MK米客方德SD NAND掉电保护机制
MK米客方德从推出业界第一颗基于SLC开发的SD NAND产品至今，出货量已逾3000万颗，容量覆盖128MB~64GByte，64GB大容量为Nano SD NAND。MK拥有先进的NAND Flash管理技术，如ECC纠错、坏块管理、磨损平均算法、掉电保护等，能大幅提升产品的速度和系统性能。这就是为什么SD NAND深受越来越多行业应用青睐的原因。在此，今天就和大家深入探讨MK的SD NAND的掉电保护机制。
图 1 SD NAND产品图
众所周知，掉电可以分正常掉电和异常掉电，正常掉电不会导致数据的丢失。而在设备日常工作中，异常掉电的发生不可避免，当发生异常掉电时，如果没有合理的掉电保护机制，就会引发很多问题，最终导致所有用户数据的丢失。
所谓的异常掉电，就是设备(Device)在没有收到主机(Host)的掉电通知时就被断电；或者收到主机的掉电通知，但还没有来得及处理缓存的用户数据、映射表以及闪存的块信息等写入闪存就被断电了。异常掉电可能会导致数据的丢失，比如缓存在存储芯片中的数据来不及写到闪存，掉电导致这部分数据丢失。所以，异常掉电保护机制的目的一方面是尽可能恢复用户数据，把损失减到最低；另一方面是让存储芯片经历异常掉电后还能正常工作。
现在主要讲一下SD NAND异常掉电恢复SPOR (Sudden Power Off Recovery)，MK SD NAND的异常掉电恢复主要就是映射表的恢复重建。如果我们读取物理地址Pa x，就能读到元数据x和用户数据x，而元数据是有逻辑地址La x和时间戳的，因此我们就能获得映射：La x→Pa x。元数据和用户数据存储示例如表一所示。
表 1闪存空间
那么，MK SD NAND又是如何快速恢复映射表的呢？这就需要定期把SD NAND中RAM的数据(包括映射表和缓存的用户数据)和相关的状态信息如擦写次数，读取次数及其它信息等写入到闪存中去。
图 2定期给eMMC拍照
假设在做完快照C后，做下一个快照D之前，在X处发生了异常掉电，那么设备重上电的话，就可以在闪存中读取到最新的快照信息，由于异常掉电，从快照C处到X处新产生的映射关系丢失。由于之前绝大多数的映射关系都被快照C保存,因此需要重建的映射关系仅仅是快照C之后产生的映射关系，这部分关系的恢复，仅需扫描一些局部的物理空间，由此可见，映射表重建速度大大加快。
图3：异常掉电时刻X
嵌入式芯片由于封装芯片形式所受限，如果在硬件上设计异常断电防护功能会有所限制，因此一般掉电保护主要依靠主控端的固件算法来实现的。而MK米客方德的一系列产品均有做强化异常断电防护机制，在不同的测试场景下进行异常断电测试10000次，保证数据的存储可靠性。
表 2 SD NAND产品型号选型参数表
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产品型号
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品类
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存储容量
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工作温度
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接口类型
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Flash类型
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时钟频率(fc)
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工作电压
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顺序读/写
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随机读/写
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湿敏等级
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待机电流
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应用等级
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等级认证标准
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MKEV004GCB-SC510
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eMMC
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4GB
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-25℃~+85℃
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eMMC 5.1
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MLC
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400MHz
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VCC=3.3V
VCCQ=1.8V&3.3V
|
160/55MB/S
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3000/2000 iops
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/
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/
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商业级
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ROHS
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