compactflash存储卡的8051系统接口方案

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1、CompactFlash存储卡的8051系统接口方案收稿日期：2006-09-27?作者简介：刘佑祥（1946-），男，湖北武汉人，武汉科技大学中南分校信息工程学院副教授。？（武汉科技大学中南分校信息工程学院，湖北武汉430223）?摘要：本文介绍了SST公司CompactFlash存储卡（CF卡）的电气特性与接口指令集，提出了一个基于8051单片机系统的完整CF卡接口解决方案，并给出了详细硬件电路设计和软件设计要点。？关键词：8051单片机系统；CF卡；计算机接口设计？中图分类号：TP305文献标识码：A??刖曰？随着电子技术的

2、迅速发展，嵌入式系统的功能变得越来越强大，设计中对其存储容量的要求也随之提高，所以原有的EEPROM等存储容量为KB级的存储器件已经无法满足设计要求。在这一背景下，CompactFlashCard（CF卡，见图1）作为一类存储速度快，存储容量大（容量可达数百MB至数GB）的新型存储器件就应运而生。但是由于CF卡的接口方式是为PC机接口设计的IDE方式，如果要在单片机系统中使用CF卡，需要在单片机系统中模拟IDE控制器的功能。因此，本文将讨论在8051系统中实现CF卡接口的解决方案。？图1CompactFlashCard夕卜观示意图

3、?一、CF卡接口的电气特性？SST公司的CF的封装为25X2的双列插座，行列之间的间距均为25mil。由于封装的特殊性，在应用时需要自行设计SCH和PCB封装。设计PCB封装时需注意选择合适孔径和焊盘大小，因为排针的针脚为正方形不是圆形，所以焊盘的直径应选择为针脚截面正方形的对角线长。如果直接使用标准CF卡接插件，则PCB上应相应设计成适合的贴片封装。？、主要功能引脚及说明?CF卡的主要功能引脚为数据线D0〜D15,地址线AO〜A9,片选及数据选择CE1,CE2,读写控制端OE、WR,寄存器选择REG，卡读写忙判断RDY/BSY，

4、RESET等。?数据线DO〜D15用于数据的读写。CF可以工作于16位数据总线方式也可以工作于8位总线方式。在读写速度上的要求不是很严格的情况下，为了方便和8位MCU的接口，一般选择为8位数据总线工作方式。？CE1和CE2的功能如表1所示：？若选择8位工作方式，CE2应接固定电平1，CE1低有效。在不同工作方式的说明中，可能把CE1和CE2分别改称CSO，CSlo?地址线A0〜A9。CF卡在Memory工作方式下，仅地址线A0〜A3起作用，用于选择读写端口，其余地址线可以接固定电平。？REG用于选择是对CF卡进行命令、状态读写还是

5、读写CF卡的属性寄存器。REG=1时读写命令。如表2所示：？在Memory方式下，对CF的控制和数据读写均是通过对这几个端口的读写来实现的。？RDY/BSY用于判断CF卡是否处于读写忙状态。出于严谨性可以在对CF卡进行读写之前利用此引脚判断CF卡是否空闲。在数据读写量比较小的情况下，使用一定的延时即可。？三、实际应用电路设计？图2给出了CF卡的实际应用电路。图中96MB的CF卡工作于Memory方式，8位数据总线，接口的主控MCU是89C52。？图2CF实际应用电路？单片机按标准的P2、P0口复用方式与CF卡接口。CSO，CS1,

6、REG分别接单片机的P2?6,P2?5,P2?7,端口选择A3〜A0接到经74LS373锁存的低4位地址，CF卡的读写引脚分别与单片机的读写信号相接。若把闲置地址引脚接固定电平，则系统分配给CF卡的端口地址为【B000】〜【B007】。？INTRQ（即BSY/RDY）脚接到单片机的P1.7。？四、CF卡的存储特性？CF卡采取的是类似硬盘的分块存储方式，分为柱面Cylinder、头Head和扇区Sector管理。对96MB的CF卡而言，共有733个柱面，每个柱面8个头，每个头32个扇区，每个扇区512字节（8位）。CF卡的读写是以一

7、个扇区为基本单位的，在读写一个扇区之前先送出当前需要读写的柱面、头和扇区，然后发送读写命令，一个扇区的512个字节需要一次性连续写入或者读出。？下面给出一段对CF卡读写的C51程序段：？#defineDataPortXBYTE[0xB800]?#defineFeatureXBYTE[0xB801]?#defineSecCountXBYTE[0xB802]?#defineSecNoXBYTE[0xB803]?#defineCylLowXBYTE[0xB804]?#defineCylHighXBYTE[0xB80

8、5]?#defineCardHeadXBYTE[0xB806]?#defineCommandXBYTE[0xB807]定义CF卡端□?CardHead=OxAO+head;置当前头？SecCount=0x01;—次读写一个扇区?SecNo