基于多CF接口系統的總線設計

摘要：針對目前CF產品的應用日益廣泛，而其轉接設備單一的現狀，本文從總線方面闡述了擴展出多個CF接口的方法，并討論了其總線仲裁策略，該方法簡單實用，完全符合設計要求。

1 引言

CF卡（CompactFlash：壓縮閃存）是目前世界上外形最小的大容量存儲設備。它與PCMCIA完全兼容，是一種固態產品，工作時沒有運動部件。目前主流產品已經達到512Mb和1Gb標準。另外它還具備速度快、價格便宜等優點。CF卡采用閃存（flash）技術，是一種穩定的存儲解決方案，不需要電池來維持其中存儲的數據。對所保存的數據來說，CF卡比傳統的磁盤驅動器，更具安全性和保護性。

2 CF卡的應用現狀

CF卡是由一個控制芯片和一個閃存組成，接口有50個腳（兩排），它能夠很輕易地插進68針II型適配器卡（符合PCMCIA的技術要求）中使用。CF卡可以使用3.3V和5V兩種電壓工作，但對一個確定的卡，只能工作于一種電壓。

現在一般的PC機上并沒有直接提供CF接口，對它的應用都是通過專門的讀卡器或是轉接設備來完成的。現在有很多從USB接口到CF接口的轉接設備，例如朗科公司剛推出基于閃存技術的第一款數碼移動存儲產品DD優卡，就是其中的一個。它采用內置USB和CF雙接口，用戶將優卡中的圖片、音樂或其它數據上傳至電腦時，簡化了對CF卡的操縱過程，但它僅能支持一個CF卡，目前還沒有擴展出多個CF接口的設備，而且，它只是一種簡化的讀卡器，需要專門的設備，沒有充分發揮出CF卡的上風，限制了對CF卡的更加有效的利用。

3 總線操縱題目及解決思路

總線是構成系統的互連機構，是多個系統功能部件之間進行數據傳送的公共通路。借助于總線連接，各系統功能部件之間實現地址、數據和控制信息的交換，并在爭用資源的基礎上進行工作。

3.1 系統中的總線題目

在這個系統中，當多個CF卡同時工作時，需要進行很多操縱，處理器間要進行數據和狀態字的相互交換，要向共享存儲器存取數據，還要對輸進輸出設備進行讀寫，所有這些操縱都要用到總線。特別是當對實時性要求較高時，總線的操縱會碰到很多的題目：

（1）多個CF卡同時占用總線時，如何避免總線的沖突。

（2）當一個操縱占用總線時間過長時，且其請求得不到滿足時，如何避免“死鎖”題目。

（3）在緊急情況下，有一個操縱要立即占用總線，此時，如何使它在最短的時間內獲得總線的控制權。

以上題目在系統上表現為性能不穩定，經常性死機，要解決這些題目，必須選擇合適的總線仲裁機制，使其靈活、可靠地完成各種工作。

3.2 多CF卡總線仲裁機制

總線仲裁機制包括總線仲裁策略和總線仲裁方式兩方面。我們要求仲裁機制公平、有效、全理，而且要結構簡單，輕易實現。這時我們主要討論仲裁方式，常見的仲裁方式有集中式和分布式兩種。所謂集中式仲裁中每個功能模塊有兩條線連到中心仲裁器：一條是送往仲裁器的總線請求信號線，一條是仲裁器送出的總線授權信號線。示意圖如下：