ECC糾錯算法在存儲式測井儀器中的應用

1、ECC 糾錯算法在存儲式測井儀器中的應用摘 要：存儲式測井儀器在工作過程中把測井數(shù)據(jù)存 儲到本地，測井完畢后把數(shù)據(jù)讀出到 PC 機進行處理。儀器 采用 NAND_Flash 作為存儲介質(zhì)，使用 ECC?m 錯算法對存 儲到 NAND_Flash 中的數(shù)據(jù)進行校驗和糾錯是非常重要的工 作，文章使用 STM32 實現(xiàn)了 ECC 糾錯算法。關鍵詞：存儲式； NAND_Flash ECC 糾錯算法； STM32 引言目前世界上主流的非易失閃存技術(shù)分為 NAND 和 NOR ， NAND 結(jié)構(gòu)以其極高的存儲密度，極快的寫入和擦除速度， 占領了中大容量存儲器的市場，我公司存儲式測井儀器的存 儲體便采用 K

2、9F2G08U0C 作為存儲介質(zhì)，典型的 NAND_Flash 。ECC 全稱 Error Checking and Correction ，是常用的對 NAND_Flash 進行校驗和糾錯的算法，其只能糾正 1bit 的錯 誤，檢測出 2bit 以內(nèi)的錯誤，對 2bit 以上的錯誤不能保證檢 測。由于 NAND_Flash 的出錯模式一般不會整個 Block 或者 Page 全部失效，而是某一個 bit 發(fā)生錯誤， 故 ECC 糾錯算法 對 NAND_Flash 的糾錯效果非常理想。1 算法詳細介紹ECC 校驗每次對 256字節(jié)的數(shù)據(jù)進行操作， 形成一個 256行、8列的矩陣，矩陣每個元素代

3、表一個bit。ECC算法的校驗包括列校驗和行校驗，對每個待校驗的 bit 位求異或，很 顯然，如果結(jié)果為 0，則表示有偶數(shù)個 1，如果結(jié)果為 1，則 表示有奇數(shù)個 1。列校驗矩陣示意圖如圖 1 所示2 實際應用K9F2G08U0C的每個Page頁包含512字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)和 16字節(jié)的 OOB 區(qū)，每次往 K9F1208 寫入 256字節(jié)的數(shù)據(jù)， 同時生成一個 ECC 校驗碼存儲到 OOB 區(qū)；讀數(shù)據(jù)的時候， 將從 OOB 區(qū)中讀出的原 ECC 校驗和新 ECC 校驗和按位異 或，若結(jié)果為 0，則表示不存在錯 （或是出現(xiàn)了 ECC 無法檢 測的錯誤）；若 3 個字節(jié)異或結(jié)果中存在 11 個比特位為

4、 1， 表示存在一個比特錯誤，且可糾正，根據(jù)相應的規(guī)則即可定 位到特定的 Bit 發(fā)生了反轉(zhuǎn)，修正過來即可；若 3 個字節(jié)異 或結(jié)果中只存在 1 個比特位為 1 ，表示 OOB 區(qū)出錯；其他 情況均表示出現(xiàn)了無法糾正的錯誤。如果使用軟件進行 ECC 編碼和解碼，根據(jù)上述 ECC 計 算規(guī)則， 進行一次列計算最少需要 1 024個指令周期， 256 字 節(jié)共需要 1024*22=22528 個指令周期，嚴重影響 MCU 工作 效率。使用 STM32F407 自帶硬件 ECC 模塊，可以自動計算 出 ECC 校驗碼，提高系統(tǒng)的工作效率。用 STM32F407 的FSMC 接口連接 K9F2G08U

5、0C ，對 FSMC 進行適當?shù)呐渲弥?后，即可在讀寫 NAND_Flash 的時候讀到 ECC 校驗數(shù)據(jù)， 無需手動計算。3 結(jié)束語采用 ECC 糾錯算法糾正 NAND_Flash 中的位翻轉(zhuǎn)錯誤， 有效的保證了數(shù)據(jù)的正確性和完整性，從而保證了存儲式測 井儀器的測井成功率。在實際使用中，充分利用 MCU 的硬 件模塊，極大的提高系統(tǒng)工作效率。 ECC 糾錯算法也可以應 用在其他任何需要高可靠性存儲的系統(tǒng)中。參考文獻1 楊孝光.ECC校驗的算法分析和程序?qū)崿F(xiàn)M.成都：電 子科技大學出版社， 2004： 13-16.2 李晴.高速大容量 NAND FLASH 存儲系統(tǒng)的設計與 實現(xiàn)D.北京理工大學，2015.3 陳國，高楊 .NAND Flash 在大容量存儲技術(shù)中的應用J.航空計算技術(shù)，2009（ 2）: 113-116.作者簡介：祝清法（ 1 988-