ECC糾錯算法在存儲式測井儀器中的應用

祝清法　張阿朋

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糾錯算法對存儲到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(guān)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(lǐng)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K9F2G08U0C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1024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K9F2G08U0C，對FSMC進行適當?shù)呐渲弥螅纯稍谧x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

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[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（1988-），男，江蘇連云港人，學士，助理工程師，主要研究方向為石油測井儀器。張阿朋（1985-），男，江蘇連云港人，學士，工程師，主要研究方向為石油測井儀器。