【導(dǎo)讀】設(shè)備運行中的“間歇性故障”往往令人困惑——開機(jī)異常、程序紊亂，可重新燒錄固件后一切又恢復(fù)正常。當(dāng)這樣的問題與NAND Flash存儲介質(zhì)相遇時，“位翻轉(zhuǎn)”這一易被忽視的技術(shù)現(xiàn)象，很可能就是幕后根源。本文將從NAND Flash的工作原理切入，清晰闡釋位翻轉(zhuǎn)的本質(zhì)、誘發(fā)因素，進(jìn)而聚焦ECC校驗這一核心解決方案，并結(jié)合ZLG致遠(yuǎn)電子M3352核心版的實踐案例，帶您了解如何應(yīng)對此類存儲相關(guān)故障。
NAND Flash的工作原理
NAND Flash是一種基于數(shù)據(jù)絕緣存儲的存儲技術(shù)。當(dāng)需要寫入數(shù)據(jù)時，施加電壓會形成電場，使電子能夠穿越絕緣體進(jìn)入存儲單元，從而完成數(shù)據(jù)寫入。而當(dāng)需要刪除存儲單元的數(shù)據(jù)時，同樣需要施加電壓，以引導(dǎo)電子穿越絕緣層離開存儲單元。
微信截圖_20251216165021_20251216170620_757.png)
什么是位翻轉(zhuǎn)？
位翻轉(zhuǎn)是指在NAND Flash存儲單元中，由于長期使用、電壓變化、物理效應(yīng)等因素，存儲單元內(nèi)的電子狀態(tài)發(fā)生意外變化的現(xiàn)象。例如，本應(yīng)存儲為0的狀態(tài)可能被意外變成1，或者反之。這種變化會導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀取錯誤，進(jìn)而引發(fā)設(shè)備異常運行、啟動問題等。1. 位翻轉(zhuǎn)的原因位翻轉(zhuǎn)的出現(xiàn)通常源于以下幾個原因：
漂移效應(yīng)：長期使用過程中，電子在存儲單元內(nèi)的漂移可能導(dǎo)致狀態(tài)變化。頻繁讀寫操作：對某一區(qū)域的頻繁讀寫操作會加速存儲單元的老化。存儲單元壽命耗盡：隨著使用時間的增加，存儲單元的絕緣層逐漸退化，導(dǎo)致電子狀態(tài)不穩(wěn)定。
2. 解決方案：ECC校驗機(jī)制為了解決位翻轉(zhuǎn)問題，一種常見的方法是引入ECC（Error-Correcting Code）校驗機(jī)制。ECC校驗機(jī)制能夠檢驗所讀取數(shù)據(jù)的正確性，并在一定范圍內(nèi)糾正錯誤。具體來說：
ECC校驗算法：通過在數(shù)據(jù)中添加冗余信息，ECC算法可以在讀取數(shù)據(jù)時檢測并糾正錯誤。例如，8位ECC校驗算法可以糾正小于8位的位翻轉(zhuǎn)問題。備份分區(qū)：對于超過8位的數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)，系統(tǒng)可以從備份分區(qū)啟動并恢復(fù)壞區(qū)，從而保障系統(tǒng)不會因NAND Flash位翻轉(zhuǎn)而導(dǎo)致啟動問題。
ZLG致遠(yuǎn)電子M3352核心版解決方案
為了應(yīng)對NAND Flash位翻轉(zhuǎn)可能帶來的啟動異常等問題，ZLG致遠(yuǎn)電子M3352核心版提供了有力的解決方案。該核心版在U-Boot中支持8位ECC校驗算法，能夠有效糾正小于8位的位翻轉(zhuǎn)問題。對于更嚴(yán)重的情況，系統(tǒng)將從備份分區(qū)啟動并恢復(fù)壞區(qū)，從而確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。
微信截圖_20251216165145_20251216165149_982.png)
通過這些技術(shù)手段，ZLG致遠(yuǎn)電子M3352核心版能夠有效解決NAND Flash位翻轉(zhuǎn)問題，保障設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。
微信截圖_20251216165230_20251216165241_788.png)
M335x-T系列工業(yè)級核心板
NAND Flash位翻轉(zhuǎn)雖由存儲單元電子狀態(tài)微變引發(fā)，卻會嚴(yán)重影響設(shè)備運行，是嵌入式設(shè)備可靠性的關(guān)鍵課題。其發(fā)生有必然性，但通過ECC校驗與備份分區(qū)可有效管控。ZLG致遠(yuǎn)電子M3352核心版的落地解決方案印證了這一點，也提示我們在嵌入式設(shè)計中需針對存儲特性預(yù)設(shè)防護(hù)，以保障設(shè)備穩(wěn)定、降低運維成本。
