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随着消费类电子的发展,消费者对便携式电子产品的存储容量要求不断增长,Nand Flash存储器作为一类非易失性存储器,具有功耗低、读写快、容量大、成本低、抗震性好等优点而被广泛应用于各种嵌入式设备中。
本文基于微软Windows CE5.0操作系统及三星S3C2416XH-40微处理器,设计并实现了Nand Flash存储系统,包含了硬件方案的设计、Windows CE5.0下的软件方案设计,并对该系统进行了优化与测试。首先,针对市场上两类主流的非易失闪存Nor Flash技术和Nand Flash技术,在多方面进行比较,突出了使用Nand Flash技术的优越性;讨论了多级单元Nand Flash技术,该技术能够非常有效地提高Nand Flash容量;阐述了相关的NAND特性,以克服传输速率瓶颈。其次,结合三星S3C2416XH-40微处理器外部存储接口控制器的特点,给出了Nand Flash的硬件方案;根据Windows CE5.0操作系统分层架构的机制及各层的特性和作用,详细阐述了基于三星S3C2416XH-40微处理器与Windows CE5.0操作系统平台的Nand Flash存储系统软件设计方案,其中包含了底层Nand Flash块设备驱动的设计和实现及顶层文件系统的设计。底层块设备驱动采用Windows CE5.0标准的流式接口驱动架构,结构清晰且易于扩展;顶层文件系统采用交易安全的FAT文件系统(TFAT),稳定性高且应用广泛。此外,系统还实现了根据注册表配置实现Nand Flash的逻辑分区以及注册表的及时更新功能。最后,采用两片特性对该存储系统进行了优化,在基于嵌入式Windows CE5.0操作系统和三星S3C2416XH-40微处理器的手持式终端设备上,对其功能进行了一系列验证性的测试工作,包括在驱动层和文件系统层对读、写速率的测试等。
实验表明,Nand Flash存储系统的性能稳定可靠。由底层驱动的测试数据可知,两片特性使写速率提高到4.76MB/s:对于采用了两片特性和TFAT文件系统的存储系统,文件的读写速率分别可高达8.62MB/s、1.45MB/s。