[发明专利]嵌入式系统利用NAND闪存记忆体储存及启动的处理方法

说明书

技术领域  本发明属于闪存记忆体存储领域，特别适用于利用闪存记忆体作为代码存储空间并利用该闪存记忆体引导系统启动的嵌入式操作系统(EmbeddedSystem)领域。

背景技术  目前闪存记忆体在应用上可分为或非门闪存记忆体(NOR Flash)及与非门闪存记忆体(NAND Flash)。其中或非门(NOR)闪存记忆体一般又被称为Code Flash，由于NOR Flash是属于线性寻址(Linear addressing)的非挥发性记忆体，微处理器可以直接执行闪存记忆体中的程序，不需要先将程序读到系统记忆体中，使用相当容易，所以目前市面上大部分的嵌入式操作系统都以NOR Flash作为引导系统开机的媒介。但是，相比之下NOR闪存记忆体比NAND闪存记忆体的存储密度要低，而且价格昂贵，所以无法很经济的利用NOR来存储大量的使用者的资料。NAND闪存记忆体一般被称为Data Flash，其特点是能提供较高的单位密度，并达到高存储密度与经济实惠的目的，且NAND的读写速度也相当的快速。由于NAND闪存记忆体的单元大小要远小于NOR Flash，且生产的过程更为简单，因此成本相对也比较低。另外就容量而言，目前市面上NAND Flash的容量都已经达到1～4G字节的高容量，未来更会不断的向上提升。目前所有的便携式产品中，以NAND闪存记忆体的占有率最大，由此可以看出其具有相当的竞争力。但是NAND闪存记忆体类似于机械硬盘，属于区块寻址(Block Addressing)，需要先将NAND闪存记忆体上的程序读到随机存取记忆体上，才可以由微处理器执行。此部分的处理不是很容易，所以目前市面上嵌入式系统的存储媒介(特别是程序的存储媒介)还是以NOR闪存记忆体为主流，考虑到市场上的新需求，我们希望以NAND闪存记忆体取代嵌入式系统中的NOR闪存记忆体。

发明内容  本发明的目的是要NAND闪存记忆体可同时提供NOR与NAND之功能，并运用内建驱动程序来实现模拟硬盘驱动器的功能。此系统由微处理器(Micro Controller)、静态随机存取记忆体(SRAM)、动态随机存取记忆体(DRAM)、NAND闪存记忆体(NAND Flash)以及NAND闪存记忆体控制IC(NAND Flash Controller IC)等组件组成。

此发明是利用NAND闪存记忆体取代NOR闪存记忆体，其架构如图1所示，可以利用NAND闪存记忆体，同时具体引导开机以及资料存储的功能。系统利用两个阶段的复位启动完成一个简单的开机启动动作。第一阶段的复位信号(170)由外部(使用者)产生，当NAND闪存记忆体控制器完成载入一些开机所需要的程序到SRAM(150)，便会产生第二阶段的复位信号(180)，通知CPU执行SRAM中的程序。

由于NOR闪存记忆体有单价高、容量密度低等缺点，因此在单位成本以及数据储存容量的考虑下，本发明采用NAND闪存记忆体取代NOR闪存记忆体，并提供模拟硬盘的功能，为增加模拟硬盘的寿命，加入电气磨平(Wear leveling)机制与自动修正错误码(Error Correction Code)等功能。所以此发明具有低成本、高可靠度与高读写效率等优点，可有效提升系统的效率以及可靠度，并且降低系统成本。

本发明可以应用在任何需要具有数据存储功能的系统上，降低系统的成本，提供更高的存储容量。并且可以使用各种不同的NAND闪存记忆体，当某一厂家的NAND闪存记忆体缺货或是有瑕疵时，可以迅速的用另外一家的NAND闪存记忆体来取代，而且生产管理与品质几乎不会有任何改变。此架构也可以搭配各家不同的微处理器，只要将SRAM的地址0对应到微处理器的开机地址即可，可以选择任何的微处理器。

NAND闪存记忆体控制器(110)、DMA控制器(130)以及SRAM(150)可以整合成一颗IC，降低成本，而且也不会影响系统的扩充性，如图2所示。

附图说明

图1：闪存记忆体基本装置图。

图2：单一IC示意图。

图3：控制器启动流程图。

图4：NAND闪存记忆体内部数据配置。

图5：读取开机程序代码的流程。

【主要组件符号说明】

100：微控制器：系统的处理单元，执行系统的指令以及周边装置的存取。

110：NAND闪存记忆体控制器：对闪存记忆体下存取的命令以及启动DMA搬运闪存记忆体的数据到SRAM(150)或是DRAM(140)中。