STM32下FatFs的移植，实现了坏块管理，硬件ECC，ECC纠错，并进行擦写均衡分析

最近因项目需要，做一个数据采集的单片机平台。需要移植 FatFs 。现在把最后成果贴上来。

1、摘要

在 STM32 单片机上，成功移植 FatFs 0.12b，使用的 Nand Flash 芯片为 K9F2G08 。

特点： 系统配合 FatFs 实现了坏块管理，硬件ECC，软件 ECC 纠错

2、代码分析

2.1、擦写均衡分析

    在create_chain 函数中实现，每次分配都由当前scl 指向的 free cluster 开始，逐块检查，是否有可用 cluster 存在。如果没有则取下一块，直到回到起始点，说明已经没有 free cluster 了。

                       

    因为每次都紧邻 scl 取 free cluster, 那么每次的起始 scl 值在哪里，就决定了擦写位置。

 

    通过查看代码，很可惜，发现 scl 每次都重新从 1 开始查找 free cluster。所以，默认条件下，FatFs 不支持擦写均衡。

   如果能把每次分配的cluster号记录下来，下次接着向后分配，则可实现擦写均衡。未来有时间再来实现吧。也许你现在就能实现哦，另忘了实现了分享一份给我。

2.2、坏块管理分析

通过2.1对create_chain 函数的分析，我们知道get_fat是完成真实的 free cluster的分配。而每次 get_fat 函数都会调用 move_window 函数实际的读入一次该 sector。所以，我们只需要在读取函数中，对坏块进行检查，返回 出错，则分配的 cluster 自动移到下一个。从而完成跳过坏块存储数据。

具体实现如下：

 

     如果 FSMC_NAND_ReadSmallPage 检测到坏块，则 NAND_disk_read 返回 RES_ERROR。

2.3、STM32的硬件ECC

在FSMC_NAND_Init 函数中打开STM32的硬件ECC配置。如下红色字。

FSMC_NANDInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank2_NAND;

  FSMC_NANDInitStructure.FSMC_Waitfeature = FSMC_Waitfeature_Enable;

  FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_8b;

  FSMC_NANDInitStructure.FSMC_ECC = FSMC_ECC_Enable;

  FSMC_NANDInitStructure.FSMC_ECCPageSize = FSMC_ECCPageSize_256Bytes;

  FSMC_NANDInitStructure.FSMC_TCLRSetupTime = 0x00;

  FSMC_NANDInitStructure.FSMC_TARSetupTime = 0x00;

  FSMC_NANDInitStructure.FSMC_CommonSpaceTimingStruct = &p;

  FSMC_NANDInitStructure.FSMC_AttributeSpaceTimingStruct = &p;

这里使用的是 FSMC_ECCPageSize_256Bytes ,而 K9F2G08 的最小page 为 2048, 所以，我们在驱动中，会再把 2048 的page 页再分为8个256的小页面分别进行 ECC 运算。这样做的好处很明显，坏处就是加大了复杂度。具体实现参见 FSMC_NAND_WriteSmallPage和FSMC_NAND_ReadSmallPage 函数。

 

 

每次在硬件运算 ECC 开始时都需要打开ECC开关，算完一页后，又需要关闭开关。在读取ECC值之前还必须等待计算完毕。

while(FSMC_GetFlagStatus(FSMC_Bank2_NAND,FSMC_FLAG_FEMPT)==Bit_RESET);

做到这几条就可以通过 FSMC_GetECC 函数获取正确的 ECC 值了。

另外因为我们的计算特性，所以在坏块标志后特别加入了一个我们自定义的ECC标识。

 

2.4、ECC纠错

首先是 ECC 错误识别，代码如下：

 

 说明：eccRd为存储时计算的ECC什值; eccCl 为当前运算的值。

 eccXor 不为零时，说明检测到错误。再通过 FSMC_NAND_GetBitPosition 函数获得具体的出错bit的位置。具体算法请阅参考文献。

 

2.5、文件组成

FatFs 目录     

+----  ffconf.h   对 FatFs 进行配置的文件     

+----  ff.h     

+----  ff.c       是 FatFs 的实现文件，擦写均衡在 create_chain 函数中已实现。

+----  ccsbcs.c   文件名支持英文     

+----  cc936.c    文件名支技中文     

+----  diskio.c   是 FatFs 与自定义驱动层的接口函数     

+----  NandDisk.c 为自己实现的 NandFlash 匹配函数，坏块管理在这里实现。       

BSP 目录     

+----  fsmc_nand.h  对 K9F2G08 的各种参数定义     

+----  fsmc_nand.c  实现硬件级别的读写驱动，STM32 的 硬件 ECC 在这里使用。还实现了 ECC 自动纠错。

注：为了获得 64*2K 的擦除缓冲区，系统还使用了一块 SRAM 芯片，以支持 malloc 内存 分配函数。这个文件由你自己的系统提供。
 

3、引用文献

FatFs 系统	http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html
ECC 算法详细说明	http://www.360doc.com/content/11/0523/17/496343_118837985.shtml
STM32   ECC校验的一些心得	http://www.51hei.com/bbs/dpj-32707-1.html

最后如果想要下载程序的朋友请点这里：源程序下载