cf卡存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)方案調(diào)研(編輯修改稿)
2025-06-26 18:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成的，每塊都能存儲(chǔ)一定數(shù)量的信息，類似于硬盤(pán)的簇。NAND型flash的讀寫(xiě)也是以塊和頁(yè)為單位來(lái)進(jìn)行的，使用8bit的I/O端口存取數(shù)據(jù)。NAND型flash容量大、成本低、可以達(dá)到比較高的速度，所以應(yīng)用較為廣泛，不過(guò)它也有些比較明顯的缺點(diǎn)。NAND型flash的基本工作方式是按順序讀取，一個(gè)區(qū)塊寫(xiě)入或讀取結(jié)束再接著下一個(gè)，是“串行”方式而不是“并行”方式。操作上也是如此，比如區(qū)塊上已有信息，就一定要先擦除，再寫(xiě)入，其它操作也是一樣的。另一個(gè)問(wèn)題就是NAND型flash需要一定的存儲(chǔ)空間來(lái)存放目錄等信息來(lái)管理所有的資料，進(jìn)行任何操作都需要使用這一部分，大部分閃盤(pán)的控制芯片都使用固定區(qū)塊，所以其使用次數(shù)遠(yuǎn)高于其它區(qū)塊，不管閃存是號(hào)稱10萬(wàn)次擦寫(xiě)壽命也好，100萬(wàn)次擦寫(xiě)壽命也好，如果使用很頻繁，即使每次只用一點(diǎn)點(diǎn)存儲(chǔ)空間，也可能因?yàn)槟夸泤^(qū)損壞及缺乏有效掃描除錯(cuò)手段而造成數(shù)據(jù)丟失，需要格式化才能解決問(wèn)題。CF卡比閃盤(pán)之類的存儲(chǔ)器更加接近硬盤(pán)，CF卡內(nèi)部控制器設(shè)計(jì)完全模擬硬盤(pán)，而且使用標(biāo)準(zhǔn)的ATA/IDE接口界面，可以很容易的通過(guò)IDE接口與電腦連接，而且早已實(shí)現(xiàn)無(wú)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，使用非常方便。. CF卡控制器CF卡控制器中包含兩組寄存器：命令寄存器和控制寄存器。命令寄存器用來(lái)接受命令和傳輸數(shù)據(jù)；控制寄存器用作磁盤(pán)控制。這兩個(gè)寄存器組通過(guò)GEG信號(hào)進(jìn)行區(qū)分?？刂萍拇嫫鹘M主要用于控制CF卡的工作方式；命令寄存器組被分配在與ATA標(biāo)準(zhǔn)兼容的地址空間。當(dāng)CF卡工作在I/O方式下，命令寄存器組的地址空間為1F0H～1F7H和3F6H～3F7H；當(dāng)CF卡工作在存儲(chǔ)器方式下，命令寄存器組的地址空間為1F0H～1FFH。當(dāng)CF卡工作在存儲(chǔ)器方式下，CF卡按照ATA標(biāo)準(zhǔn)以寄存器方式傳送數(shù)據(jù)、命令和地址。這些寄存器除數(shù)據(jù)寄存器為16位外，其它寄存器均為8位。數(shù)據(jù)寄存器(R/W)：這是一個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器，用于對(duì)扇區(qū)的讀寫(xiě)操作。主機(jī)通過(guò)該寄存器向CF卡控制寄存器寫(xiě)入或從CF卡控制寄存器讀出扇區(qū)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。錯(cuò)誤寄存器(R)和特性寄存器(W)：錯(cuò)誤寄存器反映控制寄存器在診斷方式或操作方式下的錯(cuò)誤原因。特性寄存器一般不使用。扇區(qū)數(shù)寄存器(R/W)：用來(lái)記錄讀、寫(xiě)命令的扇區(qū)數(shù)目。扇區(qū)號(hào)寄存器(R/W)：用來(lái)記錄讀、寫(xiě)和校驗(yàn)命令指定的起始扇區(qū)號(hào)。柱面號(hào)寄存器(R/W)：用來(lái)記錄讀、寫(xiě)、校驗(yàn)和尋址命令指定的柱面號(hào)。驅(qū)動(dòng)器/磁頭寄存器(R/W)：記錄讀、寫(xiě)、校驗(yàn)和尋道命令指定的驅(qū)動(dòng)器號(hào)、磁頭號(hào)和尋址方式（CHS模式或LBA模式）。狀態(tài)寄存器(R)和命令寄存器(W)：狀態(tài)寄存器反映CF卡驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行命令后的狀態(tài)，讀該寄存器要清除中斷請(qǐng)求信號(hào)。命令寄存器接收主機(jī)發(fā)送的CF卡工作的命令控制字。. CF卡的編址方式CF卡的扇區(qū)尋址有兩種方式：物理尋址方式(CHS)和邏輯尋址方式(LBA)。物理尋址方式使用柱面、磁頭和扇區(qū)號(hào)表示一個(gè)特定的扇區(qū)。起始扇區(qū)是0磁道、0磁頭、1扇區(qū)，接下來(lái)是2扇區(qū)，一直到EOF扇區(qū)；接下來(lái)是同一柱面1頭、1扇區(qū)等。邏輯尋址方式將整個(gè)CF卡同一尋址。邏輯塊地址和物理地址的關(guān)系為：LBA地址 ＝ （柱面號(hào)磁頭數(shù)＋磁頭號(hào)）扇區(qū)數(shù)＋扇區(qū)數(shù)－1在CF卡上寫(xiě)入一個(gè)文件的過(guò)程是這樣的，在CF卡初始化后（CF卡上電復(fù)位和統(tǒng)計(jì)剩余空間等工作已經(jīng)完成），控制器中DSP開(kāi)始向CF卡的一些寄存器填寫(xiě)必要的信息，如向扇區(qū)號(hào)寄存器填寫(xiě)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的起始扇區(qū)號(hào)（LBA地址）和扇區(qū)數(shù)寄存器填寫(xiě)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)所占的扇區(qū)個(gè)數(shù)等，然后向CF卡的命令寄存器寫(xiě)入CF卡操作的命令，如寫(xiě)操作則向CF卡的命令寄存器寫(xiě)入30H，讀操作向CF卡的命令寄存器寫(xiě)入20H等。刪除或者再編程的過(guò)程相似。采用邏輯尋址方式，沒(méi)有磁頭和磁道的轉(zhuǎn)換操作，因此在訪問(wèn)連續(xù)扇區(qū)時(shí)，操作速度比物理尋址方式快。6. 硬件實(shí)現(xiàn). 模式選擇CF卡可以工作在PC Card ATA I/O模式（I/O口模式）、PC Card ATA Memory模式(MEMORY模式)、True IDE模式。CF卡在True IDE 模式下工作時(shí)兼容IDE硬盤(pán)，并且需用的I/O引腳較少，因此推薦使用CF卡的True IDE模式。需要注意的是，當(dāng)主機(jī)電源一直接通時(shí)，拔插CF卡將會(huì)使其從原來(lái)的True IDE方式重新配置成PC Card ATA方式。所以要讓CF卡一直工作在True IDE，需要在電源加電啟動(dòng)時(shí)將OE輸入信號(hào)接地。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(hào)線和1根寫(xiě)信號(hào)線，總共只需占用單片機(jī)的14根I/O口線。. 即插即用(1)硬件提供判斷條。CF卡為了實(shí)現(xiàn)即插即用的功能，在自身電路上提供了兩個(gè)用來(lái)檢測(cè)CF卡是否存在的管腳(CDCD2)。CD1和CD2的有效電平為低電平，即當(dāng)主機(jī)檢測(cè)到與其相連的CD1和CD2兩個(gè)管腳同時(shí)為低電平時(shí)，可判斷出CF卡與主機(jī)相連；當(dāng)主機(jī)檢測(cè)到與其相連的CD1和CD2有一個(gè)管腳不為低，則可判斷出CF卡未與主機(jī)相連。(2)軟件實(shí)現(xiàn)。首先定義全局變量(如：IsExist)用于記錄CF卡是否與主機(jī)相連，當(dāng)IsExist為0時(shí)表示CF卡未與主機(jī)相連；當(dāng)IsExist為1時(shí)表示CF卡與主機(jī)相連。其次在每次操作CF卡時(shí)檢測(cè)CF卡的CD1和CD2管腳。當(dāng)檢測(cè)到CD1和CD2管腳為低電平且IsExist為0時(shí)復(fù)位CF卡，重新檢測(cè)CF卡的FAT表統(tǒng)計(jì)還剩余多少空間可以分配，檢測(cè)完FAT表后置變量IsExist為1。當(dāng)檢測(cè)到CD1和CD2管腳為低電平且IsExist為1時(shí)，繼續(xù)CF卡的正常操作。當(dāng)檢測(cè)到CD1和CD2為高時(shí)，停止CF卡操作，置變量IsExist為0。. 原理圖參考《》7. 軟件實(shí)現(xiàn)True IDE方式支持8位/16位存取，一
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