摘要:作为一种新型的存储介质，flash以其优良的特性，在嵌入式领域中得到了广泛的应用。本文通过分析flash介质的自身特性，并结合嵌入式系统的特点，设计实现于兼容性、可靠性以及开销等方面都得到充分优化的flash存储系统。

    关键字嵌入式系统文件系统flash

    1引言

    flash（闪速存储器）作为一种安全、快速的存储体，具有体积小、容量大、成本低、掉电数据不丢失等一系列优点，已成为嵌入式系统中数据和程序最主要的载体。由于flash在结构和操作方式上与硬盘、e2rom等其他存储介质有较大区别，使用flash时必须根据其自身特性，对存储系统进行特殊设计，以保证系统的性能达到最优。

    2flash的特点

    flash是一种非易失性存储器nvm（non-volatilememory），根据结构的不同可以将其分成norflash和nandflash两种。但不管哪一种都具有如下特点：

    1．区块结构

    flash在物理结构上分成若干个区块，区块之间相互独立。比如norflash把整个memory分成若干个sector，而nandflash把整个memory分成若干个block；

    2．先擦后写

    由于flash的写操作只能将数据位从1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器进行写入之前必须先执行擦操作，将预写入的数据位初始化为1。擦操作的最小单位是一个区块，而不是单个字节。

    3．操作指令

    除了norflash的读，flash的其它操作不能像ram那样，直接对目标地址进行总线操作。比如执行一次写操作，它必须输入一串特殊的指令（norflash），或者完成一段时序（nandflash）才能将数据写入到flash中。

    4．位反转

    由于flash固有的电器特性，在读写数据过程中，偶然会产生一位或几位数据错误。这就是位反转。位反转无法避免，只能通过其他手段对结果进行事后处理。

    5．坏块

    flash在使用过程中，可能导致某些区块的损坏。区块一旦损坏，将无法进行修复。如果对已损坏的区块进行操作，可能会带来不可预测的错误。尤其是nandflash在出厂时就可能存在这样的坏块（已经被标识出）。

    3关键设计

    3.1flash通用设计

    对于一个嵌入式系统，设备的兼容性越好，系统可行性就越好，产品也就越有竞争力。所以，为了兼容不同类型的flash设备，对flash进行通用设计至关重要。

    对于norflash，数据的读操作可以通过独立的数据总线和地址总线快速完成，然而norflash的其他操作需要通过特殊的指令来完成，更糟糕的是不同厂商生产的芯片这些指令互不相同。这就导致了设备的不兼容。

    对于nandflash，也存在这样的问题。nandflash可以根据相同的指令读取芯片的厂商号和设备号,从而通过识别设备号调用对应的时序流程实现操作。但是，系统中太多的判断，会使得程序的结构变得非常复杂。所以，在一定的条件下，nandflash设备还是不兼容的。

    为了解决这一问题，一个较好的方法是将flash的各个操作指令以及结构特性按照统一的格式存放到flash中固定位置。系统初始化时，将这个结构读入系统，通过分析这个结构，可以获得关于芯片所有相关信息，包括操作指令，区块分布等等。这样，系统可以轻松实现对不同型号flash的所有操作，极大地提高了设备的扩展性。

    3.2双模式文件系统设计

    嵌入式系统中文件数据的存放一般有两种结构，一种是索引格式的线性结构，一种是非线性的链表