ECC简介
由于NAND?Flash的工艺不能保证NAND的Memory?Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在NAND的生产中及使用过程中会产生坏块。为了检测数据的可靠性，在应用NAND?Flash的系统中一般都会采用一定的坏区管理策略，而管理坏区的前提是能比较可靠的进行坏区检测。
如果操作时序和电路稳定性不存在问题的话，NAND?Flash出错的时候一般不会造成整个Block或是Page不能读取或是全部出错，而是整个Page（例如512Bytes）中只有一个或几个bit出错。
对数据的校验常用的有奇偶校验、CRC校验等，而在NAND?Flash处理中，一般使用一种比较专用的校验——ECC。ECC能纠正单比特错误和检测双比特错误，而且计算速度很快，但对1比特以上的错误无法纠正，对2比特以上的错误不保证能检测。
ECC原理
ECC一般每256字节原始数据生成3字节ECC校验数据，这三字节共24比特分成两部分：6比特的列校验和16比特的行校验，多余的两个比特置1，如下图所示：
ECC的列校验和生成规则如下图所示：
用数学表达式表示为：
P4=D7(+)D6(+)D5(+)D4 P4`=D3(+)D2(+)D1(+)D0
P2=D7(+)D6(+)D3(+)D2 P2`=D5(+)D4(+)D1(+)D0
P1=D7(+)D5(+)D3(+)D1 P1`=D6(+)D4(+)D2(+)D0
这里(+)表示“位异或”操作
ECC的行校验和生成规则如下图所示：
用数学表达式表示为：
P8?=?bit7(+)bit6(+)bit5(+)bit4(+)bit3(+)bit2(+)bit1(+)bit0(+)P8
……………………………………………………………………………………
这里(+)同样表示“位异或”操作
当往NAND?Flash的page中写入数据的时候，每256字节我们生成一个ECC校验和，称之为原ECC校验和，保存到PAGE的OOB（out-of-band）数据区中。
当从NAND?Flash中读取数据的时候，每256字节我们生成一个ECC校验和，称之为新ECC校验和。
校验的时候，根据上述ECC生成原理不难推断：将从OOB区中读出的原ECC校验和新ECC校验和按位异或，若结果为0，则表示不存在错（或是出现了ECC无法检测的错误）；若3个字节异或结果中存在11个比特位为1，表示存在一个比特错误，且可纠正；若3个字节异或结果中只存在1个比特位为1，表示OOB区出错；其他情况均表示出现了无法纠正的错误。
ECC算法的实现
static?const?u_char?nand_ecc_precalc_table[]?=
{
0x00,?0x55,?0x56,?0x03,?0x59,?0x0c,?0x0f,?0x5a,?0x00,
0x65,?0x30,?0x33,?0x66,?0x3c,?0x69,?0x6a,?0x3f,?0x65,
0x66,
0x03,
0x69,
0x0c,
0x0f,
0x6a,
0x00,?0x00
};
// Creates?non-inverted?ECC?code?from?line?parity
static?void?nand_trans_result(u_char?reg2,?u_char?reg3,u_char?*ecc_code)
{
u_char?a,?b,?i,?tmp1,?tmp2;
/*?Initialize?variables?*/
a?=?b?=?0x80;
tmp1?=?tmp2?=?0;
/*?Calculate?first?ECC?byte?*/
for?(i?=?0;?i?<?4;?i++)
{
if?(reg3?&?a) ?/*?LP15,13,11,9?-->?ecc_code[0]?*/
tmp1?|=?b;
b?>>=?1;
if?(reg2?&?a) ?/*?LP14,12,10,8?-->?ecc_code[0]?*/
tmp1?|=?b;
b?>>=?1;
a?>>=?1;
}
/*?Calculate?second?ECC?byte?*/
b?=?0x80;
for?(i?=?0;?i?<?4;?i++)
{
if?(reg3?&?a) ?/*?LP7,5,3,1?-->?ecc_code[1]?*/
tmp2?|=?b;
b?>>=?1;
if?(reg2?&?a) ?/*?LP6,4,2,0?-->?ecc_code[1]?*/
tmp2?|=?b;
b?>>=?1;
a?>>=?1;
}
/*?Store?two?of?the?ECC?bytes?*/
ecc_code[0]?=?tmp1;
ecc_code[1]?=?tmp2;
}
// Calculate?3?byte?ECC?code?for?256?byte?block
void?nand_calculate_ecc?(const?u_char?*dat,?u_char?*ecc_code)
{
u_char?idx,?reg1,?reg2,?reg3;
int?j;
/*?Initialize?variables?*/
reg1?=?reg2?=?reg3?=?0;
ecc_code[0]?=?ecc_code[1]?=?ecc_code[2]?=?0;
/*?Build?up?column?parity?*/
for(j?=?0;?j?<?256;?j++)
{
/*?Get?CP0?-?CP5?from?table?*/
idx?=?nand_ecc_precalc_table[dat[j]];
reg1?^=?(idx?&?0x3f);
/*?All?bit?XOR?=?1???*/
if?(idx?&?0x40)?{
reg3?^=?(u_char)?j;
reg2?^=?~((u_char)?j);
}
}
/*?Create?non-inverted?ECC?code?from?line?parity?*/
nand_trans_result(reg2,?reg3,?ecc_code);
/*?Calculate?final?ECC?code?*/
ecc_code[0]?=?~ecc_code[0];
ecc_code[1]?=?~ecc_code[1];
ecc_code[2]?=?((~reg1)?<<?2)?|?0x03;
}
// Detect?and?correct?a?1?bit?error?for?256?byte?block
int?nand_correct_data?(u_char?*dat,?u_char?*read_ecc,?u_char?*calc_ecc)
{
u_char?a,?c,?d1,?d2,?d3,?add,?bit,?i;
/*?Do?error?detection?*/
d1?=?calc_ecc[0]?^?read_ecc[0];
d2?=?calc_ecc[1]?^?read_ecc[1];
d3?=?calc_ecc[2]?^?read_ecc[2];
if?((d1?|?d2?|?d3)?==?0)
{
/*?No?errors?*/
return?0;
}
else
{
a?=?(d1?^?(d1?>>?1))?&?0x55;
b?=?(d2?^?(d2?>>?1))?&?0x55;
c?=?(d3?^?(d3?>>?1))?&?0x54;
/*?Found?and?will?correct?single?bit?error?in?the?data?*/
if?((a?==?0x55)?&&?(b?==?0x55)?&&?(c?==?0x54))
{
c?=?0x80;
add?=?0;
a?=?0x80;
for?(i=0;?i<4;?i++)
{
if?(d1?&?c)
add?|=?a;
c?>>=?2;
a?>>=?1;
}
c?=?0x80;
for?(i=0;?i<4;?i++)
{
if?(d2?&?c)
add?|=?a;
c?>>=?2;
a?>>=?1;
}
bit?=?0;
b?=?0x04;
c?=?0x80;
for?(i=0;?i<3;?i++)
{
if?(d3?&?c)
bit?|=?b;
c?>>=?2;
b?>>=?1;
}
b?=?0x01;
a?=?dat[add];
a?^=?(b?<<?bit);
dat[add]?=?a;
return?1;
}
else
{
i?=?0;
while?(d1)
{
if?(d1?&?0x01)
++i;
d1?>>=?1;
}
while?(d2)
{
if?(d2?&?0x01)
++i;
d2?>>=?1;
}
while?(d3)
{
if?(d3?&?0x01)
++i;
d3?>>=?1;
}
if?(i?==?1)
{
/*?ECC?Code?Error?Correction?*/
read_ecc[0]?=?calc_ecc[0];
read_ecc[1]?=?calc_ecc[1];
read_ecc[2]?=?calc_ecc[2];
return?2;
}
else
{
/*?Uncorrectable?Error?*/
return?-1;
}
}
}
/*?Should?never?happen?*/
return?-1;
}?
原文地址：http://www.voidcn.com/article/p-kobyhfxi-po.html
