NAND FLASH ECC校验原理与实现

ECC简介
　　由于NAND Flash的工艺不能保证NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠，因此，在NAND的生产中及使用过程中会产生坏块。为了检测数据的可靠性，在应用NAND Flash的系统中一般都会采用一定的坏区管理策略，而管理坏区的前提是能比较可靠的进行坏区检测。
　　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。
　　对数据的校验常用的有奇偶校验、CRC校验等，而在NAND Flash处理中，一般使用一种比较专用的校验——ECC。ECC能纠正单比特错误和检测双比特错误，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。

ECC原理
　　ECC一般每256字节原始数据生成3字节ECC校验数据，这三字节共24比特分成两部分：6比特的列校验和16比特的行校验，多余的两个比特置1，如下图所示：

ECC 的列校验和生成规则如下图所示：

用数学表达式表示为：
　　　　 P4=D7(+)D6(+)D5(+)D4 　　 P4`=D3(+)D2(+)D1(+)D0
　　　　 P2=D7(+)D6(+)D3(+)D2 　　 P2`=D5(+)D4(+)D1(+)D0
　　　　 P1=D7(+)D5(+)D3(+)D1 　　 P1`=D6(+)D4(+)D2(+)D0
　　这里 (+) 表示 “ 位异或 ” 操作
　　
　　 ECC 的行校验和生成规则如下图所示：

用数学表达式表示为：
　　　　P8 = bit7(+)bit6(+)bit5(+)bit4(+)bit3(+)bit2(+)bit1(+)bit0(+)P8
　　　　……………………………………………………………………………………
　　这里(+)同样表示“位异或”操作
　
　　当往NAND Flash的page中写入数据的时候，每256字节我们生成一个ECC校验和，称之为原ECC校验和，保存到PAGE的OOB（out-of-band）数据区中。
　　当从NAND Flash中读取数据的时候，每256字节我们生成一个ECC校验和，称之为新ECC校验和。
　　校验的时候，根据上述ECC生成原理不难推断：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1，表示存在一个比特错误，且可纠正；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。