修改；而只能以块为单位进行修改；但如果只是简单将物理扇区和逻辑扇区一一对应，那么如果我们想对扇区修改就必须将整个块的内容都擦除，然后再将修改后的内容回写；势必会造成时间和Flash寿命的损失。因此，建立一个物理扇区号和逻辑扇区号的空间映射表，使逻辑扇区与物理扇区号进行动态的匹配。这样，在修改某个扇区的内容时只要将数据写入一个新的扇区，然后将原扇区标记为DIRTY就可以了。这样，还可以消

6、除频繁修改某个扇区带来的寿命不均的影响。该项目由重庆市自然科学基金资助项目编号：CSTC2006BB2131http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛映射表是建立在内存中的项数为M（扇区总数）的数组，每项占用2字节，用于存放对应的物理扇区号。当某项为空（NULL，用0xffff表示）时，认为该逻辑扇区空闲，未使用。为了实现以扇区为基础的数据管理，FMM首先对Flash中的块内存储空间逻辑上进行了重新定义，每个物理块内部又重新划分成了若干

7、物理扇区。每个物理块内部又重新划分成了若干物理扇区。每个物理扇区由512+4字节=516（0x204）字节组成。512字节为有效数据空间，另外4字节（32位）用于存放逻辑扇区另和当前状态。定义如下：扇区状态逻辑扇区号数字空间4位28位512字节扇区状态有4种，用于进行掉电数据恢复：FREE—空扇区（0xF）；INVALID—扇区数据无效（0xE）；INUSE—扇区数据有效（0xC）；DIRTY—扇区数据无用，可擦除（0x8）。一个物理块为一个基本擦除单位，从0开始编号。其内部包含n个扇区和一个标记。标记指示

8、了下一个被整理的块，如果无下一个被整理的块则标记为0xffffffff。以64K大小的块为例，可以计算出每个块中可以划分出127个扇区；另外，还会有4字节的空间，专门用于标志下一个被整理块。标记为0x80808080，否则为0xffffffff。因此可以得出：物理扇区和绝对地址之间的对应关系：绝对地址=Flash基地址+物理扇区号×0x204+所在块号×4。块号与绝对地址之间的关系：绝对地址=Flash基地址+所