基于FPGA的NAND Flash ECC校验

文章摘要： 对于1 bit错误的情况，出错地址可通过将原有ECCo值和新ECCo值进行按位“异或”来识别获取。通过图5中的计算，结果为2，表明原数据第2 bit位出现了问题。该计算采用奇校验数据ECCo，这是因为它们可以直接地反映出出错比特的位置。 找到出错比特后，只要通过翻转它的状态就可修复数据包，具体操作也就是将该位与“1”进行异或操作，如图6所示。2 扩展数据包 在上述举例中，校验1个8 bit数据包需要6 bit的ECC数据。在这种情况下，校验数据量达到原始数据包的数据量的75％，看上去并不令人满意。然而，随着数据包大小的增加，H

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    对于1 bit错误的情况，出错地址可通过将原有ECCo值和新ECCo值进行按位“异或”来识别获取。通过图5中的计算，结果为2，表明原数据第2 bit位出现了问题。该计算采用奇校验数据ECCo，这是因为它们可以直接地反映出出错比特的位置。

    找到出错比特后，只要通过翻转它的状态就可修复数据包，具体操作也就是将该位与“1”进行异或操作，如图6所示。

2 扩展数据包
    在上述举例中，校验1个8 bit数据包需要6 bit的ECC数据。在这种情况下，校验数据量达到原始数据包的数据量的75％，看上去并不令人满意。然而，随着数据包大小的增加，Hamming算法将表现得越来越有效率。由前面2n bit数据需要2n bit ECC校验的关系推知，每增加一倍的数据要求两个额外的ECC信息比特。这样，当数据增加到，比如512 Byte时，仅产生24 bit的ECC，此时用于校验的数据占原数据的比例降为0．06％，效率较高。下面，以1个8 Byte的数据包为例说明扩展数据包的校验情况。
    在这里，由于异或操作满足交换律，用一种更为有效的方法进行校验。如图7所示，首先将该8 Byte数据排为1个矩阵的形式，每行为1B-yte。分别计算每行各bit的异或结果记为字节校验码(Byte-Wise)，计算每列各bit的异或结果记为比特校验码(Bit-Wise)。接下来，将两个校验码分别按上述方法分割计算得到ECC校验码，并将字节校验码的ECC结果作为ECCe和ECCo的高有效位(MSB)、比特校验码的ECC结果做为低有效位(LSB)进行组合，最终得到8 Byte数据包的ECC校验码。

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    当数据包发生错误时，错误检测和更正所使用的方法与先前所描述的方法相似，这里仍以1 bit错误来说明校验过程，具体如图8所示。
    经步骤1～步骤4的计算，新的数据包存在错误且出错位置为“110010”，由于前面将字节校验码设为ECC值的高位，比特校验码设为低位，因此，“110010”的高有效位表示出错的字节地址，低有效位代表出错的比特地址，即字节地址为6、比特地址为2的数据发生了错误，与设定的错误情况相符。此时，只需将该位的数据比特与“1”异或即可完成数据包的修正。

    将8 Byte数据包扩展到512 Byte数据包，虽然数据量大大增加，但仅添加了数据分割的情况，算法仍然一样。计算所得奇偶ECC数据均为12 bit长，其中，3个低有效位代表bit地址(7～0)，9个高有效位代表512Byte的地址(255～0)。

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