ECC纠错算法在存储式测井仪器中的应用

1、ECC 纠错算法在存储式测井仪器中的应用摘 要：存储式测井仪器在工作过程中把测井数据存 储到本地，测井完毕后把数据读出到 PC 机进行处理。仪器 采用 NAND_Flash 作为存储介质，使用 ECC?m 错算法对存 储到 NAND_Flash 中的数据进行校验和纠错是非常重要的工 作，文章使用 STM32 实现了 ECC 纠错算法。关键词：存储式； NAND_Flash ECC 纠错算法； STM32 引言目前世界上主流的非易失闪存技术分为 NAND 和 NOR ， NAND 结构以其极高的存储密度，极快的写入和擦除速度， 占领了中大容量存储器的市场，我公司存储式测井仪器的存 储体便采用 K

2、9F2G08U0C 作为存储介质，典型的 NAND_Flash 。ECC 全称 Error Checking and Correction ，是常用的对 NAND_Flash 进行校验和纠错的算法，其只能纠正 1bit 的错 误，检测出 2bit 以内的错误，对 2bit 以上的错误不能保证检 测。由于 NAND_Flash 的出错模式一般不会整个 Block 或者 Page 全部失效，而是某一个 bit 发生错误， 故 ECC 纠错算法 对 NAND_Flash 的纠错效果非常理想。1 算法详细介绍ECC 校验每次对 256字节的数据进行操作， 形成一个 256行、8列的矩阵，矩阵每个元素代

3、表一个bit。ECC算法的校验包括列校验和行校验，对每个待校验的 bit 位求异或，很 显然，如果结果为 0，则表示有偶数个 1，如果结果为 1，则 表示有奇数个 1。列校验矩阵示意图如图 1 所示2 实际应用K9F2G08U0C的每个Page页包含512字节的数据区和 16字节的 OOB 区，每次往 K9F1208 写入 256字节的数据， 同时生成一个 ECC 校验码存储到 OOB 区；读数据的时候， 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

4、 1， 表示存在一个比特错误，且可纠正，根据相应的规则即可定 位到特定的 Bit 发生了反转，修正过来即可；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。如果使用软件进行 ECC 编码和解码，根据上述 ECC 计 算规则， 进行一次列计算最少需要 1 024个指令周期， 256 字 节共需要 1024*22=22528 个指令周期，严重影响 MCU 工作 效率。使用 STM32F407 自带硬件 ECC 模块，可以自动计算 出 ECC 校验码，提高系统的工作效率。用 STM32F407 的FSMC 接口连接 K9F2G08U

5、0C ，对 FSMC 进行适当的配置之 后，即可在读写 NAND_Flash 的时候读到 ECC 校验数据， 无需手动计算。3 结束语采用 ECC 纠错算法纠正 NAND_Flash 中的位翻转错误， 有效的保证了数据的正确性和完整性，从而保证了存储式测 井仪器的测井成功率。在实际使用中，充分利用 MCU 的硬 件模块，极大的提高系统工作效率。 ECC 纠错算法也可以应 用在其他任何需要高可靠性存储的系统中。参考文献1 杨孝光.ECC校验的算法分析和程序实现M.成都：电 子科技大学出版社， 2004： 13-16.2 李晴.高速大容量 NAND FLASH 存储系统的设计与 实现D.北京理工大学，2015.3 陈国，高杨 .NAND Flash 在大容量存储技术中的应用J.航空计算技术，2009（ 2）: 113-116.作者简介：祝清法（ 1 988-