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随着大数据时代的来临,数据存储需求量剧增。NAND Flash作为目前主流存储介质,具有高性能、高密度、非易失性和低功耗等优点。然而,NAND Flash特殊的内部结构,决定了需要设计专门的控制器进行数据管理,以适用于各类存储系统。本文主要研究NAND Flash控制器,包括协议和ECC技术。协议主要规范了高效的数据存储管理机制,以满足高性能、低成本、稳定、易用等的需求。其中,eMMC协议以其独特的优势,广泛应用于手机等移动设备。ECC技术保证了NAND Flash数据储存的可靠性,而LDPC(低密度奇偶校验码)是一种纠错性能优越的前向纠错编码(FEC),已经被提出应用于NAND Flash的ECC技术中。因此,本文以eMMC5.0协议为标准,研究基于LDPC新型FEC的Nand Flash控制器,主要包括以下内容:(1)对于NAND Flash控制器的ECC模块,本文首先提出一种基于检错码与LDPC码级联的ECC架构,以解决目前从NAND Flash获取软信息困难问题。提出的纠错码方案中,行列检错码主要用于从NAND Flash读到的硬判决信息中生成相对粗糙的软信息,然后进行LDPC软判决解码,以提高纠错能力。本文设计码率为0.924的检错码与LDPC级联纠错码。仿真结果显示,提出的行列检错码编码只能提供粗略的软信息,然而相比于不采用检错码的硬信息译码方案,本文提出的方案能提高纠错性能。(2)给出一种基于LDPC新型FEC的Nand Flash控制器硬件设计方案。根据eMMC协议,采用自上而下的设计方案,设计eMMC的整体架构,完成32条命令的功能仿真,实现协议主要功能。设计的eMMC控制器,主要包括命令处理和数据处理两大模块。命令处理主要完成命令接收、识别、执行与响应等操作。数据处理模块包括主机DATA接口、数据缓存、ECC、NAND Flash接口等模块,重点实现ECC模块。基于提出的ECC架构,本文设计了同时兼容硬输入和软输入解码的ECC模块,并用于eMMC控制器中。(3)完成eMMC控制器FPGA原型设计,并搭建了eMMC控制器硬件验证平台,分别从基本命令和数据传输两方面进行测试,完成eMMC控制器基本功能的验证。