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19 KiB
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#include "ftl.h"
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#include "string.h"
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#include "bsp_nand.h"
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#include "malloc.h"
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#include "elog.h"
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//每个块,第一个page的spare区,前四个字节的含义:
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//第一个字节,表示该块是否是坏块:0XFF,正常块;其他值,坏块.
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//第二个字节,表示该块是否被用过:0XFF,没有写过数据;0XCC,写过数据了.
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//第三和第四个字节,表示该块所属的逻辑块编号.
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//每个page,spare区16字节以后的字节含义:
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//第十六字节开始,后续每4个字节用于存储一个扇区(大小:NAND_ECC_SECTOR_SIZE)的ECC值,用于ECC校验
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//FTL层初始化
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//返回值:0,正常
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// 其他,失败
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uint8_t FTL_Init(void)
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{
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uint8_t temp;
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if(NAND_Init())
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return 1; //初始化NAND FLASH
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if(my_nand.lut)
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free( my_nand.lut);
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// myfree(SRAMEX,my_nand.lut);
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// my_nand.lut=mymalloc(SRAMEX,(my_nand.block_totalnum)*2); //给LUT表申请内存
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my_nand.lut=malloc( (my_nand.block_totalnum)*2); //给LUT表申请内存
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memset(my_nand.lut,0,my_nand.block_totalnum*2); //全部清理
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if(!my_nand.lut)
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return 1; //内存申请失败
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temp=FTL_CreateLUT(1);
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if(temp)
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{
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// log_i("format nand flash...\r\n");
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temp=FTL_Format(); //格式化NAND
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if(temp)
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{
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// log_i("format failed!\r\n");
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return 2;
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}
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}
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else //创建LUT表成功
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{
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// log_i("total block num:%d\r\n",my_nand.block_totalnum);
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// log_i("good block num:%d\r\n",my_nand.good_blocknum);
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// log_i("valid block num:%d\r\n",my_nand.valid_blocknum);
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}
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return 0;
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}
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//标记某一个块为坏块
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//blocknum:块编号,范围:0~(block_totalnum-1)
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void FTL_BadBlockMark(uint32_t blocknum)
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{
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uint32_t temp=0XAAAAAAAA;//坏块标记mark,任意值都OK,只要不是0XFF.这里写前4个字节,方便FTL_FindUnusedBlock函数检查坏块.(不检查备份区,以提高速度)
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NAND_WriteSpare(blocknum*my_nand.block_pagenum,0,(uint8_t*)&temp,4); //在第一个page的spare区,第一个字节做坏块标记(前4个字节都写)
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NAND_WriteSpare(blocknum*my_nand.block_pagenum+1,0,(uint8_t*)&temp,4); //在第二个page的spare区,第一个字节做坏块标记(备份用,前4个字节都写)
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}
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//检查某一块是否是坏块
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//blocknum:块编号,范围:0~(block_totalnum-1)
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//返回值:0,好块
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// 其他,坏块
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uint8_t FTL_CheckBadBlock(uint32_t blocknum)
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{
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uint8_t flag=0;
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NAND_ReadSpare(blocknum*my_nand.block_pagenum,0,&flag,1);//读取坏块标志
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if(flag==0XFF)//好块?,读取备份区坏块标记
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{
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NAND_ReadSpare(blocknum*my_nand.block_pagenum+1,0,&flag,1);//读取备份区坏块标志
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if(flag==0XFF)return 0; //好块
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else return 1; //坏块
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}
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return 2;
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}
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//标记某一个块已经使用
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//blocknum:块编号,范围:0~(block_totalnum-1)
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//返回值:0,成功
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// 其他,失败
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uint8_t FTL_UsedBlockMark(uint32_t blocknum)
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{
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uint8_t Usedflag=0XCC;
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uint8_t temp=0;
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temp=NAND_WriteSpare(blocknum*my_nand.block_pagenum,1,(uint8_t*)&Usedflag,1);//写入块已经被使用标志
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return temp;
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|
}
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//从给定的块开始找到往前找到一个未被使用的块(指定奇数/偶数)
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//sblock:开始块,范围:0~(block_totalnum-1)
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//flag:0,偶数快;1,奇数块.
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//返回值:0XFFFFFFFF,失败
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// 其他值,未使用块号
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uint32_t FTL_FindUnusedBlock(uint32_t sblock,uint8_t flag)
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{
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uint32_t temp=0;
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uint32_t blocknum=0;
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for(blocknum=sblock+1;blocknum>0;blocknum--)
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{
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if(((blocknum-1)%2)==flag)//奇偶合格,才检测
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{
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NAND_ReadSpare((blocknum-1)*my_nand.block_pagenum,0,(uint8_t*)&temp,4);//读块是否被使用标记
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if(temp==0XFFFFFFFF)return(blocknum-1);//找到一个空块,返回块编号
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}
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}
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return 0XFFFFFFFF; //未找到空余块
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}
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//查找与给定块在同一个plane内的未使用的块
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//sblock：给定块,范围:0~(block_totalnum-1)
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//返回值:0XFFFFFFFF,失败
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// 其他值,未使用块号
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uint32_t FTL_FindSamePlaneUnusedBlock(uint32_t sblock)
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{
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static uint32_t curblock=0XFFFFFFFF;
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uint32_t unusedblock=0;
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if(curblock>(my_nand.block_totalnum-1))curblock=my_nand.block_totalnum-1;//超出范围了,强制从最后一个块开始
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unusedblock=FTL_FindUnusedBlock(curblock,sblock%2); //从当前块,开始,向前查找空余块
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if(unusedblock==0XFFFFFFFF&&curblock<(my_nand.block_totalnum-1)) //未找到,且不是从最末尾开始找的
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{
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|
curblock=my_nand.block_totalnum-1; //强制从最后一个块开始
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|
unusedblock=FTL_FindUnusedBlock(curblock,sblock%2); //从最末尾开始,重新找一遍
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|
}
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if(unusedblock==0XFFFFFFFF)return 0XFFFFFFFF; //找不到空闲block
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curblock=unusedblock; //当前块号等于未使用块编号.下次则从此处开始查找
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return unusedblock; //返回找到的空闲block
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|
}
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//将一个块的数据拷贝到另一块,并且可以写入数据
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//Source_PageNo:要写入数据的页地址,范围:0~(block_pagenum*block_totalnum-1)
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//ColNum:要写入的列开始地址(也就是页内地址),范围:0~(page_totalsize-1)
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//pBuffer:要写入的数据
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//NumByteToWrite:要写入的字节数，该值不能超过块内剩余容量大小
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//返回值:0,成功
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// 其他,失败
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uint8_t FTL_CopyAndWriteToBlock(uint32_t Source_PageNum,uint16_t ColNum,uint8_t *pBuffer,uint32_t NumByteToWrite)
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|
{
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|
uint16_t i=0,temp=0,wrlen;
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|
uint32_t source_block=0,pageoffset=0;
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uint32_t unusedblock=0;
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|
source_block=Source_PageNum/my_nand.block_pagenum; //获得页所在的块号
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|
pageoffset=Source_PageNum%my_nand.block_pagenum; //获得页在所在块内的偏移
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retry:
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unusedblock=FTL_FindSamePlaneUnusedBlock(source_block);//查找与源块在一个plane的未使用块
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if(unusedblock>my_nand.block_totalnum)return 1; //当找到的空余块号大于块总数量的话肯定是出错了
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for(i=0;i<my_nand.block_pagenum;i++) //将一个块的数据复制到找到的未使用块中
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|
{
|
|
if(i>=pageoffset&&NumByteToWrite) //数据要写入到当前页
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|
{
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|
if(NumByteToWrite>(my_nand.page_mainsize-ColNum))//要写入的数据,超过了当前页的剩余数据
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{
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|
wrlen=my_nand.page_mainsize-ColNum; //写入长度等于当前页剩余数据长度
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|
}else wrlen=NumByteToWrite; //写入全部数据
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temp=NAND_CopyPageWithWrite(source_block*my_nand.block_pagenum+i,unusedblock*my_nand.block_pagenum+i,ColNum,pBuffer,wrlen);
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|
ColNum=0; //列地址归零
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|
pBuffer+=wrlen; //写地址偏移
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|
NumByteToWrite-=wrlen; //写入数据减少
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|
}else //无数据写入,直接拷贝即可
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{
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temp=NAND_CopyPageWithoutWrite(source_block*my_nand.block_pagenum+i,unusedblock*my_nand.block_pagenum+i);
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|
}
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|
if(temp) //返回值非零,当坏块处理
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{
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FTL_BadBlockMark(unusedblock); //标记为坏块
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FTL_CreateLUT(1); //重建LUT表
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|
goto retry;
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}
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|
}
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|
if(i==my_nand.block_pagenum) //拷贝完成
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{
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FTL_UsedBlockMark(unusedblock); //标记块已经使用
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|
NAND_EraseBlock(source_block); //擦除源块
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|
//printf("\r\ncopy block %d to block %d\r\n",source_block,unusedblock);//打印调试信息
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for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++) //修正LUT表，用unusedblock替换source_block
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{
|
|
if(my_nand.lut[i]==source_block)
|
|
{
|
|
my_nand.lut[i]=unusedblock;
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break;
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|
}
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|
}
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|
}
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return 0; //成功
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}
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|
//逻辑块号转换为物理块号
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//LBNNum:逻辑块编号
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//返回值:物理块编号
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uint16_t FTL_LBNToPBN(uint32_t LBNNum)
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{
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uint16_t PBNNo=0;
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|
//当逻辑块号大于有效块数的时候返回0XFFFF
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if(LBNNum>my_nand.valid_blocknum)return 0XFFFF;
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|
PBNNo=my_nand.lut[LBNNum];
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|
return PBNNo;
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|
}
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|
//写扇区(支持多扇区写)，FATFS文件系统使用
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|
//pBuffer:要写入的数据
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|
//SectorNo:起始扇区号
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|
//SectorSize:扇区大小(不能大于NAND_ECC_SECTOR_SIZE定义的大小,否则会出错!!)
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|
//SectorCount:要写入的扇区数量
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|
//返回值:0,成功
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|
// 其他,失败
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uint8_t FTL_WriteSectors(uint8_t *pBuffer,uint32_t SectorNo,uint16_t SectorSize,uint32_t SectorCount)
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{
|
|
uint8_t flag=0;
|
|
uint16_t temp;
|
|
uint32_t i=0;
|
|
uint16_t wsecs; //写页大小
|
|
uint32_t wlen; //写入长度
|
|
uint32_t LBNNo; //逻辑块号
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|
uint32_t PBNNo; //物理块号
|
|
uint32_t PhyPageNo; //物理页号
|
|
uint32_t PageOffset; //页内偏移地址
|
|
uint32_t BlockOffset;//块内偏移地址
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|
uint32_t markdpbn=0XFFFFFFFF; //标记了的物理块编号
|
|
for(i=0;i<SectorCount;i++)
|
|
{
|
|
LBNNo=(SectorNo+i)/(my_nand.block_pagenum*(my_nand.page_mainsize/SectorSize));//根据逻辑扇区号和扇区大小计算出逻辑块号
|
|
PBNNo=FTL_LBNToPBN(LBNNo); //将逻辑块转换为物理块
|
|
if(PBNNo>=my_nand.block_totalnum)return 1; //物理块号大于NAND FLASH的总块数,则失败.
|
|
BlockOffset=((SectorNo+i)%(my_nand.block_pagenum*(my_nand.page_mainsize/SectorSize)))*SectorSize;//计算块内偏移
|
|
PhyPageNo=PBNNo*my_nand.block_pagenum+BlockOffset/my_nand.page_mainsize; //计算出物理页号
|
|
PageOffset=BlockOffset%my_nand.page_mainsize; //计算出页内偏移地址
|
|
temp=my_nand.page_mainsize-PageOffset; //page内剩余字节数
|
|
temp/=SectorSize; //可以连续写入的sector数
|
|
wsecs=SectorCount-i; //还剩多少个sector要写
|
|
if(wsecs>=temp)wsecs=temp; //大于可连续写入的sector数,则写入temp个扇区
|
|
wlen=wsecs*SectorSize; //每次写wsecs个sector
|
|
//读出写入大小的内容判断是否全为0XFF
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|
flag=NAND_ReadPageComp(PhyPageNo,PageOffset,0XFFFFFFFF,wlen/4,&temp); //读一个wlen/4大小个数据,并与0XFFFFFFFF对比
|
|
if(flag)return 2; //读写错误，坏块
|
|
if(temp==(wlen/4)) flag=NAND_WritePage(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,wlen); //全为0XFF,可以直接写数据
|
|
else flag=1; //不全是0XFF,则另作处理
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|
if(flag==0&&(markdpbn!=PBNNo)) //全是0XFF,且写入成功,且标记了的物理块与当前物理块不同
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|
{
|
|
flag=FTL_UsedBlockMark(PBNNo); //标记此块已经使用
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|
markdpbn=PBNNo; //标记完成,标记块=当前块,防止重复标记
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|
}
|
|
if(flag)//不全为0XFF/标记失败，将数据写到另一个块
|
|
{
|
|
temp=((uint32_t)my_nand.block_pagenum*my_nand.page_mainsize-BlockOffset)/SectorSize;//计算整个block还剩下多少个SECTOR可以写入
|
|
wsecs=SectorCount-i; //还剩多少个sector要写
|
|
if(wsecs>=temp)wsecs=temp; //大于可连续写入的sector数,则写入temp个扇区
|
|
wlen=wsecs*SectorSize; //每次写wsecs个sector
|
|
flag=FTL_CopyAndWriteToBlock(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,wlen);//拷贝到另外一个block,并写入数据
|
|
if(flag)return 3;//失败
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|
}
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|
i+=wsecs-1;
|
|
pBuffer+=wlen;//数据缓冲区指针偏移
|
|
}
|
|
return 0;
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|
}
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|
//读扇区(支持多扇区读)，FATFS文件系统使用
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//pBuffer:数据缓存区
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|
//SectorNo:起始扇区号
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|
//SectorSize:扇区大小
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|
//SectorCount:要写入的扇区数量
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|
//返回值:0,成功
|
|
// 其他,失败
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uint8_t FTL_ReadSectors(uint8_t *pBuffer,uint32_t SectorNo,uint16_t SectorSize,uint32_t SectorCount)
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|
{
|
|
uint8_t flag=0;
|
|
uint16_t rsecs; //单次读取页数
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|
uint32_t i=0;
|
|
uint32_t LBNNo; //逻辑块号
|
|
uint32_t PBNNo; //物理块号
|
|
uint32_t PhyPageNo; //物理页号
|
|
uint32_t PageOffset; //页内偏移地址
|
|
uint32_t BlockOffset;//块内偏移地址
|
|
for(i=0;i<SectorCount;i++)
|
|
{
|
|
LBNNo=(SectorNo+i)/(my_nand.block_pagenum*(my_nand.page_mainsize/SectorSize));//根据逻辑扇区号和扇区大小计算出逻辑块号
|
|
PBNNo=FTL_LBNToPBN(LBNNo); //将逻辑块转换为物理块
|
|
if(PBNNo>=my_nand.block_totalnum)return 1; //物理块号大于NAND FLASH的总块数,则失败.
|
|
BlockOffset=((SectorNo+i)%(my_nand.block_pagenum*(my_nand.page_mainsize/SectorSize)))*SectorSize;//计算块内偏移
|
|
PhyPageNo=PBNNo*my_nand.block_pagenum+BlockOffset/my_nand.page_mainsize; //计算出物理页号
|
|
PageOffset=BlockOffset%my_nand.page_mainsize; //计算出页内偏移地址
|
|
rsecs=(my_nand.page_mainsize-PageOffset)/SectorSize; //计算一次最多可以读取多少页
|
|
if(rsecs>(SectorCount-i))rsecs=SectorCount-i; //最多不能超过SectorCount-i
|
|
flag=NAND_ReadPage(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,rsecs*SectorSize); //读取数据
|
|
if(flag==NSTA_ECC1BITERR) //对于1bit ecc错误,可能为坏块
|
|
{
|
|
flag=NAND_ReadPage(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,rsecs*SectorSize); //重读数据,再次确认
|
|
if(flag==NSTA_ECC1BITERR)
|
|
{
|
|
FTL_CopyAndWriteToBlock(PhyPageNo,PageOffset,pBuffer,rsecs*SectorSize); //搬运数据
|
|
flag=FTL_BlockCompare(PhyPageNo/my_nand.block_pagenum,0XFFFFFFFF); //全1检查,确认是否为坏块
|
|
if(flag==0)
|
|
{
|
|
flag=FTL_BlockCompare(PhyPageNo/my_nand.block_pagenum,0X00); //全0检查,确认是否为坏块
|
|
NAND_EraseBlock(PhyPageNo/my_nand.block_pagenum); //检测完成后,擦除这个块
|
|
}
|
|
if(flag) //全0/全1检查出错,肯定是坏块了.
|
|
{
|
|
FTL_BadBlockMark(PhyPageNo/my_nand.block_pagenum); //标记为坏块
|
|
FTL_CreateLUT(1); //重建LUT表
|
|
}
|
|
flag=0;
|
|
}
|
|
}
|
|
if(flag==NSTA_ECC2BITERR)flag=0; //2bit ecc错误,不处理(可能是初次写入数据导致的)
|
|
if(flag)return 2; //失败
|
|
pBuffer+=SectorSize*rsecs; //数据缓冲区指针偏移
|
|
i+=rsecs-1;
|
|
}
|
|
return 0;
|
|
}
|
|
//重新创建LUT表
|
|
//mode:0,仅检查第一个坏块标记
|
|
// 1,两个坏块标记都要检查(备份区也要检查)
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|
//返回值:0,成功
|
|
// 其他,失败
|
|
uint8_t FTL_CreateLUT(uint8_t mode)
|
|
{
|
|
uint32_t i;
|
|
uint8_t buf[4]={0x0,0,0,0};
|
|
uint32_t LBNnum=0; //逻辑块号
|
|
for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++) //复位LUT表，初始化为无效值，也就是0XFFFF
|
|
{
|
|
my_nand.lut[i]=0XFFFF;
|
|
}
|
|
my_nand.good_blocknum=0;
|
|
for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++)
|
|
{
|
|
NAND_ReadSpare(i*my_nand.block_pagenum,0,buf,4); //读取4个字节
|
|
if(buf[0]==0XFF&&mode)
|
|
NAND_ReadSpare(i*my_nand.block_pagenum+1,0,buf,1);//好块,且需要检查2次坏块标记
|
|
if(buf[0]==0XFF)//是好块
|
|
{
|
|
LBNnum=((uint16_t)buf[3]<<8)+buf[2]; //得到逻辑块编号
|
|
if(LBNnum<my_nand.block_totalnum) //逻辑块号肯定小于总的块数量
|
|
{
|
|
my_nand.lut[LBNnum]=i; //更新LUT表，写LBNnum对应的物理块编号
|
|
}
|
|
my_nand.good_blocknum++;
|
|
}
|
|
else log_i("bad block index:%d\r\n",i);
|
|
}
|
|
//LUT表建立完成以后检查有效块个数
|
|
for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++)
|
|
{
|
|
if(my_nand.lut[i]>=my_nand.block_totalnum)
|
|
{
|
|
my_nand.valid_blocknum=i;
|
|
break;
|
|
}
|
|
}
|
|
if(my_nand.valid_blocknum<100)return 2; //有效块数小于100,有问题.需要重新格式化
|
|
return 0; //LUT表创建完成
|
|
}
|
|
//FTL整个Block与某个数据对比
|
|
//blockx:block编号
|
|
//cmpval:要与之对比的值
|
|
//返回值:0,检查成功,全部相等
|
|
// 1,检查失败,有不相等的情况
|
|
uint8_t FTL_BlockCompare(uint32_t blockx,uint32_t cmpval)
|
|
{
|
|
uint8_t res;
|
|
uint16_t i,j,k;
|
|
for(i=0;i<3;i++)//允许3次机会
|
|
{
|
|
for(j=0;j<my_nand.block_pagenum;j++)
|
|
{
|
|
NAND_ReadPageComp(blockx*my_nand.block_pagenum,0,cmpval,my_nand.page_mainsize/4,&k);//检查一个page,并与0XFFFFFFFF对比
|
|
if(k!=(my_nand.page_mainsize/4))break;
|
|
}
|
|
if(j==my_nand.block_pagenum)return 0; //检查合格,直接退出
|
|
res=NAND_EraseBlock(blockx);
|
|
if(res)log_i("error erase block:%d\r\n",i);
|
|
else
|
|
{
|
|
if(cmpval!=0XFFFFFFFF)//不是判断全1,则需要重写数据
|
|
{
|
|
for(k=0;k<my_nand.block_pagenum;k++)
|
|
{
|
|
NAND_WritePageConst(blockx*my_nand.block_pagenum+k,0,0,my_nand.page_mainsize/4);//写PAGE
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
log_i("bad block checked:%d\r\n",blockx);
|
|
return 1;
|
|
}
|
|
//FTL初始化时，搜寻所有坏块,使用:擦-写-读 方式
|
|
//512M的NAND ,需要约3分钟时间,来完成检测
|
|
//对于RGB屏,由于频繁读写NAND,会引起屏幕乱闪
|
|
//返回值：好块的数量
|
|
uint32_t FTL_SearchBadBlock(void)
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{
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uint8_t *blktbl;
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uint8_t res;
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uint32_t i,j;
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uint32_t goodblock=0;
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blktbl=mymalloc(SRAMEX,my_nand.block_totalnum);//申请block坏块表内存,对应项:0,好块;1,坏块;
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NAND_EraseChip(); //全片擦除
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for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++) //第一阶段检查,检查全1
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{
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res=FTL_BlockCompare(i,0XFFFFFFFF); //全1检查
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if(res)blktbl[i]=1; //坏块
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else
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{
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blktbl[i]=0; //好块
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for(j=0;j<my_nand.block_pagenum;j++)//写block为全0,为后面的检查准备
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{
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NAND_WritePageConst(i*my_nand.block_pagenum+j,0,0,my_nand.page_mainsize/4);
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}
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}
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}
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for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++) //第二阶段检查,检查全0
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{
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if(blktbl[i]==0) //在第一阶段,没有被标记坏块的,才可能是好块
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{
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res=FTL_BlockCompare(i,0); //全0检查
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if(res)blktbl[i]=1; //标记坏块
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else goodblock++;
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}
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}
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NAND_EraseChip(); //全片擦除
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for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++) //第三阶段检查,标记坏块
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{
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if(blktbl[i])FTL_BadBlockMark(i); //是坏块
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}
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return goodblock; //返回好块的数量
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}
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//格式化NAND 重建LUT表
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//返回值:0,成功
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// 其他,失败
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uint8_t FTL_Format(void)
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{
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uint8_t temp;
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uint32_t i,n;
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uint32_t goodblock=0;
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my_nand.good_blocknum=0;
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#if FTL_USE_BAD_BLOCK_SEARCH==1 //使用擦-写-读的方式,检测坏块
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my_nand.good_blocknum=FTL_SearchBadBlock();//搜寻坏块.耗时很久
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#else //直接使用NAND FLASH的出厂坏块标志(其他块,默认是好块)
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for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++)
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{
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temp=FTL_CheckBadBlock(i); //检查一个块是否为坏块
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if(temp==0) //好块
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{
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temp=NAND_EraseBlock(i);
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if(temp) //擦除失败,认为坏块
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{
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log_i("Bad block:%d\r\n",i);
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FTL_BadBlockMark(i); //标记是坏块
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}else
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my_nand.good_blocknum++; //好块数量加一
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}
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}
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#endif
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log_i("good_blocknum:%d\r\n",my_nand.good_blocknum);
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if(my_nand.good_blocknum<100) return 1; //如果好块的数量少于100，则NAND Flash报废
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goodblock=(my_nand.good_blocknum*93)/100; //%93的好块用于存储数据
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n=0;
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for(i=0;i<my_nand.block_totalnum;i++) //在好块中标记上逻辑块信息
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{
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temp=FTL_CheckBadBlock(i); //检查一个块是否为坏块
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if(temp==0) //好块
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{
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NAND_WriteSpare(i*my_nand.block_pagenum,2,(uint8_t*)&n,2);//写入逻辑块编号
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n++; //逻辑块编号加1
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if(n==goodblock) break; //全部标记完了
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}
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}
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if(FTL_CreateLUT(1))return 2; //重建LUT表失败
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return 0;
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}
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