一种提升nor flash擦写寿命的存储控制方法
技术领域
1.本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种提升nor flash擦写寿命的存储控制方法。
背景技术：2.nor flash具有读写速度快，数据掉电不丢失，保持时间10年以上，高可靠性等特性，支持应用程序直接运行，广泛应用在嵌入式芯片行业。nor flash的擦写寿命在10万次左右，而嵌入式应用场景中存在数据频繁读写的场合，对擦写寿命提出了较高的要求。
3.nor flash的擦写寿命具体是指擦除次数，nor flash的硬件特性为擦除操作将对应page数据全部置1，写入操作将数据位由1置0(而不能由0置1，只有擦除操作可以实现由0置1)，为了解决擦除寿命不足的问题，本发明提供一种提升nor flash擦写寿命的存储器控制方法，其核心思想为一次擦除，多次写入，充分利用擦除后page内各word数据由1置0的机会，增加索引页，使用1个word空间来记录1个page内的写入情况，并根据历史数据自动计算新写入数据对应page内地址，达到提升nor flash擦写寿命的效果。
技术实现要素：4.本发明提供一种提升nor flash擦写寿命的存储控制方法，其特征在于，所述方法具体包括配置寄存器组、状态寄存器组、控制逻辑单元、sramctrl单元、flashctrl单元，核心部分在控制逻辑单元，主要措施是：
5.1)配置寄存器组和控制逻辑单元计算当前数据页剩余空间。即根据配置寄存器组信息获取待编程数据页，控制逻辑单元读取待编程数据页在索引页中对应word，根据word数值中bit为0的个数计算当前数据页剩余空间。
6.2)配置寄存器组和控制逻辑单元计算待写入数据页地址。根据一个数据页包含m个word，一个数据页对应索引页中的n个word，即32n个bit，则索引页中1bit对应数据页的word数量为m/(32n)，控制逻辑单元计算所得到的当前数据页剩余空间，进而计算出待写入数据页的偏移地址，与数据页基地址相加可以得到待写入数据页地址。
7.3)控制逻辑单元和flashctrl单元更新索引页对应word相应bit位。flashctrl单元完成数据页写入操作，控制逻辑单元根据写入数据长度，以及索引页中1bit对应数据页的word数量m/(32n)，更新索引页对应word的bit位。
8.实现所述功能包括以下5个阶段：
9.阶段1，cpu配置与状态获取；
10.阶段2，控制模块启动擦写操作；
11.阶段3，擦写操作执行；
12.阶段4，更新索引页；
13.阶段5，擦写操作完成；
14.阶段1cpu配置与状态获取，是更新配置寄存器组，控制逻辑单元依据此信息读取
索引页信息，并更新状态寄存器组，此阶段确认后续擦写操作能否执行，如果不能执行会建议切换待编程数据页，如果可以执行，则将待编程数据通过sramctrl单元写入sram。
15.阶段2控制模块启动擦写操作，是根据阶段1解析的信息，计算出读取sram地址和长度、nor flash擦写操作对应的目标地址、以及是否需要进行擦除操作。
16.阶段3擦写操作执行，根据阶段2计算出信息，通过sramctrl产生读取sram时序，通过flashctrl产生写入nor flash时序。
17.阶段4更新索引页，是根据写入数据长度，将索引页的word对应bit置0.
18.阶段5擦写操作完成，结束sramctrl和flashctrl操作，并更新状态寄存器组的完成标志。
附图说明
19.图1为一种提升nor flash擦写寿命的存储控制方法系统框图；
20.图2为索引页index word与数据页的映射图；
21.图3为一种提升nor flash擦写寿命的存储控制方法流程图；
具体实施方式
22.本发明提出的提升nor flash擦写寿命的存储控制方法中，包括5个部分，如图1所示。
23.第1部分是配置寄存器组(1031)，cpu(101)通过ahb总线(102)将待编程数据页、sram起始地址和写入数据长度、擦除操作是否执行等配置信息存放到配置寄存器组(1031)。
24.第2部分状态寄存器组(1032)，控制逻辑单元(1033)将待编程数据页剩余空间、flash擦写操作busy信号更新至状态寄存器组(1032)，cpu(101)可以通过ahb总线(102)来获取。
25.第3部分控制逻辑单元(1033)，根据配置寄存器组(1031)信息，读取索引页(2011)对应index word，更新状态寄存器组(1032)信息；根据一次擦写，多次写入思想，实现索引页index word与数据页的对应关系；产生sramctrl(1034)和flashctrl(1035)所需地址、写入长度等信息。
26.第4部分sramctrl(1034)，根据控制逻辑单元(1033)提供信息，产生读写访问sram(104)时序。
27.第5部分flashctrl(1035)，根据控制逻辑单元(1033)提供信息，产生读取、擦除、写入nor flash(105)时序。
28.下面将从5个阶段来详细说明具体实施，如图3所示。
29.阶段1cpu配置与状态获取，步骤301和步骤302，cpu(101)通过ahb总线(102)将待编程数据页、擦除操作是否执行、sram起始地址和写入数据长度等配置信息存放到配置寄存器组(1031)。步骤303，cpu(101)通过ahb总线(102)读取状态寄存器组(1032)信息，具体包括待编程数据页剩余空间、flash擦写操作busy信号。步骤304，控制逻辑单元(1033)判断剩余空间是否大于待编程数据长度，若大于则启动步骤306，若小于，则进入步骤305，建议切换待编程数据页。
30.当前数据页剩余空间计算是指根据配置寄存器组(1031)获取待编程数据页，进而读取索引页对应word，根据word数值(bit为0的个数)进行计算剩余空间，具体如图2所示，以index word line0(2011)为例，index bit0(2012)表示word值为0xffff_fffe，代表数据页data word line0至data word line3已填满；index bit31(2012)表示word值为0x0000_0000，代表数据页data word line0值data word line127已填满。
31.阶段2控制模块启动擦写操作，步骤306，cpu(101)通过ahb总线(102)将待写入数据先存放至sram(104)，其中sramctrl(1034)根据控制逻辑单元(1033)提供地址，产生写入sram(104)时序，待cpu(101)存放完成后，根据配置寄存器组(1031)信息，启动flash编程操作。步骤307，根据cpu(101)配置，决定是否进行页擦除操作，若是，则执行步骤309，flashctrl产生页擦除时序，对nor flash(105)进行操作，若否，则执行步骤308，启动flash写入操作。
32.阶段3擦写操作执行，控制逻辑单元(1033)计算出flashctrl所需写入地址，写入地址由数据页基地址和数据页内偏移地址组成，其中数据页基地址由逻辑地址至物理地址的映射关系直接产生，数据页内偏移地址计算如下：
33.控制逻辑单元(1033)依据读取索引页(2011)对应index word数值，可以计算出当前数据页剩余空间对应偏移地址，如图2所示，比如index word(2011)中1bit对应4个word，整个数据页为512byte，即128word，因此，根据index word中bit为0的个数可以推算出待编程偏移地址，如果bit为0的个数为0，则偏移地址为0，如果bit为0的个数为1，则偏移地址为4，进而得到bit为0的个数为n(0至31)，则偏移地址为4n(0至124)。当前约定一次写入4word，基于此映射关系，可以根据应用需求，调整index word line中1bit对应数据页data word line的个数，同时需要调整几个index word line对应一个数据页的关系。
34.控制逻辑单元(1033)产生读取sram请求，由sramctrl产生sram读取时序，再由flashctrl(1035)产生写入nor flash(105)时序，实现数据写入功能，在此期间状态寄存器组(1032)的flash擦写操作busy信号置1并保持。
35.阶段4更新索引页，是根据写入数据长度，将索引页(2011)的word对应bit置0。
36.具体的操作时，控制逻辑单元(1033)依据读取索引页(2011)对应index word数值，比如为0xffff_fffe，即index bit0(2012)，如果新写入的数据长度为4个word，则需要将0xffff_fffc，即index bit1(2012)写入索引页(2011)，控制逻辑单元输出待写入索引页(2011)的偏移地址和数据内容，flashctrl(1035)产生写入nor flash时序，完成此操作。
37.阶段5擦写操作完成，是指sramctrl(1034)和flashctrl(1035)操作完成，状态寄存器组(1032)的flash擦写操作busy信号由1置0，表示此次擦写操作全部完成。
38.以上所述仅为本说明书的一个实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。
技术特征：1.一种提升nor flash擦写寿命的存储控制方法,包括配置寄存器组、状态寄存器组、控制逻辑单元、sramctrl单元和flashctrl单元，其中控制逻辑单元为核心，其特征在于：1)配置寄存器组和控制逻辑单元计算当前数据页剩余空间；2)配置寄存器组和控制逻辑单元计算待写入数据页地址；3)控制逻辑单元和flashctrl单元更新索引页对应word相应bit位。2.如权利要求1所述的存储控制方法，其特征在于，所述的1)配置寄存器组和控制逻辑单元计算当前数据页剩余空间是指：根据配置寄存器组信息获取待编程数据页，控制逻辑单元读取待编程数据页在索引页中对应word，根据word数值中bit为0的个数计算当前数据页剩余空间。3.如权利要求1所述的存储控制方法，其特征在于，所述的2)配置寄存器组和控制逻辑单元计算待写入数据页地址是指：根据一个数据页包含m个word，一个数据页对应索引页中的n个word，即32n个bit，则索引页中1bit对应数据页的word数量为m/(32n)，控制逻辑单元计算所得到的当前数据页剩余空间，进而计算出待写入数据页的偏移地址，与数据页基地址相加可以得到待写入数据页地址。4.如权利要求1所述的存储控制方法，其特征在于，所述的3)控制逻辑单元和flashctrl单元更新索引页对应word相应bit位是指：flashctrl单元完成数据页写入操作，控制逻辑单元根据写入数据长度，以及索引页中1bit对应数据页的word数量m/(32n)，更新索引页对应word的bit位。
技术总结本发明提供一种提升NOR FLASH擦写寿命的存储器控制方法，应用于数据存储领域。本发明包括5个阶段：阶段1，CPU配置与状态获取；阶段2，控制模块启动擦写操作；阶段3，擦写操作执行；阶段4，更新索引页；阶段5，擦写操作完成。针对NOR FLASH擦写寿命问题，引入索引页，记录数据页使用容量，采用一次擦除，多次写入的思想来提高数据页的利用率，进而提高擦写寿命。本发明索引页的1个Word对应一个数据页，其中1Bit对应数据页的4个Word，针对频繁写入的数据，如果数据量小于4个Word，则可以提高32倍擦写寿命。写寿命。写寿命。
技术研发人员：李建波
受保护的技术使用者：北京中电华大电子设计有限责任公司
技术研发日：2022.07.04
技术公布日：2022/11/1
