nand flash壞塊管理OOB,BBT,ECC  

0.NAND的操作管理方式

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    NAND FLASH的管理方式：以三星FLAHS為例，一片Nand flash為一個(gè)設(shè)備(device)，1 (Device) = xxxx (Blocks)，1 (Block) = xxxx (Pages)，1(Page) =528 (Bytes) = 數(shù)據(jù)塊大小(512Bytes) + OOB 塊大小(16Bytes，除OOB第六字節(jié)外，通常至少把OOB的前3個(gè)字節(jié)存放Nand Flash硬件ECC碼)。

1.為什么會(huì)出現(xiàn)壞塊
   由于NAND Flash的工藝不能保證NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在NAND的生產(chǎn)中及使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生壞塊。壞塊的特性是：當(dāng)編程/擦除這個(gè)塊時(shí)，會(huì)造成Page Program和Block Erase操作時(shí)的錯(cuò)誤，相應(yīng)地反映到Status Register的相應(yīng)位。

2.壞塊的分類
  總體上，壞塊可以分為兩大類：（1）固有壞塊：這是生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的壞塊，一般芯片原廠都會(huì)在出廠時(shí)都會(huì)將每個(gè)壞塊第一個(gè)page的spare area的第6個(gè)byte標(biāo)記為不等于0xff的值。（2）使用壞塊：這是在NAND Flash使用過(guò)程中，如果Block Erase或者Page Program錯(cuò)誤，就可以簡(jiǎn)單地將這個(gè)塊作為壞塊來(lái)處理，這個(gè)時(shí)候需要把壞塊標(biāo)記起來(lái)。為了和固有壞塊信息保持一致，將新發(fā)現(xiàn)的壞塊的第一個(gè)page的 spare area的第6個(gè)Byte標(biāo)記為非0xff的值。

3.壞塊管理
   根據(jù)上面的這些敘述，可以了解NAND Flash出廠時(shí)在spare area中已經(jīng)反映出了壞塊信息，因此，如果在擦除一個(gè)塊之前，一定要先check一下第一頁(yè)的spare area的第6個(gè)byte是否是0xff，如果是就證明這是一個(gè)好塊，可以擦除；如果是非0xff，那么就不能擦除，以免將壞塊標(biāo)記擦掉。當(dāng)然，這樣處理可能會(huì)犯一個(gè)錯(cuò)誤―――“錯(cuò)殺偽壞塊”，因?yàn)樵谛酒僮鬟^(guò)程中可能由于電壓不穩(wěn)定等偶然因素會(huì)造成NAND操作的錯(cuò)誤。但是，為了數(shù)據(jù)的可靠性及軟件設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化，還是需要遵照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

     可以用BBT：bad block table，即壞塊表來(lái)進(jìn)行管理。各家對(duì)nand的壞塊管理方法都有差異。比如專門用nand做存儲(chǔ)的，會(huì)把bbt放到block0，因?yàn)榈?塊一定是好的塊。但是如果nand本身被用來(lái)boot，那么第0塊就要存放程序，不能放bbt了。有的把bbt放到最后一塊，當(dāng)然，這一塊堅(jiān)決不能為壞塊。bbt的大小跟nand大小有關(guān)，nand越大，需要的bbt也就越大。
4.壞塊糾正

     ECC：NAND Flash出錯(cuò)的時(shí)候一般不會(huì)造成整個(gè)Block或是Page不能讀取或是全部出錯(cuò)，而是整個(gè)Page（例如512Bytes）中只有一個(gè)或幾個(gè)bit出錯(cuò)。一般使用一種比較專用的校驗(yàn)——ECC。ECC能糾正單比特錯(cuò)誤和檢測(cè)雙比特錯(cuò)誤，而且計(jì)算速度很快，但對(duì)1比特以上的錯(cuò)誤無(wú)法糾正，對(duì)2比特以上的錯(cuò)誤不保證能檢測(cè)。
      ECC一般每256字節(jié)原始數(shù)據(jù)生成3字節(jié)ECC校驗(yàn)數(shù)據(jù)，這三字節(jié)共24比特分成兩部分：6比特的列校驗(yàn)和16比特的行校驗(yàn)，多余的兩個(gè)比特置1。（512生成兩組ECC？）
      當(dāng)往NAND Flash的page中寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，每256字節(jié)我們生成一個(gè)ECC校驗(yàn)和，稱之為原ECC校驗(yàn)和，保存到PAGE的OOB（out-of-band）數(shù)據(jù)區(qū)中。其位置就是eccpos[]。校驗(yàn)的時(shí)候，根據(jù)上述ECC生成原理不難推斷：將從OOB區(qū)中讀出的原ECC校驗(yàn)和新ECC校驗(yàn)和按位異或，若結(jié)果為0，則表示不存在錯(cuò)（或是出現(xiàn)了ECC無(wú)法檢測(cè)的錯(cuò)誤）；若3個(gè)字節(jié)異或結(jié)果中存在11個(gè)比特位為1，表示存在一個(gè)比特錯(cuò)誤，且可糾正；若3個(gè)字節(jié)異或結(jié)果中只存在1個(gè)比特位為1，表示OOB區(qū)出錯(cuò)；其他情況均表示出現(xiàn)了無(wú)法糾正的錯(cuò)誤。
5.補(bǔ)充
（1）需要對(duì)前面由于Page Program錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)的壞塊進(jìn)行一下特別說(shuō)明。如果在對(duì)一個(gè)塊的某個(gè)page進(jìn)行編程的時(shí)候發(fā)生了錯(cuò)誤就要把這個(gè)塊標(biāo)記為壞塊，首先就要把塊里其他好的面的內(nèi)容備份到另外一個(gè)空的好塊里面，然后，把這個(gè)塊標(biāo)記為壞塊。當(dāng)然，這可能會(huì)犯“錯(cuò)殺”之誤，一個(gè)補(bǔ)救的辦法，就是在進(jìn)行完塊備份之后，再將這個(gè)壞塊擦除一遍，如果Block Erase發(fā)生錯(cuò)誤，那就證明這個(gè)塊是個(gè)真正的壞塊，那就毫不猶豫地將它打個(gè)“戳”吧！
（2）可能有人會(huì)問(wèn)，為什么要使用每個(gè)塊第一頁(yè)的spare area的第六個(gè)byte作為壞塊標(biāo)記。這是NAND Flash生產(chǎn)商的默認(rèn)約定，你可以看到Samsung,Toshiba,STMicroelectronics都是使用這個(gè)Byte作為壞塊標(biāo)記的。

    （3）為什么好塊用0xff來(lái)標(biāo)記？因?yàn)镹and Flash的擦除即是將相應(yīng)塊的位全部變?yōu)?，寫操作時(shí)只能把芯片每一位(bit)只能從1變?yōu)?，而不能從0變?yōu)?。0XFF這個(gè)值就是標(biāo)識(shí)擦除成功，是好塊。

文章名稱：nandflash壞塊管理OOB,BBT,ECC-創(chuàng)新互聯(lián)
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