NAND Flash嵌入式存储：FTL与坏块管理

本文主要分析了NAND Flash嵌入式存储系统的结构，探讨了NAND Flash与NOR Flash的区别，以及在NAND Flash中应用FAT文件系统所面临的挑战和解决方案——FTL（Flash Translation Layer）。同时，文章还讨论了NAND Flash存储系统中的坏块管理策略，并介绍了设计思路，包括如何在NAND Flash驱动层实现坏块管理和连续数据读取。 NAND Flash和NOR Flash是两种常见的非易失性存储技术。NAND Flash因其大容量、高速读写、小芯片面积、高单元密度、快速擦除和低成本的优势，成为大量数据存储的理想选择，尤其是在嵌入式系统中。而NOR Flash虽然在代码执行方面表现优越，但在容量和成本上不如NAND Flash。 由于Windows系统普遍支持FAT文件系统，但在NAND Flash这样的非块设备上直接使用FAT文件系统会遇到问题。为了解决这个问题，FTL被引入，它在闪存和文件系统之间建立了一个桥梁，通过映射逻辑地址到物理地址来处理NAND Flash的特性，如坏块管理和块擦写均衡，确保系统兼容性和稳定性。 在NAND Flash的嵌入式存储系统设计中，坏块管理是一个关键环节。由于NAND Flash在生产和使用过程中会出现坏块，需要设计策略来分散这些操作，以延长设备寿命。通常，驱动程序会分为三层：硬件操作接口、坏块管理和块模拟。坏块管理可以由驱动层或者上层文件系统来处理，各有优缺点。驱动层内的坏块管理，如NFTL（NAND Flash Translation Layer），可以提供更好的可移植性和独立性。 本文以Samsung的16MB×8bit NAND Flash K9F2808U0C为例，设计了一种在NFTL基础上实现坏块管理和连续数据读取的方法。设计思想包括对闪存空间的合理划分，以优化数据分布和访问效率。 NAND Flash嵌入式存储系统的设计是一个复杂的工程，涉及到硬件接口、文件系统兼容性、坏块管理等多个层面。通过FTL等技术，可以克服NAND Flash的固有挑战，实现高效、可靠的存储解决方案。