Nand ECC校验和纠错详解
原文出处：http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2009/07/15/1124340.shtml
ECC的全称是Error Checking and Correction，是一种用于Nand的差错检测和修正算法。如果操作时序和电路稳定性不存在问题的话，NAND Flash出错的时候一般不会造成整个Block或是Page不能读取或是全部出错，而是整个Page（例如512Bytes）中只有一个或几个bit出错。ECC能纠正1个比特错误和检测2个比特错误，而且计算速度很快，但对1比特以上的错误无法纠正，对2比特以上的错误不保证能检测。
校验码生成算法：ECC校验每次对256字节的数据进行操作，包含列校验和行校验。对每个待校验的Bit位求异或，若结果为0，则表明含有偶数个1；若结果为1，则表明含有奇数个1。列校验规则如表1所示。256字节数据形成256行、8列的矩阵，矩阵每个元素表示一个Bit位。
图表1 行地址校验生成规则
其中CP0 ~ CP5 为六个Bit位，表示Column Parity（列极性），
CP0为第0、2、4、6列的极性，CP1为第1、3、5、7列的极性，
CP2为第0、1、4、5列的极性，CP3为第2、3、6、7列的极性，
CP4为第0、1、2、3列的极性，CP5为第4、5、6、7列的极性。
用公式表示就是：CP0=Bit0^Bit2^Bit4^Bit6， 表示第0列内部256个Bit位异或之后再跟第2列256个Bit位异或，再跟第4列、第6列的每个Bit位异或，这样，CP0其实是256*4=1024个Bit位异或的结果。CP1 ~ CP5 依此类推。
行校验如下图表2所示：
图表2 行校验码生成规则
其中RP0 ~ RP15 为十六个Bit位，表示Row Parity（行极性），
RP0为第0、2、4、6、….252、254 个字节的极性
RP1-----1、3、5、7……253、255
RP2----0、1、4、5、8、9…..252、253 （处理2个Byte，跳过2个Byte）
RP3---- 2、3、6、7、10、11…..254、255 （跳过2个Byte，处理2个Byte）
RP4---- 处理4个Byte，跳过4个Byte；
RP5---- 跳过4个Byte，处理4个Byte；
RP6---- 处理8个Byte，跳过8个Byte
RP7---- 跳过8个Byte，处理8个Byte；
RP8---- 处理16个Byte，跳过16个Byte
RP9---- 跳过16个Byte，处理16个Byte；
RP10----处理32个Byte，跳过32个Byte
RP11----跳过32个Byte，处理32个Byte；
RP12----处理64个Byte，跳过64个Byte
RP13----跳过64个Byte，处理64个Byte；
RP14----处理128个Byte，跳过128个Byte
RP15----跳过128个Byte，处理128个Byte；
可见，RP0 ~ RP15 每个Bit位都是128个字节（也就是128行）即128*8=1024个Bit位求异或的结果。
综上所述，对256字节的数据共生成了6个Bit的列校验结果，16个Bit的行校验结果，共22个Bit。在Nand中使用3个字节存放校验结果，多余的两个Bit位置1。存放次序如下图表3所示：
图表3 ECC校验码组织结构
以K9F1208为例，每个Page页包含512字节的数据区和16字节的OOB区。前256字节数据生成3字节ECC校验码，后256字节数据生成3字节ECC校验码，共6字节ECC校验码存放在OOB区中，存放的位置为OOB区的第0、1、2和3、6、7字节。
生成ECC校验码表的算法源码：
#include "StdAfx.h"
/*
* =====================================================================================
*
* Filename: nand_ecc.c
*
* Description:
*
* Version: 1.0
* Created: 2009年06月04日 15时10分20秒
* Revision: none
* Compiler: gcc
*
* Author: Li Hongwang (mn), [email protected]
* Company: University of Science and Technology of China
*
* =====================================================================================
*/
#include
#define BIT0(x) (((x)&0x01)>>0)
#define BIT1(x) (((x)&0x02)>>1)
#define BIT2(x) (((x)&0x04)>>2)
#define BIT3(x) (((x)&0x08)>>3)
#define BIT4(x) (((x)&0x10)>>4)
#define BIT5(x) (((x)&0x20)>>5)
#define BIT6(x) (((x)&0x40)>>6)
#define BIT7(x) (((x)&0x80)>>7)
typedef unsigned char byte;
byte nand_ecc_precalc_table[256];
void MakeEccTable()
{
byte i=0;
byte xData;
for(i=0; i<255; i++)
{
xData = 0;
if( BIT0(i)^BIT2(i)^BIT4(i)^BIT6(i) ) //CP0
xData |= 0x01;
if( BIT1(i)^BIT3(i)^BIT5(i)^BIT7(i) ) //CP1
xData |= 0x02;
if( BIT0(i)^BIT1(i)^BIT4(i)^BIT5(i) ) //CP2
xData |= 0x04;
if( BIT2(i)^BIT3(i)^BIT6(i)^BIT7(i) ) //CP3
xData |= 0x08;
if( BIT0(i)^BIT1(i)^BIT2(i)^BIT3(i) ) //CP4
xData |= 0x10;
if( BIT4(i)^BIT5(i)^BIT6(i)^BIT7(i) ) //CP5
xData |= 0x20;
if( BIT0(i)^BIT1(i)^BIT2(i)^BIT3(i)^BIT4(i)^BIT5(i)^BIT6(i)^BIT7(i) )
xData |= 0x40;
nand_ecc_precalc_table[i] = xData;
}
}
int main()
{
int i;
FILE *fp;
if((fp=fopen("C:\\ECC.txt","wt+"))==NULL){
return 0;
}
MakeEccTable();
for( i=0; i<256; i++ )
{
if( i%16==0 )
{
fprintf(fp,"\n");
}
fprintf(fp,"0x%02X,", nand_ecc_precalc_table[i]);
}
printf("\n\n");
}