CN106951342B - 一种TF卡片内Flash的纠错方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TF卡片内Flash的纠错方法，采用握手超时机制区分下载应用程序和启动应用程序，若在预设时间内接收到正确的握手信号，则接收上位机的应用程序，并写入片内Flash的应用程序区和片外Flash的应用程序备份区，计算应用程序数据的CRC校验值作为标准校验值写入片外Flash的应用程序校验码区；从片外Flash的应用程序校验码区读取全部的标准校验值至RAM中，对片内Flash中的应用程序空间存储的有效数据求取CRC校验值，如果求取的CRC校验值与标准校验值存在偏差，则从片外Flash的应用程序备份区读取备份数据，并将备份数据写入到片内Flash中覆盖原始数据，启动应用程序。本发明的错误检出率高，纠错能力强，大大提高了片内Flash的可靠性和启动性能，降低了功耗。
Description
技术领域
本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种TF卡片内Flash的纠错方法。
背景技术
便携式移动终端的应用渗透到了人们工作生活的每个角落，TF卡以其体积小、存储能力强大并且采用高效的SD接口传输，在便携设备中获得良好的推广和长足的发展。现今，TF卡形态的产品已经不仅适用于存储领域，其在蓝牙、无线通信及密码安全领域也占据一席之地。对于支持热插拔的TF卡，启动时间越短则提供给用户更好的体验。当前多数TF卡采用挂接在SPI总线的片外Flash，这种Flash不支持CPU直接访问，所以TF卡上电后需要CPU通过SPI接口将片外Flash中的代码读取到RAM，在RAM中执行代码。受SPI总线及片外Flash的性能限制，读取片外Flash的速率相比于片内Flash会有明显下降，所以部分用户选择片内Flash作为程序存储和运行空间。由于片内Flash对芯片生产工艺会有比较高的要求，所以片内Flash容易出现故障，其中一种故障类型为：随着擦写次数的增加，Flash内部存储单元出现电平翻转错误的概率急剧上升，直接导致程序运行出错，造成TF卡故障甚至无法使用。该类问题在芯片出厂时的出现概率较低，通常在芯片投入使用后随着Flash擦写次数的增加才会逐步出现，导致TF卡使用寿命降低。
对于上述故障，通常采用纠错或者备份的方式减轻其对整个TF卡系统的危害。纠错方式是指事先采用纠错算法(常见ECC算法)处理Flash中存储的有效数据并生成纠错码，在芯片上电后立即调用纠错算法处理Flash中存储的有效数据，对出现电平翻转的存储单元及时处理，降低Flash出错的概率。备份方式非常直观，即在Flash开辟一块与应用程序空间同样大的区域，对应用程序作完整备份，上电后即对比两片区域，发现错误后则将备份区域的数据覆盖到原始区域。
但是，这两种方式都存在一些问题：
纠错方式的问题在于纠错效果和时间性能的冲突，ECC算法只能纠正1bit错误，对于2个bit以上的错误则纠错失败，要想纠错效果更上一层楼，需要大大增加算法的复杂度，势必会降低时间性能。
备份方式纠错效果好，方法简单高效，但对片内Flash的容量要求较高，需要至少2倍于应用程序的空间，Flash容量增加直接导致芯片的体积和功耗增大。对于主要应用于移动便携设备的TF卡，体积和功耗是非常重要的因素，因此备份方式并不十分适用于TF卡的片内Flash故障。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种TF卡片内Flash的纠错方法，用以解决现有TF卡片内Flash随着擦写次数的增加出现电平翻转故障的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种TF卡片内Flash的纠错方法，包括以下步骤：
步骤S1：TF卡上电后，进行软硬件初始化；
步骤S2：等待上位机的握手信号，若在预设时间内接收到正确的握手信号，执行步骤S3；若等待握手信号超时，执行步骤S4；
步骤S3：下载应用程序；
步骤S4：对应用程序进行检错和纠错，启动应用程序。
所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S301：接收上位机的应用程序；
步骤S302：将从上位机接收的应用程序写入片内Flash的应用程序区；
步骤S303：将从上位机接收的应用程序写入片外Flash的应用程序备份区；
步骤S304：计算步骤S303应用程序数据的CRC校验值作为标准校验值写入片外Flash的应用程序校验码区。
从上位机每接收到256字节数据，执行步骤S302，不足256字节数据按实际长度处理。
片内Flash的起始地址存放纠错代码，后续存放应用程序；片外Flash的起始地址存放应用程序的标准校验值，后续存放应用程序的备份。
所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S401：从片外Flash的应用程序校验码区读取全部的标准校验值至RAM中；
步骤S402：对片内Flash中的应用程序空间存储的有效数据求取CRC校验值；
步骤S403：如果求取的CRC校验值与从片外Flash读取至RAM中的标准校验值存在偏差，则对应用程序进行纠错；
步骤S404：纠错完成后，关闭片外Flash的时钟和电源，跳转到应用程序的起始地址启动应用程序。
片外Flash无数据读写时关闭其独立电源时钟，只在使用时开启。
所述步骤S402中，对于片内Flash中的应用程序空间存储的有效数据，每256字节求取一个8bit的CRC校验值，不足256字节按实际长度处理。
步骤S403所述的对应用程序进行纠错，从片外Flash的应用程序备份区读取备份数据，并将备份数据写入到片内Flash中覆盖原始数据。
应用程序运行过程中，当终端设备访问TF卡时，TF卡自动从低功耗模式恢复到正常模式，纠错代码对应用程序进行检错和纠错，纠错完成后继续运行应用程序。
本发明有益效果如下：
本发明通过在TF卡的硬件结构中增加挂接在主控芯片上的片外Flash，配合CRC校验与备份结合的软件机制，提供了一种TF卡片内Flash的纠错方法，错误的检出率高，纠错能力强，大大提高了片内Flash的可靠性；程序启动前的纠错工作采用首先检错，检出错误后再启用备份数据的方式，在一定程度上提高了启动性能；采用片外Flash扩展存储空间，无数据读写时可独立关闭其电源时钟，降低功耗。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为TF卡内部结构示意图；
图2为Flash的存储空间分配示意图；
图3为TF卡片内Flash的纠错方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
本发明实施例提供了一种TF卡片内Flash的纠错方法，包括以下步骤：
步骤S1：TF卡上电后，进行软硬件初始化。
如图1所示，所述TF卡包括主控芯片、片外Flash、SPI总线和NAND Flash；
所述主控芯片包括SD接口、时钟控制模块和片内Flash；
具体地，所述软硬件初始化包括初始化时钟、SD接口、片内Flash和片外Flash。
步骤S2：等待上位机的握手信号，若在预设时间内接收到正确的握手信号，执行步骤S3；若等待握手信号超时，执行步骤S4。
优选地，采用握手超时机制区分下载应用程序和启动应用程序。
步骤S3：下载应用程序。
具体地，如图3所示，接收上位机的应用程序，每接收到256字节数据，先将其写入片内Flash的应用程序区，然后写入片外Flash的应用程序备份区，最后计算256字节数据的CRC校验值作为标准校验值并写入片外Flash的应用程序校验码区(不足256字节数据按实际长度处理)；
图2为片内Flash和片外Flash的存储空间分配示意图，片内Flash的起始地址存放纠错代码，后续存放应用程序，PC指针可以在纠错程序和应用程序之间相互跳转；片外Flash的起始地址存放应用程序的标准校验值，后续存放应用程序的备份；
所述纠错代码同时具备下载应用程序及启动应用程序的功能。
步骤S4：对应用程序进行检错和纠错，启动应用程序。
优选地，程序启动前首先进行检错，检出错误后再启用备份数据；检错动作只需要从片外Flash中获取全部的标准校验值，只有在校验出错时才会从片外Flash中读取应用程序备份区的备份数据写入片内Flash覆盖原始数据，在一定程度上提高了应用程序的启动性能；
采用片外Flash扩展存储空间，相比于扩展片内Flash存储空间的方式，在扩展空间使用频率较低的情况下，片外Flash无数据读写时可关闭其独立电源时钟，而只在使用时开启，以降低功耗。
具体地，所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S401：从片外Flash的应用程序校验码区读取全部的标准校验值至RAM中；
步骤S402：对片内Flash中的应用程序空间存储的有效数据求取CRC校验值；
具体地，对于片内Flash中的应用程序空间存储的有效数据，每256字节求取一个8bit的CRC校验值(不足256字节按实际长度处理)；
步骤S403：如果求取的CRC校验值与从片外Flash读取至RAM中的标准校验值存在偏差，则对应用程序进行纠错；
具体地，如图3所示，如果求取的CRC校验值与从片外Flash读取至RAM中的标准校验值存在偏差，则认为该区间由于存储单元电平跳变而导致数据出错，则从片外Flash的应用程序备份区的相应位置读取备份数据，并将备份数据写入到片内Flash中覆盖原始数据；
步骤S403：纠错完成后，关闭片外Flash的时钟和电源，跳转到应用程序的起始地址启动应用程序。
优选地，纠错代码在TF卡上电时对片内Flash内的应用程序进行检错和纠错，但在应用程序实时运行过程中片内Flash区域也随时可能出错，所以TF卡每次从低功耗模式恢复到正常模式时，纠错代码均会对应用程序进行检错和纠错；
具体地，当终端设备没有访问TF卡的需求时，TF卡会自动进入低功耗模式，且不再执行任何外设访问操作；当终端设备访问TF卡时，TF卡自动从低功耗模式恢复到正常模式，然后纠错代码对应用程序进行检错和纠错，纠错完成后继续运行应用程序。在TF卡由低功耗模式恢复正常模式时对应用程序进行检错和纠错，选择了合适的纠错时机，提高了纠错频率，进一步提升了片内Flash存储的可靠性。
综上所述，本发明实施例提供了一种TF卡片内Flash的纠错方法，在TF卡主控芯片外挂接Flash，配合CRC校验与备份结合的软件机制，错误的检出率高，纠错能力强，大大提高了片内Flash的可靠性；程序启动前的纠错工作采用首先检错，检出错误后再启用备份数据的方式，在一定程度上提高了启动性能；采用片外Flash扩展存储空间，无数据读写时可独立关闭其电源时钟，降低功耗。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种TF卡片内Flash的纠错方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：TF卡上电后，进行软硬件初始化；
步骤S2：等待上位机的握手信号，若在预设时间内接收到正确的握手信号，执行步骤S3；若等待握手信号超时，执行步骤S4；
步骤S3：下载应用程序；
步骤S4：对应用程序进行检错和纠错，启动应用程序；
所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S401：从片外Flash的应用程序校验码区读取全部的标准校验值至RAM中；
步骤S402：对片内Flash中的应用程序空间存储的有效数据求取CRC校验值；
步骤S403：如果求取的CRC校验值与从片外Flash读取至RAM中的标准校验值存在偏差，则对应用程序进行纠错；
步骤S404：纠错完成后，关闭片外Flash的时钟和电源，跳转到应用程序的起始地址启动应用程序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S301：接收上位机的应用程序；
步骤S302：将从上位机接收的应用程序写入片内Flash的应用程序区；
步骤S303：将从上位机接收的应用程序写入片外Flash的应用程序备份区；
步骤S304：计算步骤S303应用程序数据的CRC校验值作为标准校验值写入片外Flash的应用程序校验码区。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从上位机每接收到256字节数据，执行步骤S302，不足256字节数据按实际长度处理。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，片内Flash的起始地址存放纠错代码，后续存放应用程序；片外Flash的起始地址存放应用程序的标准校验值，后续存放应用程序的备份。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，片外Flash无数据读写时关闭其独立电源时钟，只在使用时开启。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S402中，对于片内Flash中的应用程序空间存储的有效数据，每256字节求取一个8bit的CRC校验值，不足256字节按实际长度处理。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S403所述的对应用程序进行纠错，从片外Flash的应用程序备份区读取备份数据，并将备份数据写入到片内Flash中覆盖原始数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，应用程序运行过程中，当终端设备访问TF卡时，TF卡自动从低功耗模式恢复到正常模式，纠错代码对应用程序进行检错和纠错，纠错完成后继续运行应用程序。
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