基于PNX1501的NandFlash在線燒錄系統(tǒng)

　　目前市場(chǎng)上Flash的存儲(chǔ)空間均以塊為單位進(jìn)行管理，每一塊大小為32頁，每頁包含512字節(jié)的有效數(shù)據(jù)空間和16字節(jié)的Spare空間，其中有效數(shù)據(jù)用來存放實(shí)際數(shù)據(jù)，Spare區(qū)間則用來存放有效數(shù)據(jù)的附加描述信息(ECC，壞塊信息、索引編號(hào)等等)。不同的文件系統(tǒng)有各自不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中最主要的兩部分為ECC和壞塊信息。壞塊信息通常用該塊的第0頁或第1頁的Spare區(qū)第6字節(jié)表示(0xFF為有效，其余為無效)，ECC則是對(duì)全部有效數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的異或校驗(yàn)后得出的校驗(yàn)值，通常為3字節(jié)(512字節(jié)校驗(yàn))或6字節(jié)(256字節(jié)校驗(yàn))。由于制造工藝的原因，Nand-Flash在生產(chǎn)過程中可能會(huì)產(chǎn)生壞塊，而對(duì)于壞塊而言，存儲(chǔ)信息就可能會(huì)丟失，因而不能使用。每塊Flash在出廠時(shí)已經(jīng)把原始的壞塊信息寫入每塊的第0頁和第1頁的Spare區(qū)，在擦除時(shí)一定要先檢查是否為壞塊，否則就會(huì)把壞塊信息一并擦除(再也無法恢復(fù))。此外，為了保證存儲(chǔ)信息的可靠性，在從NandFlash中讀取數(shù)據(jù)時(shí)還可以引入ECC校驗(yàn)，并對(duì)讀取的每頁512字節(jié)數(shù)據(jù)計(jì)算新的ECC，同時(shí)和該頁Spare區(qū)存儲(chǔ)的ECC進(jìn)行比較，這樣，可以糾正1 Bit位翻轉(zhuǎn)，或檢測(cè)2 Bit以上的翻轉(zhuǎn)。

　　本系統(tǒng)中的燒錄文件按照飛利浦的協(xié)議采用6字節(jié)的ECC，由于NandFlash以塊和頁來管理數(shù)據(jù)，因此，對(duì)于PC端，首先應(yīng)將數(shù)據(jù)按照Nand-Flash結(jié)構(gòu)進(jìn)行映射，其代碼如下：

　　之后便可將燒錄文件數(shù)據(jù)填入DataBuf中，每填完512字節(jié)后計(jì)算ECC和其它Spare區(qū)間內(nèi)容，填滿32頁就可開辟新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并掛入鏈表中。

　　PC和DSP通信是該系統(tǒng)的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)時(shí)可以采用消息方式，也可以在接收端DSP的外掛DDR中開辟一段共享區(qū)問，然后由PC直接將數(shù)據(jù)寫入，再發(fā)送命令進(jìn)行燒錄。本系統(tǒng)采用第二種方式。對(duì)于飛利浦公司的DSP而言，該DSP在驅(qū)動(dòng)中已經(jīng)將其全部DDR空間映射到PC的物理空間了，因而可直接在驅(qū)動(dòng)SDK中增加簡(jiǎn)單接口函數(shù)，以將有DSP開辟的共享區(qū)間的地址通過消息方式傳送給PC，這樣，PC就能直接對(duì)該區(qū)問進(jìn)行讀寫了。該操作的具體代碼如下：

　　這樣，當(dāng)DSP接到PC發(fā)送的燒錄命令時(shí)，系統(tǒng)便可讀取共享緩沖區(qū)的內(nèi)容并開始燒錄Flash。其具體的流程如圖2所示，部分函數(shù)源碼如下：

　　設(shè)計(jì)時(shí)的具體時(shí)序可參照芯片資料所提供的時(shí)序電路來控制MMIO寄存器以實(shí)現(xiàn)GPIO的控制，在此不再贅述。需要注意的是，NandFlash在燒錄或擦除過程中，可能會(huì)失敗并產(chǎn)生壞塊。對(duì)于壞塊的處理。不同系統(tǒng)有不同的方法，主要有直接Skip(跳過)和Reserved Block Area (使用保留塊)等，本系統(tǒng)使用前一種方式。此外，為了可靠起見，在時(shí)間允許的情況下還應(yīng)對(duì)燒錄成功的塊數(shù)據(jù)進(jìn)行ECC校驗(yàn)，即讀取全部數(shù)據(jù)來計(jì)算ECC并和燒錄之前計(jì)算的ECC進(jìn)行比較，以判斷是否發(fā)生了位翻轉(zhuǎn)，從而確定燒錄是否正確。如果發(fā)生兩位以上的翻轉(zhuǎn)，則說明該塊燒錄錯(cuò)誤，應(yīng)重新選擇新塊燒錄并將原塊標(biāo)記為壞塊。

　　4 結(jié)束語

　　對(duì)DSP外部Flash編程雖然不是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，但是它在整個(gè)DSP嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程之中卻起著至關(guān)重要的作用，如何方便、快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)引導(dǎo)文件(BootLodaer)和文件系統(tǒng)的燒錄，更是直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)與更新的重要環(huán)節(jié)。通過本系統(tǒng)可以迅速快捷地實(shí)現(xiàn)前期所有啟動(dòng)文件的燒錄，實(shí)際測(cè)試證明：燒錄40 MB的文件系統(tǒng)只需要不到3分鐘，這一點(diǎn)無論從速度上，還是經(jīng)濟(jì)上都優(yōu)于通用編程器件。