基于FPGA的NAND Flash ECC校驗
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圖9給出了數(shù)據(jù)包發(fā)生1 bit錯誤的校驗情況。其中，DATAin表示待讀取的數(shù)據(jù)，HammingCALC表示在寫入NAND Flash頁時計算好的原始ECC，HAMMINGout表示后面在讀取DATAin數(shù)據(jù)時計算的新的ECC，errSTATUS為出錯狀態(tài)，ERRIoc為計算所得出錯的位置。為滿足1 bit錯誤的條件且易于觀察，將256 Byte數(shù)據(jù)(0～255)的最后一個Byte由“11110110”變?yōu)?ldquo;11111110”，如圖9中陰影部分所示。此時，errSTATUS結(jié)果為01”，表明程序檢測出了該1 bit錯誤，且ERRloc輸出為“111111111O11”，即出錯位置為第255 Byte的比特3發(fā)生了錯誤。為糾正該錯誤，此時，只要將該位置的比特取反輸出即可。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/191099.htm
在原來1 bit錯誤的情況下，將其相鄰的第254 bit的數(shù)據(jù)由“11110101”變?yōu)?ldquo;01110101”，如圖10陰影部分所示，整個數(shù)據(jù)包有2 bit發(fā)生了變化。此時，errSTATUS結(jié)果顯示為“10”，即檢測出了有2 bit錯誤。但此時的ERRloe無效，不能表征出兩個出錯的位置，也就是為什么ECC校驗只能檢測出2 bit錯誤而不能對其進行更正的原因。
當(dāng)然，如果數(shù)據(jù)包沒有發(fā)生任何錯誤，也就是若讀出的數(shù)據(jù)與先前寫入的數(shù)據(jù)完全一致，ECC校驗也是能夠保證檢測出來的。如圖11所示，當(dāng)未發(fā)生任何錯誤時，errSTATUS為“00”，驗證了數(shù)據(jù)的一致性。此時，ERPloe無意義。
值得說明的是，如果數(shù)據(jù)包發(fā)生的錯誤多于2 bit，該算法并不適宜。測定了更多比特(≥3)出錯的情況，結(jié)果證明，errSTATUS的結(jié)果可能為“00”、“01”、“10”中的任何一個，也就是說在這種情況下，該算法很可能出現(xiàn)誤檢。因此，在這里，可以得出與ECC校驗原理相符的結(jié)論：ECC能夠保證糾正1 bit錯誤和檢測2 bit錯誤，但對于1 bit以上的錯誤無法糾正，對2 bit以上的錯誤不保證能檢測。
4 結(jié)束語
本文將ECC校驗算法通過硬件編程語言VHDL在Ahera QuanusⅡ7．0開發(fā)環(huán)境下進行了后仿真測試，實現(xiàn)了NAND Flash的ECC校驗功能。本程序可實現(xiàn)每256 Byte數(shù)據(jù)生成3 Byte ECC校驗數(shù)據(jù)，且通過與原始ECC數(shù)據(jù)對比，能夠保證檢測出1 bit的錯誤及其出錯位置，進一步結(jié)合對此錯誤的糾正，可應(yīng)用于NAND Flash讀寫控制器的FPGA設(shè)計，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的ECC校驗，確保數(shù)據(jù)準備有效地傳輸。經(jīng)硬件實驗結(jié)果反饋，該算法硬件適應(yīng)性良好。
ECC是一種在NAND Flash處理中比較專用的校驗，其原理簡便、易于執(zhí)行、計算速度快并且數(shù)據(jù)量越大，其算法越有效。但這樣一個高效的算法仍存在缺陷，那就是其有限的糾錯能力。本文也驗證了其對于2 bit以上錯誤是無效的，盡管這種情況在Flash中發(fā)生的幾率很低，但就校驗原理來說，是否存在一種改進的算法可用于多比特錯誤的糾正還有待進一步研究和驗證。
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