單片機(jī)CF卡接口設(shè)計

摘　　　　要：本文討論了在單片機(jī)下進(jìn)行CF卡接口設(shè)計的方法，根據(jù)PCMCIA制定的ATA標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)了直接讀寫CF卡的驅(qū)動程序，并介紹了CF卡驅(qū)動程序的編程技巧。

引言

CF　卡(compact　flash　card)是專門為海量存儲而設(shè)計的專用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)由國際CFA　(compact　flash　association)聯(lián)合會維護(hù)和管理。CF卡中不僅有海量存儲專用的Flash芯片，還包括一個片上智能控制器，這樣就為計算機(jī)宿主機(jī)提供了一個高級的應(yīng)用接口來方便地對其進(jìn)行讀寫控制與操作。這個接口讓宿主計算機(jī)能夠像讀取硬盤那樣，用硬盤操作專用命令對CF進(jìn)行控制。CF卡每一個字段(512字節(jié))都有一個強(qiáng)勁的糾錯碼。CF卡具有體積小、存儲量大、安全可靠、價格低廉、讀寫速度快的優(yōu)點(diǎn)，越來越被消費(fèi)者所認(rèn)可，眾多的娛樂電子設(shè)備生產(chǎn)廠商都支持CF卡接口。目前許多消費(fèi)類嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品，如數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、掌上電腦、PDA、手機(jī)、mp3播放器上面都加入了對CF卡的支持。所以，在設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的時候，加入對CF卡的支持是非常有意義的。CF卡的接口技術(shù)分為MEMORY模式、I/O模式和IDE模式。本文討論了在單片機(jī)下進(jìn)行CF卡接口設(shè)計的方法，并利用標(biāo)準(zhǔn)CF卡ATA標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)了直接讀寫CF卡的驅(qū)動程序，實(shí)現(xiàn)了在單片機(jī)下對CF卡的直接讀寫，為海量存儲設(shè)備應(yīng)用于普通的嵌入式系統(tǒng)提供了條件。

CF卡協(xié)議簡介

CFA組織目前推出的CF卡協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)66MB/s的存取速率。該協(xié)議詳細(xì)規(guī)定了CF卡的三種讀寫模式，還規(guī)定了CF卡的幾何尺寸和各種電器參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了對CF卡的標(biāo)準(zhǔn)化。

系統(tǒng)設(shè)計

本文中選用的是SanDisk公司生產(chǎn)的CF卡，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。CF卡與單片機(jī)的接口設(shè)計必須在基于特定功能的前提下進(jìn)行，主要考慮以下幾個方面的內(nèi)容：CF卡與宿主機(jī)之間的電氣兼容性，CF卡傳輸模式的選擇，以及CF卡數(shù)據(jù)位的選擇。

圖1　　CF卡內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖

硬件設(shè)計

硬件設(shè)計主要應(yīng)考慮CF卡的數(shù)據(jù)傳輸、地址選擇，及其讀寫控制信號。在本系統(tǒng)中，宿主機(jī)使用了常見的AT89S52。CF卡與單片機(jī)之間有著非常標(biāo)準(zhǔn)的接口，4根地址線，8根數(shù)據(jù)線，1根讀信號線和1根寫信號線，總共只需占用單片機(jī)的14根I/O口線。硬件CF卡相關(guān)的功能框圖如圖2所示。

圖2　　單片機(jī)實(shí)現(xiàn)CF卡讀寫的硬件結(jié)構(gòu)框圖