
. Q% N1 G/ q. B8 w$ ?6 p 【ST MCU实战经验】之Nand Flash文件系统解决方案: P+ R" U) ~' `$ f. q3 {+ E- A2 p/ i ; u) @( Y! R" U; W: o 背景:4 |; g. Z% c' f; C* T! X0 @ 研究生阶段在一家公司实习,主要做一款USB设备的底层驱动,类似BSP,当时有一个需求是设备的USB驱动不需要光盘来安装,而是将USB驱动存放在设备的存储空间内。 当设备通过USB连接电脑时能将存储设备内的Nand Flash当做一个U盘来使用,这样可以直接打开U盘来安装USB驱动。为什么选择Nand Flash来作为存储器而不是选择Nor Flash呢,5 ]( {7 C" Z q 因为Nand Flash容量大,相对便宜,适合作为存储器,当前我们的手机、MP3、固态硬盘等存储设备都是使用的Nand Flash。在这里接触了Nand Flash 和FTL。* X- Z, u, x9 } 8 C# ?! P0 U4 k' d0 d 因为实习的原因,后续在毕业设计时直接使用Nand Flash的FTL结合FAT32文件来作为毕业设计课题,由于个人对STM32比较了解、熟悉,同时STM32F103及其后续版本的100 pin引脚以上芯片都支持 FSMC接口,因此硬件平台选择了STM32F4./ _6 m) ^" V2 q! }# u! J # t( b( z( r3 l5 G, L, N 芯片选型:STM32F417ZET6 选型原因:3 }" e5 | s2 V) H* t6 p5 p 1、STM32F4支持FSMC总线,支持Nand Flash驱动接口,由于FTL软件本身需要占用较多RAM资源 ,可以通过FSMC新增一块SRAM。(STM32 100 pin以上芯片支持FSMC)$ ] ?& [6 L, X1 Y4 u 2、STM32F4支持USB device、OTG、Host,可以直接将设备接在电脑上模拟U盘的功能,也可以将U盘接在STM32芯片上,读写U盘的数据; - f( A$ U" R! w7 O 项目难点介绍:- m7 w+ C8 v! P0 y 1、Nand Flash的工艺不能保证NAND的存储块在其生命周期中保持性能的可靠,在NAND的生产中及使用过程中都可能会产生坏块 2、因此需要添加FTL功能实现坏块管理、存储块映射,将不连续的物理块转换成像磁盘一样连续的逻辑块 3、FAT文件系统是不均衡磨损,Nand Flash寿命有限,需要通过FTL来均衡Nand Flash的磨损, 4、需要移植当前现有的FAT文件系统,当时选择了FATFS# ?6 g2 a& _( | }8 m6 S7 U: R 5、USB 方面的调试,虽然ST有官方的USB库,但是USB的调试相对比较困难,不能jtag单步调试,只能通过串口来查看。 FTL的实现原理:/ A& x- I/ I2 a H1 B FTL需要在RAM中建立一个缓冲区,写数据时首先将数据写到缓冲区中,一段时间后再将数据汇总后再写入Nand Flash中,避面频繁的写Nand Flash, 这样可以延长Nand Flash的寿命。FAT表和数据区不能固定,要将它混着使用,从而FAT表达磨损分布到各个块中,不会某个块很快的坏了。 硬件电路:4 `4 F' u" H7 ^1 I$ H, t9 z/ ^( Q; f 由于此硬件属于验证应用,所以板子电路很简单:1、STM32F4最小系统;2、USB OTG;3、USB转串口;4、Nand Flash和片外SRAM。硬件调试基本顺利,电路也是参考STM32F4官方评估板来实现的。 用官方例程验证硬件OK后,才开始软件测试。" a6 ~; Y; }4 p( ~- e, O 软件调试:$ a2 Y- d. w& y$ t. `* f 1、将串口需要用到的打印函数全部弄好;已备后面的调试用途;5 T! i3 L, r+ ~6 G2 a: s 2、包括FATFS移植及到Nand Flash上, 实现基本的文件读写功能;FATFS移植在网上有很多,Nand Flash 接口功能就是使用st自带的。 Nand Flash的驱动基本是一样的。没什么变化; 3、移植USB,实现将Nand Flash 枚举成一个U盘设备,可以通过PC机给Nand Flash拷贝;% Q/ ~+ w- c# l* Q 以上三步基本花了1个多月的时间来完成。不算快也不算慢;1 f" n6 S4 p/ l" c. y2 w 4、做FTL,在此步骤中ST官方历程中的FTL层,也参考了三星的官方参考文件、NFTL(Numonyx公司的,注Numonyx是Intel 和st的合资公司)以及网上搜到的effective flash translation layer。 这些算法各有所长,具体优势和劣势只做过简单的比较。& E# D/ R" n, H6 L 这段时间是漫长的等待,从最开始的VC模拟到板子上测试花了很长时间。 & {, A1 L5 `( h5 G7 X8 |. g& e 总结体会: 1、FTL当前是一个难题,但是各大Nand Flash厂商都有自己的方案,Linux上也有成熟的应用方案,此处只是作为研究课题。 2、STM32的库函数写的挺好,技巧性较强,很好移植,尤其是usb那一块的代码写的很有层次感; 4、usb是一个难题,本人计划再好好研究下usb协议及驱动; , r' @$ u" t+ S9 [* ]1 x! t2 j* O |
有什么结果没,我看UM1653这个文档好像挺好的,但是没有配套源码,配套的板子也没有了
臣 附议