CF卡的IDE总线适配器设计.docVIP

CF卡的IDE总线适配器设计　摘　要：CF卡使用FLASH作为存储媒介，无需供电也能保存资料，常用于数码照相机及其他的设备中，也可用作固态驱动器。本文介绍的简单适配器可将各种类型CF卡连结到PC机上，给出了CF卡的接口定义、适配器电原理图、器件参数。由于Windows Me 以上的操作系统自带CF卡的驱动程序，本适配器可以直接安装使用，不需要单独驱动程序。　　 关键词：CF卡；IDE总线；适配器；FLASH 　CF卡的全称为“Compact Flash”卡，意为“标准闪存卡”，是最早由Sandisk公司于1994年 推出的，Compact Flash技术是由Compact Flash协会（CFA）提出的一种与PC机ATA接口标准 兼容的技术，与计算机系统的连接非常方便。CF卡具有高速度、大容量、体积小、重量轻、 功耗低等优点，得到了广泛的应用，相机、掌上电脑、随身听上都可能用到闪存卡。如今以 柯达、佳能、尼康、奥林???斯等影像巨头为核心组成的CF卡标准组织现有成员约250家，涵盖了几乎所有数码相机生产厂商，使用CF卡的数码相机产品已经超过300款。　　 CF卡使用FLASH作为存储媒介，无需供电也能保存资料，而且工作时耗电量也很低，3.3 V，5 V外电压通用，其耗电量只相当于传统存储设备如磁带、硬盘的3%或更低，适合用在移 动设备上。CF卡容量不断提升，目前CF卡存储容量达到2 G，存取速度也不断提高，目前最快的CF卡约可以达到5 MB/s读和4 MB/s写的速度。  1CF卡工作原理及接口标准　　 CF卡由2个基本部分组成，如图1所示：控制芯片和闪存模块组，控制芯片用来实现与主机的连 接及控制数据在闪存模块中的传输，闪存用于存储信息。CF卡内部控制器设计完全模拟硬盘，最大的特色是兼容性好，无论采用多大容量的闪存芯片组，其外部接口都是标准的ATA/ID E接口，可以很容易地通过IDE接口与电脑连接，而且早已实现无驱动设计，使用非常方便。 由于CF卡内置控制器和仿硬盘的设计，也简化了CF卡适配器的设计。　　 CF卡控制器中包含2组寄存器：命令寄存器和控制寄存器。当CF卡工作在存储器方式时，按照ATA标准以寄存器方式传送数据、命令和地址，命令寄存器用来接受命令和传输数据，控 制寄存器用来进行磁盘控制，命令寄存器组的地址空间为1F0H～1FFH；当CF卡工作在I/O方 式时，控制寄存器组主要用于控制CF卡的工作方式，命令寄存器组被分配在与ATA标准兼容 的地址空间，地址空间为IF0H～1F7H和3F6H～3F7H。 　　 CF卡与硬盘相似，但他没有机械结构，没有磁头和磁道的转换操作，因此在访问连续扇区时，操作速度比物理寻址方式快，操作以虚拟方式进行。CF卡的寄存器包括以下7种：　　 数据寄存器（R/W）用于对扇区的读写操作，主机通过该寄存器向CF卡卡控制器写入或从CF卡控制寄存器读出扇区缓冲区的数据；　　 错误寄存器（R）和特性寄存器（W）错误寄存器反映控制寄存器在诊断方式或操作方式下的错误原因。特性寄存器一般情况下不使用。　　 扇区数寄存器（R/W）记录读、写命令的扇区数目。　　 扇区号寄存器（R/W）记录读、写和校验命令指定的起始扇区号。　　 柱面号寄存器（R/W）记录读、写、校验和寻址命令指定的柱面号。　　 驱动器/磁头寄存器（R/W）记录读、写、校验和寻道命令指定的驱动器号、磁头号和寻址方式（CHS模式或LBA模式）。　　 状态寄存器（R）和命令寄存器（W）状态寄存器反映CF卡驱动器执行命令后的状态，读该寄存器要清除中断请求信号，命令寄存器接收主机发送的CF卡工作的控制命令。　　 CF卡的扇区寻址有2种方式：物理寻址方式（CHS）和逻辑寻址方式（LBA）。物理寻址方式使用柱面、磁头和扇区号表示一个特定的扇区,起始扇区是0磁道、0磁头、1扇区，接下来是2扇区，一直到EOF扇区；接下来是同一柱面1头、1扇区等。逻辑寻址方式将整个CF卡统一寻址。逻辑块地址和物理地址的关系为：　　 LBA地址=(柱面号×磁头数+磁头号)×扇区数+扇区数-1Compact Flash协会制定的CF+/Compact Flash标准接口是50引脚，分成2排，每排25个。CF卡不是硬盘那样的针型接口而是50 mil(1.27 mm)的孔型接口，因此不容易被损坏，表1为 CF卡引脚定义。CF+是Compact Flash的衍生技术规格，物理规格和CF完全相同。但CF+卡并不是CF卡那样的ATA闪存存储器，而主要是I/O设备，如CF串口卡、CF蓝牙、CF USB卡、CF网卡、CF GPS卡、CF GPRS卡等。 CF卡分为2类：Type I和Type II，二者只在物理外型上有所区别（见图2为Type I