nand flash壞塊管理OOB,BBT,ECC

 nand flash壞塊管理OOB,BBT,ECC  

0.NAND的操作管理方式

     NAND FLASH的管理方式：以三星FLAHS為例，一片Nand flash為一個設備(device)，1 (Device) = xxxx (Blocks)，1 (Block) = xxxx (Pages)，1(Page) =528 (Bytes) = 數據塊大小(512Bytes) + OOB 塊大小(16Bytes，除OOB第六字節外，通常至少把OOB的前3個字節存放Nand Flash硬件ECC碼)。

 1.為什么會出現壞塊
   由于NAND Flash的工藝不能保證NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在NAND的生產中及使用過程中會產生壞塊。壞塊的特性是：當編程/擦除這個塊時，會造成Page Program和Block Erase操作時的錯誤，相應地反映到Status Register的相應位。

2.壞塊的分類
  總體上，壞塊可以分為兩大類：（1）固有壞塊：這是生產過程中產生的壞塊，一般芯片原廠都會在出廠時都會將每個壞塊第一個page的spare area的第6個byte標記為不等于0xff的值。（2）使用壞塊：這是在NAND Flash使用過程中，如果Block Erase或者Page Program錯誤，就可以簡單地將這個塊作為壞塊來處理，這個時候需要把壞塊標記起來。為了和固有壞塊信息保持一致，將新發現的壞塊的第一個page的 spare area的第6個Byte標記為非0xff的值。

3.壞塊管理
   根據上面的這些敘述，可以了解NAND Flash出廠時在spare area中已經反映出了壞塊信息，因此，如果在擦除一個塊之前，一定要先check一下第一頁的spare area的第6個byte是否是0xff，如果是就證明這是一個好塊，可以擦除；如果是非0xff，那么就不能擦除，以免將壞塊標記擦掉。當然，這樣處理可能會犯一個錯誤―――“錯殺偽壞塊”，因為在芯片操作過程中可能由于電壓不穩定等偶然因素會造成NAND操作的錯誤。但是，為了數據的可靠性及軟件設計的簡單化，還是需要遵照這個標準。

      可以用BBT：bad block table，即壞塊表來進行管理。各家對nand的壞塊管理方法都有差異。比如專門用nand做存儲的，會把bbt放到block0，因為第0塊一定是好的塊。但是如果nand本身被用來boot，那么第0塊就要存放程序，不能放bbt了。有的把bbt放到最后一塊，當然，這一塊堅決不能為壞塊。bbt的大小跟nand大小有關，nand越大，需要的bbt也就越大。
4.壞塊糾正

      ECC：NAND Flash出錯的時候一般不會造成整個Block或是Page不能讀取或是全部出錯，而是整個Page（例如512Bytes）中只有一個或幾個bit出錯。一般使用一種比較專用的校驗——ECC。ECC能糾正單比特錯誤和檢測雙比特錯誤，而且計算速度很快，但對1比特以上的錯誤無法糾正，對2比特以上的錯誤不保證能檢測。
      ECC一般每256字節原始數據生成3字節ECC校驗數據，這三字節共24比特分成兩部分：6比特的列校驗和16比特的行校驗，多余的兩個比特置1。（512生成兩組ECC？） 
      當往NAND Flash的page中寫入數據的時候，每256字節我們生成一個ECC校驗和，稱之為原ECC校驗和，保存到PAGE的OOB（out-of-band）數據區中。其位置就是eccpos[]。校驗的時候，根據上述ECC生成原理不難推斷：將從OOB區中讀出的原ECC校驗和新ECC校驗和按位異或，若結果為0，則表示不存在錯（或是出現了ECC無法檢測的錯誤）；若3個字節異或結果中存在11個比特位為1，表示存在一個比特錯誤，且可糾正；若3個字節異或結果中只存在1個比特位為1，表示OOB區出錯；其他情況均表示出現了無法糾正的錯誤。 
5.補充
（1）需要對前面由于Page Program錯誤發現的壞塊進行一下特別說明。如果在對一個塊的某個page進行編程的時候發生了錯誤就要把這個塊標記為壞塊，首先就要把塊里其他好的面的內容備份到另外一個空的好塊里面，然后，把這個塊標記為壞塊。當然，這可能會犯“錯殺”之誤，一個補救的辦法，就是在進行完塊備份之后，再將這個壞塊擦除一遍，如果Block Erase發生錯誤，那就證明這個塊是個真正的壞塊，那就毫不猶豫地將它打個“戳”吧！
（2）可能有人會問，為什么要使用每個塊第一頁的spare area的第六個byte作為壞塊標記。這是NAND Flash生產商的默認約定，你可以看到Samsung,Toshiba,STMicroelectronics都是使用這個Byte作為壞塊標記的。

     （3）為什么好塊用0xff來標記？因為Nand Flash的擦除即是將相應塊的位全部變為1，寫操作時只能把芯片每一位(bit)只能從1變為0，而不能從0變為1。0XFF這個值就是標識擦除成功，是好塊。