單片機CF卡接口設計

摘　　　　要：本文討論了在單片機下進行CF卡接口設計的方法，根據PCMCIA制定的ATA標準開發了直接讀寫CF卡的驅動程序，并介紹了CF卡驅動程序的編程技巧。

引言

CF　卡(compact　flash　card)是專門為海量存儲而設計的專用設備，其標準由國際CFA　(compact　flash　association)聯合會維護和管理。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用接口來方便地對其進行讀寫控制與操作。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進行控制。CF卡每一個字段(512字節)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、讀寫速度快的優點，越來越被消費者所認可，眾多的娛樂電子設備生產廠商都支持CF卡接口。目前許多消費類嵌入式系統產品，如數碼攝像機、數碼照相機、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，在設計嵌入式系統的時候，加入對CF卡的支持是非常有意義的。CF卡的接口技術分為MEMORY模式、I/O模式和IDE模式。本文討論了在單片機下進行CF卡接口設計的方法，并利用標準CF卡ATA標準開發了直接讀寫CF卡的驅動程序，實現了在單片機下對CF卡的直接讀寫，為海量存儲設備應用于普通的嵌入式系統提供了條件。

CF卡協議簡介

CFA組織目前推出的CF卡協議能夠實現66MB/s的存取速率。該協議詳細規定了CF卡的三種讀寫模式，還規定了CF卡的幾何尺寸和各種電器參數，從而實現了對CF卡的標準化。

系統設計

本文中選用的是SanDisk公司生產的CF卡，其內部的結構框圖如圖1所示。CF卡與單片機的接口設計必須在基于特定功能的前提下進行，主要考慮以下幾個方面的內容：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卡數據位的選擇。

圖1　　CF卡內部的結構框圖

硬件設計

硬件設計主要應考慮CF卡的數據傳輸、地址選擇，及其讀寫控制信號。在本系統中，宿主機使用了常見的AT89S52。CF卡與單片機之間有著非常標準的接口，4根地址線，8根數據線，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卡相關的功能框圖如圖2所示。

圖2　　單片機實現CF卡讀寫的硬件結構框圖