逻辑地址映射 - 基于NAND Flash的闪存转译层设计

　　3.3 逻辑地址映射

　　在与主机批量数据传输时，首先对主机发送的CBW命令解析，从而固件获得主机请求数据传输的LBA，再对LBA地址映射以此获得相应的PBA，然后再执行主机命令。具体方法：首先读取当前总的坏块数FlashBadBlocksCount，如果为0，表示无坏块，LBA就不用映射，直接返回；如果最后一次访问地址与LBA同属于一个块，那么也不用地址映射；如果当前坏块的数量为1，判断LBA块地址与BBI表中坏块地址是否相同，从而决定是否采取地址映射；如果当前坏块的数量不为1，就需要查找BBI表判断是不是含有LBA的块地址，如果存在，则要地址重新映射，如果不存在，就不用重新映射。可以采用二分法查表实现两地址快速比较［4］。

　　3.4 坏块处理

　　对映射后的地址进行写或擦除过程中发现当前块变坏的处理方法：首先查找映射区中的块状态FlashRemapBlockStatus［FLASH_BAD_BLOCKS_REMAP］，寻找可用的映射块。如果50个重映块都被标记为坏或已使用，则程序进入死循环；如果找到可用的映射块，则固件对可能出现坏块的三种情况进行散转：（1）擦除当前块时出错：将当前块地址与可用的重映块地址写入BBI表中，按地址大小排列有利于二分法查表，并返回重映块地址。（2）复制某页从交换区到操作地址时失败：首先获得当前使用的交换块的块地址，然后判断操作地址是在数据存储区还是在重映区。如果在重映区，说明当前操作地址所对应的在数据存储区中的块已经是坏块，并且在这次操作中重映块也变坏，此时就应该标记当前映射块状态为坏，并在重映区中寻找下一个可用重映块，将原来在数据存储区中的块地址与更新后的映射块地址写入BBI表中，并返回新的映射后的地址；如果在数据存储区，就进行第一次重映射，更新坏块表，并且将映射地址返回。然后再完成复制工作。（3）向操作地址写一页数据时出错：将当前地址所在块中的前面页从交换块中相应地址复制到重映块，然后将操作地址所在当前页中的没有写到的数据从交换块中复制，并将缓冲区中的数据重新写到重映射的地址中，并返回重映射地址。函数实现如下：

　　DWORD FlashDealBadBlock（DWORD Addr，DWORD Type）

　　{

　　DWORD i;

　　DWORD RemapBlockAddr;

　　DWORD SwapBlockAddr;

　　while（1）

　　{

　　RemapBlockAddr=FlashGetNewRemapBlock（）;

　　if（RemapBlockAddr==-1）

　　return Addr;

　　switch（Type）

　　{ case 1：

　　goto Exit;

　　break;

　　case 2：

　　SwapBlockAddr=FlashGetCurrentSwapBlock（）;

　　for（i=0;i《（Addr&（FLASH_BLOCK_SIZE-1））/

　　FLASH_PAGE_SIZE+1;i++）

　　{

　　if（0x00==（FlashCopyPage（SwapBlockAddr+

　　i*FLASH_PAGE_SIZE，RemapBlockAddr+

　　i*FLASH_PAGE_SIZE）））

　　goto BadRemapBlock;

　　}

　　goto Exit;

　　break;

　　case 3：

　　SwapBlockAddr=FlashGetCurrentSwapBlock（）;

　　for（i=0;i《（Addr&（FLASH_BLOCK_SIZE-1））/

　　FLASH_PAGE_SIZE;i++）

　　{

　　if（0x00==（FlashCopyPage（SwapBlockAddr+

　　i*FLASH_PAGE_SIZE，RemapBlockAddr+

　　i*FLASH_PAGE_SIZE）））

　　goto BadRemapBlock;

　　}

　　if（0x00==（FlashCopyPage（Addr，RemapBlockAddr+

　　i*FLASH_PAGE_SIZE）））

　　goto BadRemapBlock;

　　goto Exit;

　　break;

　　default：

　　break;

　　}

　　BadRemapBlock： FlashMarkRemapBlockBad

　　（RemapBlockAddr）;

　　}

　　Exit:FlashUpdateBadBlockTable（Addr，RemapBlockAddr）;

　　return RemapBlockAddr+（Addr&（FLASH_BLOCK_SIZE-1））;

　　}

　　3.5 连续读写操作

　　当主机与设备建立批量传输数据连接时，固件通过解析CBW封包获得起始LBA。对该地址进行映射和坏块管理从而获得PBA。设置一个变量，当此变量有效时，表示主机对Flash仍需要读或写数据，直到此变量失效为止。同时将主机上一次读写扇区的地址存入另一个变量，此变量在连续读中作用不大，但在连续写时，通过与上一次写操作地址所在块做比较，判断是否同属一个块，以此决定是不是需要进行地址跨块处理。

　　本文设计了一种针对NAND型的闪存转译层，使NFTL完成地址映射和坏块管理以及连续读写数据的操作。对NAND Flash的分区设计，使块管理结构清晰，有利于固件的开发。本文没有对Flash的ECC校验进行过多的设计，这是因为在实际应用中NAND Flash主要用于存储多媒体数据（图片、语音文件）等，并不会对它进行频繁的写入或擦除操作，而且多媒体文件数据对数据的完整性不敏感［5］，所以不需要对存储在其中的每一位数据进行严格的ECC校验，可以通过另外设计简单的校验方法来代替ECC校验。