[发明专利]一种嵌入式环境下OTP闪存的数据存储管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌入式环境下在OTP快闪存储器上进行数据存储管理的方法，其中OTP指One Time Programmable，意思是一次性可编程。

背景技术

目前在计算机存储方面，所用的存储介质主要包括：磁介质(硬盘)、光介质(光盘)以及现在正在得到迅速普及的以快闪存储器(Flash，又称闪存)为代表的固态存储介质，其中以固态存储发展最为迅猛。随着闪存介质的普及，相应的，其价格也在迅速下降，在某些领域已经出现了SSD(固态盘)逐步取代硬盘的趋势；目前光盘的主要应用在于媒体发布，包括软件、多媒体、资料数据等，但是光盘存在体积大、易损坏的缺点，同时用光盘进行媒体发布不容易实现版权保护。在这种背景下，应用目前成本迅速降低的闪存介质替代光盘进行媒体发布具有广阔的应用前景，因为闪存介质不仅具有体积小、功耗低、访问速度快等优点，同时还可以利用先进的数字版权保护技术(DRM)维护发布人的利益。

闪存的特性：闪存，特别是最常用的NAND型中通常存在坏块，OTP型闪存也不例外，在信息存储时必须进行坏块识别与剔除。由于坏块的存在，会导致闪存可用的块在物理地址上不连续，这在应用中会造成不便，因为从主机端如windows操作系统发过来的地址是逻辑地址，逻辑地址是连续的，不能存在坏块的概念。闪存的物理地址又可以分为物理块地址和物理页地址，对应到逻辑地址中也存在逻辑块地址和逻辑页地址。通常需要用查找表的方式进行物理地址空间与逻辑地址空间的映射，剔除物理上的坏块，为操作系统提供连续的逻辑地址空间。

在用闪存进行媒体发布时，OTP闪存是一种合适的选择，相对于多次重复擦写的闪存，OTP闪存具有成本更低，安全性更高的特点。但是在OTP闪存上的信息存储管理跟传统的闪存管理具有很大的差别。传统的查找表形式对多次擦写的闪存管理非常有效，因为写数据的操作会导致查找表中对应关系的频繁更新，这种更新可以随时写入到闪存中以反映这种映射关系的改变；但在OTP闪存中，这种情况就不同了，因为OTP只能一次性写入，对照表的更新以及写入到闪存会导致闪存可用空间的减少，频繁的更新操作将导致OTP可用空间的极大浪费。但是，从应用的角度，需要实现对闪存上的文件添加等操作，这将导致文件系统数据被重写，文件数据更新等，因此必须设计新的数据存储管理算法处理这种矛盾。

发明内容

因此，本发明为了克服OTP闪存在存储过程中的上述问题，提出了一种满足用OTP闪存进行媒体发布的需求的OTP闪存数据存储管理方法。

本发明采用以下技术方案：

该发明是嵌入式环境下的OTP闪存数据存储管理方法，该方法基于FAT文件系统，通过初始的低级格式化生成坏块替换表和页替换表，并将闪存存储空间从第0页至结束依次划分成第一区的OTP管理算法保留区域、第二区的闪存系统保留区、第三区的文件系统区及目录保留区以及第四区的用户数据区，其中所述坏块替换表和页替换表存储于第一区，第三区写有DBR，创建保留扇区，并写有FAT以及FAT副本，创建根目录，且在第一区写有闪存系统软件配置信息并存储有文件系统区的地址查找表，进而，该方法包括以下步骤：

A.闪存系统上电至就绪，等待主机读写指令；

B.收到主机读写指令，若是读指令转步骤C1，写指令转步骤C2，；

C1.若是读文件系统区，则转步骤D1；否则转步骤D2；

C2.若是写文件系统区，则转步骤E1；否则转步骤E2；

D1.根据文件系统区的地址查找表，找到对应的物理地址，读取数据后转步骤A；

D2.由闪存系统接收到的指令得出逻辑地址，依据逻辑地址到物理地址的计算公式算出物理地址，并判断该物理地址是否出现在坏块替换表和页替换表中，若是，则据这两个表查到相应的物理地址读取数据后返回步骤A；若不是，则依据计算出的物理地址，读取数据后返回步骤A；

E1.在当前物理地址的基础上向前寻找下一个可用页，将文件系统数据写入，同时将所述当前物理地址的逻辑页地址写入到该页的空闲区，更新闪存系统内存中的文件系统地址查找表，并判断该地址查找表的更新次数是否达到设定阈值，若达到，则把该地址查找表更新到第一区中的文件系统区的地址查找表，完成后返回到步骤A；

E2.判断闪存接收到的指令是数据添加还是数据更新，若是前者则转步骤F1，若是后者则转步骤F2；