單片機CF卡接口設(shè)計

摘　　　　要：本文討論了在單片機下進(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?！　∫浴　。悖妗】ǎǎ悖铮恚穑幔悖簟。妫欤幔螅琛。悖幔颍洌┦菍ｉT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?。幔螅螅铮悖椋幔簦椋铮睿┞?lián)合會維護和管理。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，這樣就為計算機宿主機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，越來越被消費者所認(rèn)可，眾多的娛樂電子設(shè)備生產(chǎn)廠商都支持ｃｆ卡接口。目前許多消費類嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品，如數(shù)碼攝像機、數(shù)碼照相機、掌上電腦、ｐｄａ、手機、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，實現(xiàn)了在單片機下對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?！　。悖婵▍f(xié)議簡介　?。悖妫峤M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　?。悖婵▋?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，宿主機使用了常見的ａｔ８９ｓ５２。ｃｆ卡與單片機之間有著非常標(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的１４根ｉ／ｏ口線。硬件ｃｆ卡相關(guān)的功能框圖如圖２所示?！　D２　　單片機實現(xiàn)ｃｆ卡讀寫的硬件結(jié)構(gòu)框圖　　這套系統(tǒng)除了包括單片機和ｃｆ卡這兩個必不可少的元件以外，另外還包括一個ｌｃｄ液晶顯示屏，其功能主要是用于顯示程序執(zhí)行中各種參數(shù)的狀態(tài)（如串口是否能正常工作）。液晶顯示屏是一個很好的硬件調(diào)試監(jiān)視器，尤其是在沒有仿真器的條件下，它可以方便地設(shè)立程序斷點，監(jiān)視程序的執(zhí)行，實時顯示各個狀態(tài)參數(shù)?！　榱烁行У販y試ｃｆ卡的海量存儲功能，系統(tǒng)中還設(shè)置了一個ｒｓ－２３２接口，以便與ｐｃ機之間進(jìn)行通信。另外，考慮到在線調(diào)試ｃｆ卡驅(qū)動程序的時候需要多次燒寫單片機的程序存儲器，特別又設(shè)置了一個ｉｓｐ下載線接口。這樣一來，不用仿真器和燒寫器而僅使用ｉｓｐ并口下載線就可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行在線調(diào)試，大大方便了驅(qū)動程序的開發(fā)與調(diào)試?！　≤浖O(shè)計　　嚴(yán)格遵循ａｔａ標(biāo)準(zhǔn)的ｃｆ卡設(shè)備對軟件的編制有非常標(biāo)準(zhǔn)化的方法，而且基于ｃｆａ的協(xié)議，ｃｆ卡硬件上的向下兼容性也保證了軟件設(shè)計上的兼容性。ｃｆ卡工作在內(nèi)存映射下的讀寫程序邏輯框圖如圖３所示。值得指出的是，不同于一般的ｆｌａｓｈ存儲器，ｃｆ卡采用ｉｄｅ標(biāo)準(zhǔn)的讀寫方式，它的尋址方式、讀寫方式，甚至命令都與普通的ａｔａ硬盤相符合。也就是說，ｃｆ是在模擬硬盤的讀寫，按照扇區(qū)、磁道、柱面來尋址。同硬盤一樣，ｃｆ卡不能夠?qū)ξ徊僮?，它的一次性吞吐量為一個扇區(qū)，也就是５１２個字節(jié)。ｃｆ卡在設(shè)計之初，之所以要采取類似硬盤的讀寫方式，是因為這種方法的存儲速度快、可靠，并能節(jié)省資源。本設(shè)計并不需要在ｃｆ上面建立文件系統(tǒng)，這樣可以充分利用ｃｆ卡存儲量大、速度快的特點，同時也可使軟件的編制更為簡化?！　D３　讀寫ｃｆ卡程序的邏輯框圖　　實驗步驟與結(jié)果　　測試讀寫ｃｆ卡是否成功的方法是：先用串口調(diào)試助手把ｐｃ機上的一個ａｓｃｉｉ文件通過串口發(fā)送到ｃｆ卡的特定扇區(qū)，然后將剛剛寫入的數(shù)據(jù)讀出，并通過串口發(fā)送到ｐｃ機的串口調(diào)試助手的終端上。如果發(fā)送與接收到的文件數(shù)