#include "ftl.h" #include "string.h" #include "stdlib.h" #include "nand.h" #include "debug.h" ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途 //ALIENTEK STM32开发板 //NAND FLASH FTL层算法代码 //正点原子@ALIENTEK //技术论坛:www.openedv.com //创建日期:2016/1/15 //版本：V1.3 //版权所有，盗版必究。 //Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2014-2024 //All rights reserved //******************************************************************************** //升级说明 //V1.1 20160124 //修改FTL_CopyAndWriteToBlock和FTL_WriteSectors函数,提高非0XFF时的写入速度. //V1.2 20160520 //1,修改FTL_ReadSectors,增加ECC出错判断,检测坏块处理,并增加多块连读,提高速度 //2,新增FTL_BlockCompare和FTL_SearchBadBlock函数,用于搜寻坏块 //3,修改FTL_Format坏块检测方式,增加FTL_USE_BAD_BLOCK_SEARCH宏 //V1.3 20160530 //修改当1bit ECC错误出现时，读取2次，来确认1bit 错误，以防错误的修改数据 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //每个块,第一个page的spare区,前四个字节的含义: //第一个字节,表示该块是否是坏块:0XFF,正常块;其他值,坏块. //第二个字节,表示该块是否被用过:0XFF,没有写过数据;0XCC,写过数据了. //第三和第四个字节,表示该块所属的逻辑块编号. //每个page,spare区16字节以后的字节含义: //第十六字节开始,后续每4个字节用于存储一个扇区(大小:NAND_ECC_SECTOR_SIZE)的ECC值,用于ECC校验 #define mymalloc(a,b) malloc(b) #define myfree(a,b) free(b) #define printf DBG_LOG //FTL层初始化 //返回值:0,正常 // 其他,失败 u8 FTL_Init(void) { u8 temp; if(NAND_Init())return 1; //初始化NAND FLASH if(nand_dev.lut)myfree(SRAMIN,nand_dev.lut); nand_dev.lut=mymalloc(SRAMIN,(nand_dev.block_totalnum)*2); //给LUT表申请内存 memset(nand_dev.lut,0,nand_dev.block_totalnum*2); //全部清理 if(!nand_dev.lut)return 1; //内存申请失败 temp=FTL_CreateLUT(1); if(temp) { printf("format nand flash...\r\n"); temp=FTL_Format(); //格式化NAND if(temp) { printf("format failed!\r\n"); return 2; } }else //创建LUT表成功 { printf("total block num:%d\r\n",nand_dev.block_totalnum); printf("good block num:%d\r\n",nand_dev.good_blocknum); printf("valid block num:%d\r\n",nand_dev.valid_blocknum); } return 0; } //标记某一个块为坏块 //blocknum:块编号,范围:0~(block_totalnum-1) void FTL_BadBlockMark(u32 blocknum) { u32 temp=0XAAAAAAAA;//坏块标记mark,任意值都OK,只要不是0XFF.这里写前4个字节,方便FTL_FindUnusedBlock函数检查坏块.(不检查备份区,以提高速度) NAND_WriteSpare(blocknum*nand_dev.block_pagenum,0,(u8*)&temp,4); //在第一个page的spare区,第一个字节做坏块标记(前4个字节都写) NAND_WriteSpare(blocknum*nand_dev.block_pagenum+1,0,(u8*)&temp,4); //在第二个page的spare区,第一个字节做坏块标记(备份用,前4个字节都写) } //检查某一块是否是坏块 //blocknum:块编号,范围:0~(block_totalnum-1) //返回值:0,好块 // 其他,坏块 u8 FTL_CheckBadBlock(u32 blocknum) { u8 flag=0; NAND_ReadSpare(blocknum*nand_dev.block_pagenum,0,&flag,1);//读取坏块标志 if(flag==0XFF)//好块?,读取备份区坏块标记 { NAND_ReadSpare(blocknum*nand_dev.block_pagenum+1,0,&flag,1);//读取备份区坏块标志 if(flag==0XFF)return 0; //好块 else return 1; //坏块 } return 2; } //标记某一个块已经使用 //blocknum:块编号,范围:0~(block_totalnum-1) //返回值:0,成功 // 其他,失败 u8 FTL_UsedBlockMark(u32 blocknum) { u8 Usedflag=0XCC; u8 temp=0; temp=NAND_WriteSpare(blocknum*nand_dev.block_pagenum,1,(u8*)&Usedflag,1);//写入块已经被使用标志 return temp; } //从给定的块开始找到往前找到一个未被使用的块(指定奇数/偶数) //sblock:开始块,范围:0~(block_totalnum-1) //flag:0,偶数快;1,奇数块. //返回值:0XFFFFFFFF,失败 // 其他值,未使用块号 u32 FTL_FindUnusedBlock(u32 sblock,u8 flag) { u32 temp=0; u32 blocknum=0; for(blocknum=sblock+1;blocknum>0;blocknum--) { if(((blocknum-1)%2)==flag)//奇偶合格,才检测 { NAND_ReadSpare((blocknum-1)*nand_dev.block_pagenum,0,(u8*)&temp,4);//读块是否被使用标记 if(temp==0XFFFFFFFF)return(blocknum-1);//找到一个空块,返回块编号 } } return 0XFFFFFFFF; //未找到空余块 } //查找与给定块在同一个plane内的未使用的块 //sblock：给定块,范围:0~(block_totalnum-1) //返回值:0XFFFFFFFF,失败 // 其他值,未使用块号 u32 FTL_FindSamePlaneUnusedBlock(u32 sblock) { static u32 curblock=0XFFFFFFFF; u32 unusedblock=0; if(curblock>(nand_dev.block_totalnum-1))curblock=nand_dev.block_totalnum-1;//超出范围了,强制从最后一个块开始 unusedblock=FTL_FindUnusedBlock(curblock,sblock%2); //从当前块,开始,向前查找空余块 if(unusedblock==0XFFFFFFFF&&curblock<(nand_dev.block_totalnum-1)) //未找到,且不是从最末尾开始找的 { curblock=nand_dev.block_totalnum-1; //强制从最后一个块开始 unusedblock=FTL_FindUnusedBlock(curblock,sblock%2); //从最末尾开始,重新找一遍 } if(unusedblock==0XFFFFFFFF)return 0XFFFFFFFF; //找不到空闲block curblock=unusedblock; //当前块号等于未使用块编号.下次则从此处开始查找 return unusedblock; //返回找到的空闲block } //将一个块的数据拷贝到另一块,并且可以写入数据 //Source_PageNo:要写入数据的页地址,范围:0~(block_pagenum*block_totalnum-1) //ColNum:要写入的列开始地址(也就是页内地址),范围:0~(page_totalsize-1) //pBuffer:要写入的数据 //NumByteToWrite:要写入的字节数，该值不能超过块内剩余容量大小 //返回值:0,成功 // 其他,失败 u8 FTL_CopyAndWriteToBlock(u32 Source_PageNum,u16 ColNum,u8 *pBuffer,u32 NumByteToWrite) { u16 i=0,temp=0,wrlen; u32 source_block=0,pageoffset=0; u32 unusedblock=0; source_block=Source_PageNum/nand_dev.block_pagenum; //获得页所在的块号 pageoffset=Source_PageNum%nand_dev.block_pagenum; //获得页在所在块内的偏移 retry: unusedblock=FTL_FindSamePlaneUnusedBlock(source_block);//查找与源块在一个plane的未使用块 if(unusedblock>nand_dev.block_totalnum)return 1; //当找到的空余块号大于块总数量的话肯定是出错了 for(i=0;i=pageoffset&&NumByteToWrite) //数据要写入到当前页 { if(NumByteToWrite>(nand_dev.page_mainsize-ColNum))//要写入的数据,超过了当前页的剩余数据 { wrlen=nand_dev.page_mainsize-ColNum; //写入长度等于当前页剩余数据长度 }else wrlen=NumByteToWrite; //写入全部数据 temp=NAND_CopyPageWithWrite(source_block*nand_dev.block_pagenum+i,unusedblock*nand_dev.block_pagenum+i,ColNum,pBuffer,wrlen); ColNum=0; //列地址归零 pBuffer+=wrlen; //写地址偏移 NumByteToWrite-=wrlen; //写入数据减少 }else //无数据写入,直接拷贝即可 { temp=NAND_CopyPageWithoutWrite(source_block*nand_dev.block_pagenum+i,unusedblock*nand_dev.block_pagenum+i); } if(temp) //返回值非零,当坏块处理 { FTL_BadBlockMark(unusedblock); //标记为坏块 FTL_CreateLUT(1); //重建LUT表 goto retry; } } if(i==nand_dev.block_pagenum) //拷贝完成 { FTL_UsedBlockMark(unusedblock); //标记块已经使用 NAND_EraseBlock(source_block); //擦除源块 //printf("\r\ncopy block %d to block %d\r\n",source_block,unusedblock);//打印调试信息 for(i=0;inand_dev.valid_blocknum)return 0XFFFF; PBNNo=nand_dev.lut[LBNNum]; return PBNNo; } //写扇区(支持多扇区写)，FATFS文件系统使用 //pBuffer:要写入的数据 //SectorNo:起始扇区号 //SectorSize:扇区大小(不能大于NAND_ECC_SECTOR_SIZE定义的大小,否则会出错!!) //SectorCount:要写入的扇区数量 //返回值:0,成功 // 其他,失败 u8 FTL_WriteSectors(u8 *pBuffer,u32 SectorNo,u16 SectorSize,u32 SectorCount) { u8 flag=0; u16 temp; u32 i=0; u16 wsecs; //写页大小 u32 wlen; //写入长度 u32 LBNNo; //逻辑块号 u32 PBNNo; //物理块号 u32 PhyPageNo; //物理页号 u32 PageOffset; //页内偏移地址 u32 BlockOffset;//块内偏移地址 u32 markdpbn=0XFFFFFFFF; //标记了的物理块编号 for(i=0;i=nand_dev.block_totalnum)return 1; //物理块号大于NAND FLASH的总块数,则失败. BlockOffset=((SectorNo+i)%(nand_dev.block_pagenum*(nand_dev.page_mainsize/SectorSize)))*SectorSize;//计算块内偏移 PhyPageNo=PBNNo*nand_dev.block_pagenum+BlockOffset/nand_dev.page_mainsize; //计算出物理页号 PageOffset=BlockOffset%nand_dev.page_mainsize; //计算出页内偏移地址 temp=nand_dev.page_mainsize-PageOffset; //page内剩余字节数 temp/=SectorSize; //可以连续写入的sector数 wsecs=SectorCount-i; //还剩多少个sector要写 if(wsecs>=temp)wsecs=temp; //大于可连续写入的sector数,则写入temp个扇区 wlen=wsecs*SectorSize; //每次写wsecs个sector //读出写入大小的内容判断是否全为0XFF flag=NAND_ReadPageComp(PhyPageNo,PageOffset,0XFFFFFFFF,wlen/4,&temp); //读一个wlen/4大小个数据,并与0XFFFFFFFF对比 if(flag)return 2; //读写错误，坏块 if(temp==(wlen/4)) flag=NAND_WritePage(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,wlen); //全为0XFF,可以直接写数据 else flag=1; //不全是0XFF,则另作处理 if(flag==0&&(markdpbn!=PBNNo)) //全是0XFF,且写入成功,且标记了的物理块与当前物理块不同 { flag=FTL_UsedBlockMark(PBNNo); //标记此块已经使用 markdpbn=PBNNo; //标记完成,标记块=当前块,防止重复标记 } if(flag)//不全为0XFF/标记失败，将数据写到另一个块 { temp=((u32)nand_dev.block_pagenum*nand_dev.page_mainsize-BlockOffset)/SectorSize;//计算整个block还剩下多少个SECTOR可以写入 wsecs=SectorCount-i; //还剩多少个sector要写 if(wsecs>=temp)wsecs=temp; //大于可连续写入的sector数,则写入temp个扇区 wlen=wsecs*SectorSize; //每次写wsecs个sector flag=FTL_CopyAndWriteToBlock(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,wlen);//拷贝到另外一个block,并写入数据 if(flag)return 3;//失败 } i+=wsecs-1; pBuffer+=wlen;//数据缓冲区指针偏移 } return 0; } //读扇区(支持多扇区读)，FATFS文件系统使用 //pBuffer:数据缓存区 //SectorNo:起始扇区号 //SectorSize:扇区大小 //SectorCount:要写入的扇区数量 //返回值:0,成功 // 其他,失败 u8 FTL_ReadSectors(u8 *pBuffer,u32 SectorNo,u16 SectorSize,u32 SectorCount) { u8 flag=0; u16 rsecs; //单次读取页数 u32 i=0; u32 LBNNo; //逻辑块号 u32 PBNNo; //物理块号 u32 PhyPageNo; //物理页号 u32 PageOffset; //页内偏移地址 u32 BlockOffset;//块内偏移地址 for(i=0;i=nand_dev.block_totalnum)return 1; //物理块号大于NAND FLASH的总块数,则失败. BlockOffset=((SectorNo+i)%(nand_dev.block_pagenum*(nand_dev.page_mainsize/SectorSize)))*SectorSize;//计算块内偏移 PhyPageNo=PBNNo*nand_dev.block_pagenum+BlockOffset/nand_dev.page_mainsize; //计算出物理页号 PageOffset=BlockOffset%nand_dev.page_mainsize; //计算出页内偏移地址 rsecs=(nand_dev.page_mainsize-PageOffset)/SectorSize; //计算一次最多可以读取多少页 if(rsecs>(SectorCount-i))rsecs=SectorCount-i; //最多不能超过SectorCount-i flag=NAND_ReadPage(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,rsecs*SectorSize); //读取数据 if(flag==NSTA_ECC1BITERR) //对于1bit ecc错误,可能为坏块 { flag=NAND_ReadPage(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,rsecs*SectorSize); //重读数据,再次确认 if(flag==NSTA_ECC1BITERR) { FTL_CopyAndWriteToBlock(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,rsecs*SectorSize); //搬运数据 flag=FTL_BlockCompare(PhyPageNo/nand_dev.block_pagenum,0XFFFFFFFF); //全1检查,确认是否为坏块 if(flag==0) { flag=FTL_BlockCompare(PhyPageNo/nand_dev.block_pagenum,0X00); //全0检查,确认是否为坏块 NAND_EraseBlock(PhyPageNo/nand_dev.block_pagenum); //检测完成后,擦除这个块 } if(flag) //全0/全1检查出错,肯定是坏块了. { FTL_BadBlockMark(PhyPageNo/nand_dev.block_pagenum); //标记为坏块 FTL_CreateLUT(1); //重建LUT表 } flag=0; } } if(flag==NSTA_ECC2BITERR)flag=0; //2bit ecc错误,不处理(可能是初次写入数据导致的) if(flag)return 2; //失败 pBuffer+=SectorSize*rsecs; //数据缓冲区指针偏移 i+=rsecs-1; } return 0; } //重新创建LUT表 //mode:0,仅检查第一个坏块标记 // 1,两个坏块标记都要检查(备份区也要检查) //返回值:0,成功 // 其他,失败 u8 FTL_CreateLUT(u8 mode) { u32 i; u8 buf[4]; u32 LBNnum=0; //逻辑块号 for(i=0;i=nand_dev.block_totalnum) { nand_dev.valid_blocknum=i; break; } } if(nand_dev.valid_blocknum<100)return 2; //有效块数小于100,有问题.需要重新格式化 return 0; //LUT表创建完成 } //FTL整个Block与某个数据对比 //blockx:block编号 //cmpval:要与之对比的值 //返回值:0,检查成功,全部相等 // 1,检查失败,有不相等的情况 u8 FTL_BlockCompare(u32 blockx,u32 cmpval) { u8 res; u16 i,j,k; for(i=0;i<3;i++)//允许3次机会 { for(j=0;j