專利名稱：基于sd接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過SD卡Secure Digital Memory Card)接口對閃存的操作方法，特別是涉及一種基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
SD卡的技術(shù)是基于Multi-Media卡(MMC)格式上發(fā)展而來。SD卡共支持三種傳輸模式SPI模式，1位SD模式，4位SD模式。低速卡通常支持0 400Kbit/s數(shù)據(jù)傳輸率，采用SPI和1位SD傳輸模式。高速卡支持0 100Mbit/S數(shù)據(jù)傳輸率，采用4位SD傳輸模式。隨著SD卡傳輸速率的提高，理論上SD卡的讀寫速度可以達到25Mbyte/s。在現(xiàn)有的技術(shù)中，閃存的上層操作是通過邏輯地址訪問閃存，并認為閃存是一個邏輯地址連續(xù)分布的物理存儲介質(zhì)，而SD卡的固化軟件則通過物理地址來實際訪問閃存中的塊。所以SD卡的固化軟件中建立了一個邏輯地址到物理地址的對應(yīng)表，即地址對照表。SD卡在接收到SD Host的寫命令時，其固化軟件先解析所述寫命令的邏輯地址，并尋找一個物理地址來對應(yīng)這個邏輯地址，即在地址對照表中建立該邏輯地址與改物理地址的對應(yīng)關(guān)系。由于閃存的物理塊只能對空塊編程且必須順序?qū)?，且只能按頁編程，按塊擦除。如果直接對邏輯地址對應(yīng)的物理地址編程，則需要更多的擦除和搬移數(shù)據(jù)的工作。所以建立若干臨時邏輯塊，與部分邏輯地址對應(yīng)。固化軟件尋找與該邏輯塊對應(yīng)的臨時邏輯塊，如果不存在，則按照一定的原則，選擇一個臨時邏輯塊和其對應(yīng)的物理塊整理合并，形成空塊，映射到新的邏輯塊，即形成與該邏輯地址對應(yīng)的臨時邏輯塊。如果存在則直接對臨時邏輯塊編程，并記錄邏輯頁和物理頁對應(yīng)關(guān)系。遇到臨時邏輯塊寫滿時，就將該臨時邏輯塊，和對應(yīng)的物理塊進行整理。保存新的映射關(guān)系，并更新出新的臨時邏輯塊。臨時邏輯塊寫滿時，如果臨時邏輯塊的頁記錄連續(xù)，整理只需要建立臨時邏輯塊和邏輯地址之間的映射，并將原物理塊更新為臨時邏輯塊，整理比較簡單。如果臨時邏輯塊的頁記錄不連續(xù)，需要將臨時邏輯塊和物理塊之間的記錄進行合并整理，形成新的邏輯塊，并建立其和邏輯地址之間的映射關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法。該方法通過將SD傳輸數(shù)據(jù)和對閃存編程同時進行，并且環(huán)形隊列使閃存數(shù)據(jù)盡量連續(xù)，減少閃存的數(shù)據(jù)搬移次數(shù)，避免產(chǎn)生大量碎片。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，包括步驟(1)建立環(huán)形隊列，并設(shè)置環(huán)形隊列地址；其中，環(huán)形隊列地址包括環(huán)形隊列起始地址、環(huán)形隊列結(jié)束地址、當前接收數(shù)據(jù)地址、當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址；通過當前接收數(shù)據(jù)地址和當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址控制接收SD數(shù)據(jù)和對閃存編程；其中，每收到1包SD數(shù)據(jù)，當前接收數(shù)據(jù)地址向后移動1個單位(1個SD block大小)，本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目也相應(yīng)減1 ；已接收數(shù)據(jù)數(shù)目(當前接收數(shù)據(jù)地址和當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址之間的緩存數(shù)目)每滿一個閃存頁，則對閃存編程，在編程成功后，當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址向后移動閃存頁大小(N)個單位(每閃存頁包含的SD block數(shù)目，下文中均記為N)；(2)在接收到寫命令前，接收數(shù)據(jù)數(shù)目已默認設(shè)置為1，然后接收SD寫命令和第一包SD數(shù)據(jù)；(3)處理臨時碎片塊中的殘留數(shù)據(jù)記錄；其中，臨時碎片塊保存一次SD接口寫操作結(jié)束時不滿一個閃存頁的記錄，每個邏輯塊最多只有一個這樣的記錄，如果該臨時碎片塊中包含有該邏輯塊的記錄，將該數(shù)據(jù)讀出到環(huán)形隊列中(位置在第一包數(shù)據(jù)的前面)，在寫操作時判斷寫數(shù)據(jù)的起始邏輯地址和臨時碎片塊中記錄的數(shù)據(jù)結(jié)束地址是否連續(xù)，做相應(yīng)處理當連續(xù)時，將環(huán)形隊列中的數(shù)據(jù)和本次寫數(shù)據(jù)拼接，保持地址連續(xù)；當不連續(xù)時，則將不滿閃存頁記錄寫入該臨時邏輯塊中；(4)重新設(shè)置本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目，繼續(xù)接收SD數(shù)據(jù)；在處理完臨時碎片塊中記錄和接收完第一包SD數(shù)據(jù)后，重新設(shè)置接收數(shù)據(jù)數(shù)目；如果臨時碎片塊中記錄和本次寫數(shù)據(jù)地址連續(xù)，在臨時碎片塊中數(shù)據(jù)讀出到環(huán)形隊列中和接收完第一包SD數(shù)據(jù)后，環(huán)形隊列中空閑的緩存數(shù)目將減少；所述本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目設(shè)置為環(huán)形隊列中空閑緩存的數(shù)目和本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目兩者中較小的一個；如果在此期間接收到SD寫結(jié)束命令，則停止接收數(shù)據(jù)，并在編程結(jié)束后退出；若有環(huán)形隊列中殘留數(shù)據(jù)不滿一頁，則記錄殘留數(shù)據(jù)的邏輯地址和長度；而本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目在閃存編程成功后會重新設(shè)置，其值會加上閃存頁大小N和本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目中較小的一個；(5)閃存換塊處理并重新控制SD數(shù)據(jù)接收和閃存編程。其中，如果閃存讀寫遇到邏輯換塊或者物理換塊，則停止數(shù)據(jù)接收，并更新邏輯和物理地址映射關(guān)系，并將其保存在閃存介質(zhì)中，重新計算最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目后，繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；在接收到寫結(jié)束命令后，設(shè)置接收數(shù)據(jù)數(shù)目默認值為1。上述步驟⑵、(4)、(5)中，SD數(shù)據(jù)接口和環(huán)形隊列之間，環(huán)形隊列和閃存之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過DMA (Direct Memory Access，直接內(nèi)存訪問)方式完成的，這使SD數(shù)據(jù)接口和環(huán)形隊列之間、環(huán)形隊列和閃存之間能夠并行操作，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?。本發(fā)明的方法是通過采用內(nèi)嵌式軟件(即固化軟件)實現(xiàn)。為此，適用于本發(fā)明的SD卡至少應(yīng)具備控制芯片和閃存芯片，其中，控制芯片包括固化軟件。由于使用環(huán)形隊列接收數(shù)據(jù)，所以控制芯片必須具備額外的RAM (random access memory，隨機存儲器)，對環(huán)形隊列的初始化僅在SD卡上電初始化時進行一次。本發(fā)明以閃存塊頁結(jié)合的映射方式為基礎(chǔ)，是一種提高SD卡速讀寫速度的方法，該方法使SD接口接收數(shù)據(jù)和對閃存編程并行工作。環(huán)形隊列在物理上是一塊地址連續(xù)的內(nèi)存空間。本發(fā)明通過對環(huán)形隊列地址的控制，預(yù)先完成閃存邏輯物理地址轉(zhuǎn)換，并接收SD接口數(shù)據(jù)，同時完成對閃存的編程，在確認成功后釋放隊列。在接收到SD寫結(jié)束命令后，如果環(huán)形隊列中的數(shù)據(jù)不滿閃存的頁大小，數(shù)據(jù)將保留在環(huán)形隊列中，或者寫入臨時碎片塊，如果其邏輯地址與下次寫SD卡的邏輯地址連續(xù)， 則可以通過控制環(huán)形隊列的指針，達到閃存按頁連續(xù)寫的效果，避免產(chǎn)生大量碎片。


下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是本發(fā)明利用環(huán)形隊列寫閃存的總體流程圖；圖2是本發(fā)明處理殘留數(shù)據(jù)的流程圖。
具體實施例方式以下實施例中的SD卡，包括SD卡控制芯片和閃存芯片，其中，控制芯片包括固化軟件，控制芯片還具備額外的RAM。本實施例的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，如圖1所示，具體步驟包括上電初始化，初始化等待接收SD寫數(shù)據(jù)的環(huán)形隊列，設(shè)置環(huán)形隊列起始地址和環(huán)形隊列結(jié)束地址。其中，環(huán)形隊列包括若干個數(shù)據(jù)緩存，根據(jù)閃存的頁大小而定。由于SD卡在接收到寫命令后，第一包數(shù)據(jù)必須立刻接收。在接收到SD HOST的寫命令后，固化軟件還未計算本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目，本實施方案提出在接收到SD HOST的寫命令前已經(jīng)設(shè)置好當前接收數(shù)據(jù)地址、當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址和本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目。步驟S10，設(shè)置當前接收數(shù)據(jù)地址和當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址。步驟Sll，設(shè)置本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目為1，并使能接收數(shù)據(jù)。步驟S12，在接收到寫命令和第一包數(shù)據(jù)后即停止接收數(shù)據(jù)(SD DATAO線設(shè)置成忙狀態(tài))。查詢到邏輯地址對應(yīng)的臨時邏輯塊后，判斷臨時碎片塊中是否包含本邏輯塊中的臨時記錄，臨時碎片塊是用于保存一次SD接口寫操作結(jié)束時不滿一個閃存頁的記錄，每個臨時邏輯塊最多只有一個這樣的記錄，本次寫臨時邏輯塊時會將上次的碎片塊中的記錄寫入臨時邏輯塊。步驟S13，處理當前臨時邏輯塊的殘余記錄，具體流程見圖2 步驟S20，判斷臨時碎片塊中是否包含本邏輯塊中的臨時記錄；如果包含，則按照步驟S21操作；如果不包含，則接收數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)據(jù)操作；步驟S21，從臨時碎片塊讀出臨時記錄到環(huán)形隊列；步驟S22，根據(jù)本邏輯塊的臨時記錄的地址信息，判斷本次寫數(shù)據(jù)的邏輯地址和殘留在環(huán)形隊列中的數(shù)據(jù)結(jié)束地址是否連續(xù)；步驟S23，如果不連續(xù)，則將殘留在環(huán)形隊列中的數(shù)據(jù)寫入該臨時邏輯塊中，并記錄邏輯頁和物理頁對應(yīng)關(guān)系，重新設(shè)置當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址；步驟S24，如果連續(xù)，則將殘留在環(huán)形隊列中的數(shù)據(jù)和第一包數(shù)據(jù)拼接，重新設(shè)置當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址；在處理完殘留數(shù)據(jù)后，需要重新計算本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目，計算方法較關(guān)鍵，即步驟S14。SD在寫臨時邏輯塊的過程中會遇到閃存邏輯換塊或者物理換塊的情況。邏輯換塊，即臨時邏輯塊寫到最后一頁，需要更新。物理換塊，即寫到邏輯塊對應(yīng)物理塊的最后一頁，需要更新映射關(guān)系。步驟S15，設(shè)置本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目。本次能寫的扇區(qū)的最大數(shù)目為距離邏輯換塊和物理換塊，還能寫的扇區(qū)數(shù)。本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目設(shè)置為環(huán)形隊列中空閑緩存的數(shù)目和本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目兩者中較小的一個。步驟S16，接收數(shù)據(jù)，并操作環(huán)形隊列地址。每接收到1包SD數(shù)據(jù)，當前接收數(shù)據(jù)地址所指向的緩存地址向后移動一個單位(IfSD block大小)，若遇到隊列結(jié)束，其后的指向記為起始地址。這樣就形成了環(huán)形隊列。本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目和本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目均減一。步驟S17，如果在寫的過程中收到寫結(jié)束命令，則將環(huán)形隊列中滿頁的數(shù)據(jù)編程到閃存中，不對不滿一頁的殘留數(shù)據(jù)，僅記下其邏輯地址和長度。在一定時間內(nèi)不對SD卡操作則將該不滿頁記錄寫入臨時碎片塊。在下次寫該邏輯塊時按照步驟S20中的方法對其處理。這樣處理主要是盡量保持臨時邏輯塊的編程盡量物理連續(xù)。步驟S18，如果沒有收到寫結(jié)束命令，在接收SD數(shù)據(jù)的同時，當環(huán)形隊列中的數(shù)據(jù)數(shù)目滿一個閃存頁(計算方法為當前接收數(shù)據(jù)地址和當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址之間的緩存數(shù)目)，則對閃存編程。在編程確認成功后，將當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址向后移動N(閃存頁大小)個單位。重新設(shè)置本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目，如果此時本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目不小于N，由于隊列中空閑緩存的增加，本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目加上N;如果本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目小于N，本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目加上本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目。直到兩者同時減為0。步驟S19，如果SD HOST繼續(xù)寫操作，則執(zhí)行邏輯換塊或者物理換塊。設(shè)置SD DATAO線設(shè)置成忙狀態(tài)，固化軟件對當前頁編程結(jié)束后，將對該臨時邏輯塊和及其對應(yīng)的物理塊進行整理。如果是物理換塊，則重新分配新的臨時邏輯塊。如果是邏輯換塊，則重新計算新的邏輯塊對應(yīng)的物理塊地址，分配對應(yīng)的新臨時邏輯塊。然后按照步驟S14，設(shè)置新的本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目和本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目，重新使能接收SD數(shù)據(jù)和編程。按照上述步驟進行操作，能提高SD卡速讀寫速度，而且能避免產(chǎn)生大量碎片。
權(quán)利要求
1.一種基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，包括步驟(1)建立環(huán)形隊列，并設(shè)置環(huán)形隊列地址；(2)在接收到寫命令前，接收數(shù)據(jù)數(shù)目已默認設(shè)置為1，然后接收SD寫命令和第一包SD數(shù)據(jù)；(3)處理臨時碎片塊中的殘留數(shù)據(jù)記錄；(4)重新設(shè)置本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目，繼續(xù)接收SD數(shù)據(jù)；(5)閃存換塊處理并重新控制SD數(shù)據(jù)接收和閃存編程。
2.如權(quán)利要求1所述的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟(1)中，環(huán)形隊列地址包括環(huán)形隊列起始地址、環(huán)形隊列結(jié)束地址、當前接收數(shù)據(jù)地址、當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址。
3.如權(quán)利要求2所述的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟(1)中，每接收到1包SD數(shù)據(jù)，當前接收數(shù)據(jù)地址向后移動1個單位，本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目也相應(yīng)減1 ；已接收數(shù)據(jù)數(shù)目每滿一個閃存頁，則對閃存編程，在編程成功后，當前寫閃存數(shù)據(jù)起始地址向后移動閃存頁大小N個單位。
4.如權(quán)利要求1所述的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟⑵、⑷、(5)中，SD數(shù)據(jù)接口和環(huán)形隊列之間，環(huán)形隊列和閃存之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過直接內(nèi)存訪問方式完成。
5.如權(quán)利要求1所述的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟(3)中，臨時碎片塊保存一次SD接口寫操作結(jié)束時不滿一個閃存頁的記錄，每個邏輯塊最多只有一個這樣的記錄，如果該臨時碎片塊中包含有該邏輯塊的記錄，將該數(shù)據(jù)讀出到環(huán)形隊列中，在寫操作時判斷寫數(shù)據(jù)的起始邏輯地址和臨時碎片塊中記錄的數(shù)據(jù)結(jié)束地址是否連續(xù)，做相應(yīng)處理當連續(xù)時，將環(huán)形隊列中的數(shù)據(jù)和本次寫數(shù)據(jù)拼接，保持地址連續(xù)；當不連續(xù)時，則將不滿閃存頁記錄寫入該臨時邏輯塊中。
6.如權(quán)利要求5所述的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，其特征在于所述連續(xù)時，在臨時碎片塊中數(shù)據(jù)讀出到環(huán)形隊列中和接收完第一包SD數(shù)據(jù)后，環(huán)形隊列中空閑的緩存數(shù)目各減少。
7.如權(quán)利要求1所述的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟中，本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目設(shè)置為環(huán)形隊列中空閑緩存的數(shù)目和本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目兩者中較小的一個。
8.如權(quán)利要求7所述的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，其特征在于所述本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目在閃存編程成功后會重新設(shè)置，其值會加上閃存頁大小N和本次最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目中較小的一個。
9.如權(quán)利要求1所述的基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，其特征在于所述步驟(5)中，如果閃存讀寫遇到邏輯換塊或者物理換塊，則停止數(shù)據(jù)接收，并更新邏輯和物理地址映射關(guān)系，并將其保存在閃存介質(zhì)中，重新計算最大能處理的數(shù)據(jù)數(shù)目后，繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；在接收到寫結(jié)束命令后，設(shè)置接收數(shù)據(jù)數(shù)目默認值為1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于SD接口使用環(huán)形隊列快速寫閃存介質(zhì)的方法，包括步驟(1)建立環(huán)形隊列，并設(shè)置環(huán)形隊列地址；(2)在接收到寫命令前，接收數(shù)據(jù)數(shù)目已默認設(shè)置為1，然后接收SD寫命令和第一包SD數(shù)據(jù)；(3)處理臨時碎片塊中的殘留數(shù)據(jù)記錄；(4)重新設(shè)置本次接收數(shù)據(jù)數(shù)目，繼續(xù)接收SD數(shù)據(jù)；(5)閃存換塊處理并重新控制SD數(shù)據(jù)接收和閃存編程。本發(fā)明可以減少閃存的數(shù)據(jù)搬移次數(shù)，避免產(chǎn)生大量碎片，提高SD卡速讀寫速度。
文檔編號G11C16/06GK102568570SQ20101057674
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者石磊 申請人:上海華虹集成電路有限責任公司