基于NAND Flash的CPU安全启动设计与实现

NAND Flash存储器以其容量大、成本低和速度快的优势,在嵌入式系统中得到广泛的应用。但是,由于NAND Flash固有的器件特性,必须要有驱动才能对其进行读写,存储于其上的代码不能直接执行,因此其并不适合作为系统启动代码的存储介质。一般采用NOR Flash存储启动代码并直接执行,然后再引导存储于NAND Flash中的操作系统镜像,这增大了系统成本和功耗。设计并实现了一种基于NAND Flash的CPU安全启动方法。该方法首先通过软硬件结合的方式,在片内NAND Flash控制器中增加块映射表结构,并由NAND Flash中第1块空间存储的代码进行好块寻找和块映射表填写,使NAND Flash的一部分存储空间可以直接映射为硬件可访问的内存空间,从而使得NAND Flash可以作为系统启动的存储介质,实现仅需NAND Flash存储的系统。还提出了一种扩展BootROM的方案,结合NAND Flash地址映射结构,将片内BootROM的一部分扩展到NAND Flash的第1块存储空间中,并通过Hash比对验证BootROM,从而有效降低了片内BootROM的设计复杂度,减少了代码量。通过提出的方法,可以有效地实现单NAND Flash系统的安全启动,降低了系统成本,提高了系统的安全特性。     

基于存储器映射的Flash高速低功耗驱动实现

针对高速大容量Flash芯片控制中面临的高速可靠性不高与动态功耗大的问题,研究了一种将复杂状态机操作映射到内嵌RAM上运行的方法。通过对内嵌RAM读地址的切换,实现了等延时的状态跳变与输出控制。同时采用加强时钟管理、分割组合逻辑来避免信号不必要的翻转,极大地提高了时序运行的可靠性并降低了其动态功耗。实践表明,该方法实现的Flash控制时序比传统的状态机在资源消耗和功耗方面均能降低50%以上,为复杂时序逻辑的实现提供了一个新思路。     

高性能NAND Flash控制器在SoC平台中的设计与应用

NAND Flash在现代数码产品中得到了广泛的应用,在片上系统芯片中集成NAND Flash控制器已成为一种趋势。分析SoC平台中高性能NAND Flash控制器的实现方案,提出两种改进NAND Flash控制器数据读写速度的技术,在面积增加很小的情况下,有效地改善了控制器的性能。该设计方法已通过了仿真测试和FGPA验证,在SMIC 0.18μm工艺库下的综合速度能够达到121MHz。     

基于PXA3xx处理器的NAND闪存DMA方案

针对PXA3xx处理器的特性,提出一种DMA控制器系统架构方案,并在此架构上结合嵌入式Linux操作系统实现NAND Flash的底层驱动程序.重点设计了基于JFFS2文件系统的读操作测试方案,测试结果表明,DMA方式能够有效降低CPU处理负载,缓解NAND Flash性能瓶颈.     

嵌入式Linux中NAND Flash设备驱动研究

NAND Flash作为一种非易失性的存储介质,它具有速度快、体积小、存储密度高和容量大等优点,适用于大量数据的存储,因此在嵌入式领域中的应用也越来越广泛。分析了MTD(内存技术设备)与NAND Flash驱动的关系,总结了典型的NAND Flash驱动程序的总体架构。针对PXA270RP平台,设计和实现了嵌入式Linux下的NAND Flash驱动程序。为编写基于嵌入式Linux系统下的NAND Flash设备驱动程序提供了技术指导。     

基于NAND Flash启动的U-Boot设计与实现

介绍了S3C2410微处理器与NAND Flash的接口电路,分析了从NAND Flash启动的引导加载程序U-Boot的设计思路,并重点阐述了从NAND Flash启动的程序设计,重新编写了U-Boot的重定位代码,实现了U-Boot从NAND Flash的启动.通过串口终端的打印信息证明U-Boot成功从NAND Flash中启动,整个嵌入式系统运行良好.     

基于地址映射的NAND Flash控制器设计

针对嵌入式数据采集系统对NAND Flash进行读写控制时出现的坏块问题和磨损失衡问题,对数据采集系统的工作特点进行分析,借鉴闪存转换层的思想,提出了一种基于地址映射的NAND Flash控制方法,通过建立、维护、查询NAND Flash存储块逻辑地址与物理地址之间的映射关系表,实现NAND Flash的坏块管理和磨损均衡功能,同时介绍了使用地址映射方法的NAND Flash控制器设计过程;仿真测试和实际应用结果表明,基于地址映射方法设计的NAND Flash控制器能够识别、管理出厂坏块和突发坏块,均衡存储块的磨损,提高嵌入式数据采集系统的可靠性;该方法实现过程简单,无需移植文件系统,硬件资源要求低,为嵌入式数据采集系统中NAND Flash的读写控制提供了新的思路。     

NAND Flash内存设备的读写控制设计

针对NAND Flash闪存设备在嵌入式系统中的应用,详细分析了Flash闪存设备的接口设计方法。根据NANDFlash的读写特性,采用Hynix半导体公司的Flash H27U1G8F2B,设计一种闪存数据读写控制方法和驱动流程。该方法能够应用于各种NAND Flash的读写控制,具有良好的程序结构和较高的代码运行效率。     

机载数据加卸载卡的设计与实现

为满足飞机座舱飞行数据加卸载需要,设计了基于NAND Flash的USB2.0接口的机载数据加卸载卡.硬件设计上集成了紧急情况下毁钥功能以确保数据的安全性,软件设计中采用基于NAND Flash的FAT文件系统实现数据管理;通过地址重映射将NAND Flash出厂或使用过程中产生的坏块映射到预留的块中实现坏块管理;按时间标记转移静态信息实现损耗均衡.应用到某型飞机中,结果表明,该机载数据加卸载卡在Windows和VxWorks平台下运行良好,具有保密、便携、抗震性强、无噪声、低功耗等优点.     

NAND Flash芯片K9F1208在uPSD3234A上的应用

以Samsung NAND Flash器件K9F1208为例,对比NAND Flash和NOR Flash的异同;介绍大容量NAND Flash在uPSD3234A增强型单片机系统中的应用,完成了硬件接口设计和软件设计,并给出硬件连接图和部分程序代码.     

Real-time emulation and analysis of multiple NAND flash channels in solid-state storage device

NAND Flash is the most prevalent memory technology used today in data storage systems covering a wide range of applications, from consumer devices to high-end enterprise systems. In this work, we present a modular and versatile FPGA-based platform that achieves accurate emulation of multiple NAND Flash channels. The NAND Flash emulator is based on an expandable and reconfigurable architecture that can be used for developing and testing new NAND Flash controllers and for analysing the behaviour of existing NAND Flash controllers and/or host device drivers. The presented NAND Flash emulator is based on PCIe-based FPGA boards attached to a high-end server, supports standard memory interfaces, responds to all memory commands in proper time and has the capability to emulate memory space in the range of a few TBs. The NAND Flash emulator has been prototyped and tested, and experimental results demonstrate that all timing requirements are satisfied under maximum read/write workloads. The NAND Flash emulator also includes a hardware tracer unit that records information of all commands exchanged at the NAND Flash interfaces along with high resolution timestamps. The recorded information can be used to analyse higher level functions, like wear leveling and garbage collection, and combined with other software tools for analysing cognitive functions. Experimental results demonstrate the advantage of using this emulator for analysing how host device drivers implement wear leveling and garbage collection functions.     

NAND Flash控制器的BCH编/译码器设计

提出一种应用于NAND Flash控制器的并行BCH编/译码器,在译码阶段引入流水线操作和分组预取译码操作,提升BCH码的译码效率。实验结果表明,在NAND Flash的2 KB页读取操作中,该编/译码器纠正8 bit的随机错误只需要565个周期的译码时间,是采用按页预取译码方式所需时间的1/4。     

基于FPGA的NAND Flash控制接口电路设计

本文在比较NAND Flash的优、缺点,分析控制接口电路的功能特性的基础上,论述了主控器的设计实现方法,通过写控制字的方式将复杂的NAND Flash接口映射为简单的SRAM接口。并根据ECC算法原理,阐述了ECC校验码生成、查错与纠错的实现方法。本文设计的NAND Flash控制接口电路的操作指令在Xilinx的Spartan-3Board上得到了功能验证,工作频率达到100MHz。     

嵌入式平台S3C6410的U-Boot分析与移植

详细分析基于S3C6410的嵌入式平台的U-Boot源代码和启动过程.在此基础上成功移植了U-Boot软件,实现了S3C6410处理器时钟初始化、串口通信、内存初始化、MMU初始化、NAND Flash初始化.通过移植NAND Flash驱动,实现读写NAND Flash和从NAND Flash启动的功能,使得整个系统能够正常运行.     

基于STM32的Flash存储器坏块自动检测

针对Nand Flash存储器存在坏块的问题, 提出一种基于STM32的Flash存储器坏块自动检测方法, 通过STM32内部可变静态存储控制器, 发出相应的数据、地址、控制信号, 在不增加外部器件的情况下, 快速访问Flash存储器, 并给出了部分硬件电路和C语言编写的程序代码. 该设计已成功实现自动检测Flash坏块的功能; 操作简单、检测速度快、准确率高; 并能读取Flash的ID号检测Flash性能, 同时能够存储和读取2GB数据.     

一种适用FADEC的NAND Flash文件存储系统

NAND Flash具有容量大、存取数据快的优点.但是,在使用过程中NAND Flash会产生坏块,且坏块是随机分布的.因此,操作NAND Flash需要相当的技巧,不能往坏块里写入数据.同时,NAND Flash更容易发生位翻转,需要使用ECC算法确保信息的正确性.在航空发动机上NAND Flash主要用来记录发动机控制(FADEC)的历史数据.FADEC的历史数据记录要求大容量、实时性和正确性.提出的适用FADEC的NAND Flash的文件存储系统(FFS_N)可以有效地解决NAND Flash使用上的问题,同时满足航空发动机控制历史数据记录要求.     

嵌入式设备NAND Flash存储系统的设计与实现

为了实现一种嵌入式设备存储系统的解决方案,对嵌入式设备广泛采用的大容量存储设备NAND Flash进行了深入的研究.设计了一种嵌入式设备中NAND Flash存储系统的解决方案,介绍了其功能用途和系统结构,分层介绍了系统的具体设计,重点介绍了比较独特的块设备驱动层和FTL层的设计方法以及对驱动初始化的优化.通过实际设计NAND Flash存储系统Linux驱动,说明了该系统设计实际应用时的出色效果.     

支持多种闪存启动的U-Boot实现方法的改进

标准的U-Boot目前不支持从NAND Flash启动,而现有的修改U-Boot实现从NAND Flash启动的方法无法识别新的大页NAND Flash,也没有进行坏块检测。针对上述问题,提出获取NAND Flash页大小和块大小信息的通用方法,并实现了坏块检测功能。此外,对现有的上电后自动识别系统是从NOR还是从NAND Flash启动的方法进行了改进。将U-Boot-2010.09修改并移植到基于S3C2440A处理器的mini2440开发板上,运行结果表明,实现了U-Boot从NOR和NAND Flash的双启动,扩展了U-Boot的功能。