0 引言

嵌入式系統(tǒng)主要由微處理器、存儲設(shè)備、總線標準、I/O外設(shè)等幾大部分構(gòu)成。隨著制造工藝的成熟和體系結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，如今無論面向低端應(yīng)用還是高端應(yīng)用，從8 位到64 位，都有很大的選擇范圍，能夠很好的完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息處理?，F(xiàn)在需要的更多的是如何有效的存儲和管理越來越多的數(shù)據(jù)，隨著對大容量存儲需求的日益迫切，NAND Flash因為其自身的特點成為了嵌入式設(shè)備，特別是消費類手持嵌入式設(shè)備的最主要存儲解決方案。目前針對NAND Flash 的研究主要集中在硬件和軟件兩大塊，硬件方面的研究主要希望盡一步加大存儲容量，提高讀寫速度及數(shù)據(jù)可靠性，降低制造成本，統(tǒng)一各廠家的標準等；軟件方面的研究主要集中在如何實現(xiàn)一個更優(yōu)秀NAND Flash 的驅(qū)動程序。NAND Flash的驅(qū)動程序中牽涉到很多問題，比如如何更好的進行垃圾收集，負載均衡，壞塊管理等等。本文主要介紹我們的NANDFlash 存儲系統(tǒng)的驅(qū)動程序設(shè)計，主要是基于Linux 操作系統(tǒng)。

1 NAND Flash 存儲系統(tǒng)的總體設(shè)計
NAND Flash 存儲系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)如圖1 所示。它由用戶層、內(nèi)核層與硬件層組成：用戶層就是直接與用戶聯(lián)系，實際對存儲器提出讀寫請求的應(yīng)用程序，比如cp、rm 等命令，比如對存儲器有讀寫請求的應(yīng)用程序；內(nèi)核層主要包括文件系統(tǒng)，比如EXT3、EXT2、FAT32 等文件系統(tǒng)，由于我們在接下來的塊設(shè)備層中實現(xiàn)了閃存翻譯層(FTL)，所以文件系統(tǒng)可以采用任何通用的文件系統(tǒng)，而不需要采用特殊的針對NAND Flash 的文件系統(tǒng)，比如JFFS2 等，塊設(shè)備驅(qū)動層，主要實現(xiàn)統(tǒng)一的Linux 塊設(shè)備驅(qū)動，主要完成塊設(shè)備注冊、定義塊設(shè)備操作、請求處理等工作，NAND Flash 設(shè)備驅(qū)動層，在這里NAND Flash設(shè)備驅(qū)動又分為FTL(flash translation layer)層與LLD(low leveldriver)層，由于NAND Flash 是一個特殊的存儲設(shè)備，具有自身的特點，不同于一般的塊設(shè)備，所以需要FTL層來進行一個轉(zhuǎn)換和翻譯的功能，使得上層可以像對一般塊設(shè)備進行操作那樣來對NAND Flash 進行操作，使得NAND Flash 的特殊性對于FTL 層以上是透明的不可見的，LLD 層主要用來直接驅(qū)動控制器來完成底層的具體操作，例如最基本的頁讀、頁寫、塊擦除等操作；硬件層由NAND Flash 控制器和具體的NAND Flash 芯片構(gòu)成。

嵌入式設(shè)備NANDFlash存儲系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf