基于多CF接口系統(tǒng)的總線設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)目前CF產(chǎn)品的應(yīng)用日益廣泛，而其轉(zhuǎn)接設(shè)備單一的現(xiàn)狀，本文從總線方面闡述了擴(kuò)展出多個(gè)CF接口的方法，并討論了其總線仲裁策略，該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，完全符合設(shè)計(jì)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(chǔ)設(shè)備。它與PCMCIA完全兼容，是一種固態(tài)產(chǎn)品，工作時(shí)沒有運(yùn)動(dòng)部件。目前主流產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到512Mb和1Gb標(biāo)準(zhǔn)。另外它還具備速度快、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。CF卡采用閃存（flash）技術(shù)，是一種穩(wěn)定的存儲(chǔ)解決方案，不需要電池來(lái)維持其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。對(duì)所保存的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，CF卡比傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器，更具安全性和保護(hù)性。

2 CF卡的應(yīng)用現(xiàn)狀

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

現(xiàn)在一般的PC機(jī)上并沒有直接提供CF接口，對(duì)它的應(yīng)用都是通過(guò)專門的讀卡器或是轉(zhuǎn)接設(shè)備來(lái)完成的。現(xiàn)在有很多從USB接口到CF接口的轉(zhuǎn)接設(shè)備，例如朗科公司剛推出基于閃存技術(shù)的第一款數(shù)碼移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品DD優(yōu)卡，就是其中的一個(gè)。它采用內(nèi)置USB和CF雙接口，用戶將優(yōu)卡中的圖片、音樂或其它數(shù)據(jù)上傳至電腦時(shí)，簡(jiǎn)化了對(duì)CF卡的操縱過(guò)程，但它僅能支持一個(gè)CF卡，目前還沒有擴(kuò)展出多個(gè)CF接口的設(shè)備，而且，它只是一種簡(jiǎn)化的讀卡器，需要專門的設(shè)備，沒有充分發(fā)揮出CF卡的上風(fēng)，限制了對(duì)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(gòu)成系統(tǒng)的互連機(jī)構(gòu)，是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。借助于總線連接，各系統(tǒng)功能部件之間實(shí)現(xiàn)地址、數(shù)據(jù)和控制信息的交換，并在爭(zhēng)用資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。

3.1 系統(tǒng)中的總線題目

在這個(gè)系統(tǒng)中，當(dāng)多個(gè)CF卡同時(shí)工作時(shí)，需要進(jìn)行很多操縱，處理器間要進(jìn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)字的相互交換，要向共享存儲(chǔ)器存取數(shù)據(jù)，還要對(duì)輸進(jìn)輸出設(shè)備進(jìn)行讀寫，所有這些操縱都要用到總線。特別是當(dāng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高時(shí)，總線的操縱會(huì)碰到很多的題目：

（1）多個(gè)CF卡同時(shí)占用總線時(shí)，如何避免總線的沖突。

（2）當(dāng)一個(gè)操縱占用總線時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，且其請(qǐng)求得不到滿足時(shí)，如何避免“死鎖”題目。

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

以上題目在系統(tǒng)上表現(xiàn)為性能不穩(wěn)定，經(jīng)常性死機(jī)，要解決這些題目，必須選擇合適的總線仲裁機(jī)制，使其靈活、可靠地完成各種工作。

3.2 多CF卡總線仲裁機(jī)制

總線仲裁機(jī)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(jī)制公平、有效、全理，而且要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕易實(shí)現(xiàn)。這時(shí)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(gè)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(qǐng)求信號(hào)線，一條是仲裁器送出的總線授權(quán)信號(hào)線。示意圖如下：