NandFlash?ECC校驗原理與實現(xiàn)
時間：2021-08-19 16:23:55
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[導(dǎo)讀]關(guān)注星標公眾號，不錯過精彩內(nèi)容來源|nhczp編排|strongerHuang大家應(yīng)該都在用U盤，而U盤中的存儲芯片就是NandFlash，你買的64G的U盤，實際并沒有64G，其中一個原因就是存在壞塊。因為工藝和其他方面的原因，不能保證NandFlash不存在壞塊，因此就需要“...
關(guān)注 星標公眾號，不錯過精彩內(nèi)容來源 | nhczp編排 | strongerHuang
大家應(yīng)該都在用U盤，而U盤中的存儲芯片就是NandFlash，你買的64G的U盤，實際并沒有64G，其中一個原因就是存在壞塊。
因為工藝和其他方面的原因，不能保證NandFlash不存在壞塊，因此就需要“挑選出壞塊”。
本文就為大家講述一下用于NandFlash的ECC校驗原理與實現(xiàn)。
ECC簡介由于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)中及使用過程中會產(chǎn)生壞塊。為了檢測數(shù)據(jù)的可靠性，在應(yīng)用NAND Flash的系統(tǒng)中一般都會采用一定的壞區(qū)管理策略，而管理壞區(qū)的前提是能比較可靠的進行壞區(qū)檢測。
如果操作時序和電路穩(wěn)定性不存在問題的話，NAND Flash出錯的時候一般不會造成整個Block或是Page不能讀取或是全部出錯，而是整個Page（例如512Bytes）中只有一個或幾個bit出錯。
對數(shù)據(jù)的校驗常用的有奇偶校驗、CRC校驗等，而在NAND Flash處理中，一般使用一種比較專用的校驗——ECC。ECC能糾正單比特錯誤和檢測雙比特錯誤，而且計算速度很快，但對1比特以上的錯誤無法糾正，對2比特以上的錯誤不保證能檢測。
ECC原理ECC一般每256字節(jié)原始數(shù)據(jù)生成3字節(jié)ECC校驗數(shù)據(jù)，這三字節(jié)共24比特分成兩部分：6比特的列校驗和16比特的行校驗，多余的兩個比特置1，如下圖所示：
ECC的列校驗和生成規(guī)則如下圖所示：
用數(shù)學(xué)表達式表示為：
ECC的行校驗和生成規(guī)則如下圖所示：
用數(shù)學(xué)表達式表示為：
當往NAND Flash的page中寫入數(shù)據(jù)的時候，每256字節(jié)我們生成一個ECC校驗和，稱之為原ECC校驗和，保存到PAGE的OOB（out-of-band）數(shù)據(jù)區(qū)中。
當從NAND Flash中讀取數(shù)據(jù)的時候，每256字節(jié)我們生成一個ECC校驗和，稱之為新ECC校驗和。
校驗的時候，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校驗和新ECC校驗和按位異或，若結(jié)果為0，則表示不存在錯（或是出現(xiàn)了ECC無法檢測的錯誤）；若3個字節(jié)異或結(jié)果中存在11個比特位為1，表示存在一個比特錯誤，且可糾正；若3個字節(jié)異或結(jié)果中只存在1個比特位為1，表示OOB區(qū)出錯；其他情況均表示出現(xiàn)了無法糾正的錯誤。
ECC算法的實現(xiàn)這里附上算法代碼：
大家應(yīng)該都在用U盤，而U盤中的存儲芯片就是NandFlash，你買的64G的U盤，實際并沒有64G，其中一個原因就是存在壞塊。
因為工藝和其他方面的原因，不能保證NandFlash不存在壞塊，因此就需要“挑選出壞塊”。
本文就為大家講述一下用于NandFlash的ECC校驗原理與實現(xiàn)。
ECC簡介由于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)中及使用過程中會產(chǎn)生壞塊。為了檢測數(shù)據(jù)的可靠性，在應(yīng)用NAND Flash的系統(tǒng)中一般都會采用一定的壞區(qū)管理策略，而管理壞區(qū)的前提是能比較可靠的進行壞區(qū)檢測。
如果操作時序和電路穩(wěn)定性不存在問題的話，NAND Flash出錯的時候一般不會造成整個Block或是Page不能讀取或是全部出錯，而是整個Page（例如512Bytes）中只有一個或幾個bit出錯。
對數(shù)據(jù)的校驗常用的有奇偶校驗、CRC校驗等，而在NAND Flash處理中，一般使用一種比較專用的校驗——ECC。ECC能糾正單比特錯誤和檢測雙比特錯誤，而且計算速度很快，但對1比特以上的錯誤無法糾正，對2比特以上的錯誤不保證能檢測。
ECC原理ECC一般每256字節(jié)原始數(shù)據(jù)生成3字節(jié)ECC校驗數(shù)據(jù)，這三字節(jié)共24比特分成兩部分：6比特的列校驗和16比特的行校驗，多余的兩個比特置1，如下圖所示：
ECC的列校驗和生成規(guī)則如下圖所示：
用數(shù)學(xué)表達式表示為：
P4=D7( )D6( )D5( )D4 P4`=D3( )D2( )D1( )D0P2=D7( )D6( )D3( )D2 P2`=D5( )D4( )D1( )D0P1=D7( )D5( )D3( )D1 P1`=D6( )D4( )D2( )D0備注：這里( )表示“位異或”操作ECC的行校驗和生成規(guī)則如下圖所示：
用數(shù)學(xué)表達式表示為：
P8 = bit7( )bit6( )bit5( )bit4( )bit3( )bit2( )bit1( )bit0( )P8備注：這里( )表示“位異或”操作當往NAND Flash的page中寫入數(shù)據(jù)的時候，每256字節(jié)我們生成一個ECC校驗和，稱之為原ECC校驗和，保存到PAGE的OOB（out-of-band）數(shù)據(jù)區(qū)中。
當從NAND Flash中讀取數(shù)據(jù)的時候，每256字節(jié)我們生成一個ECC校驗和，稱之為新ECC校驗和。
校驗的時候，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校驗和新ECC校驗和按位異或，若結(jié)果為0，則表示不存在錯（或是出現(xiàn)了ECC無法檢測的錯誤）；若3個字節(jié)異或結(jié)果中存在11個比特位為1，表示存在一個比特錯誤，且可糾正；若3個字節(jié)異或結(jié)果中只存在1個比特位為1，表示OOB區(qū)出錯；其他情況均表示出現(xiàn)了無法糾正的錯誤。
ECC算法的實現(xiàn)這里附上算法代碼：
static const u_char nand_ecc_precalc_table[] = { 0x00, 0x55, 0x56, 0x03, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x03, 0x56, 0x55, 0x00, 0x65, 0x30, 0x33, 0x66, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x66, 0x33, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x30, 0x65, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x65, 0x30, 0x33, 0x66, 0x03, 0x56, 0x55, 0x00, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x00, 0x55, 0x56, 0x03, 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69, 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f, 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a, 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a, 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c, 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69, 0x03, 0x56, 0x55, 0x00, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x00, 0x55, 0x56, 0x03, 0x66, 0x33, 0x30, 0x65, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x65, 0x30, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x33, 0x66, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x66, 0x33, 0x30, 0x65, 0x00, 0x55, 0x56, 0x03, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x03, 0x56, 0x55, 0x00 };
// Creates non-inverted ECC code from line parity static void nand_trans_result(u_char reg2, u_char reg3,u_char *ecc_code) { u_char a, b, i, tmp1, tmp2;
/* Initialize variables */ a = b = 0x80; tmp1 = tmp2 = 0;
/* Calculate first ECC byte */ for (i = 0; i < 4; i ) { if (reg3 
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