51單片機(jī)與CF卡的接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引言

電子存儲(chǔ)設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，使許多便攜設(shè)備大容量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和存儲(chǔ)成為可能，CF卡( Compact Flash card)因具有容量大、體積小、性能優(yōu)良、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和許多消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中。然而目前所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品成本高，電路復(fù)雜，所需元器件數(shù)目多，嚴(yán)重制約了CF卡在更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。本文給出了一種簡(jiǎn)潔實(shí)用的硬件接口電路．成功實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)CF卡標(biāo)準(zhǔn)文件的讀寫(xiě)。

2 接口電路設(shè)計(jì)

接口電路如圖1所示，采用與80C51兼容的SST89C54型單片機(jī)。SST89C54程序存儲(chǔ)器分為block0和block1兩塊，前者為16 KB，后者為4 KB，block0和block1的地址不是連續(xù)的。Block1從F000H開(kāi)始。上電后程序既可以從blockO(0000H)開(kāi)始執(zhí)行，也可以從block1(F000H)開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)的Re-Map[1：0]位決定程序從哪塊程序存儲(chǔ)器開(kāi)始執(zhí)行。當(dāng)這2位都為1時(shí)，程序從0000H開(kāi)始執(zhí)行，否則，從F000H開(kāi)始執(zhí)行。Re-Map[1：0]位是非易失性的，可以用編程器對(duì)其編程設(shè)置。CF卡的讀寫(xiě)是通過(guò)卡內(nèi)的緩沖區(qū)進(jìn)行的．不支持直接讀寫(xiě)存儲(chǔ)區(qū)域。由于一次至少要讀寫(xiě)一個(gè)扇區(qū)(512字節(jié))，所以目前多數(shù)做法都必須要借助于6116、6264等外部存儲(chǔ)器，這樣做不僅增加了成本，而且給軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多不便。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，利用SST89C54單片機(jī)的第二個(gè)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器block1(4 Kbyte×8 bit)作為讀寫(xiě)緩沖區(qū)，這樣就可以巧妙地解決上述問(wèn)題，同時(shí)也避免了通過(guò)單片機(jī)讀寫(xiě)CF卡必須依賴(lài)外部存儲(chǔ)器和地址存儲(chǔ)器的弊端[1-3]。

在該電路設(shè)計(jì)中還省去了地址鎖存器的應(yīng)用，而是將CF卡的AO、A1、A2引腳分別直接連接在微控制器的地址引腳A8(P2．0)、A9(P2．1)、A10(P2．2)，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，同樣的代碼對(duì)這兩種硬件連接都適用。

3 讀寫(xiě)程序設(shè)計(jì)

由于CF卡由ATA控制器和Flash存儲(chǔ)器兩部分構(gòu)成，而系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)Flash存儲(chǔ)器的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存的速度，如果系統(tǒng)頻繁訪(fǎng)問(wèn)CF卡，勢(shì)必會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和工作效率，因此必須考慮CF卡讀寫(xiě)程序的設(shè)計(jì)技巧。

3．1 檢查CF卡的狀態(tài)

出于嚴(yán)謹(jǐn)考慮．當(dāng)寫(xiě)入命令或?qū)懭霐?shù)據(jù)后要查詢(xún)狀態(tài)寄存器的狀態(tài)。以判斷CF是否準(zhǔn)備就緒或讀寫(xiě)成功。

3．2 等待CF卡數(shù)據(jù)請(qǐng)求
3．3 設(shè)置8位數(shù)據(jù)寬度

篇幅有限，其他程序就不一一舉出。鑒于介紹CF卡操作方式和讀寫(xiě)文件原理的資料較多。本文就不再贅述，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱文獻(xiàn)[4-7]。

4 控制軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)讀寫(xiě)CF卡的上位機(jī)軟件采用Visual C++6．0編寫(xiě)。用戶(hù)的操作比較簡(jiǎn)單，只需向控制軟件發(fā)送扇區(qū)號(hào)和讀／寫(xiě)扇區(qū)切換命令．其他的操作均由軟件自動(dòng)完成，對(duì)用戶(hù)完全透明。以扇區(qū)1的讀寫(xiě)為例，如圖2所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于CF卡具有易于攜帶，兼容性好，容量大的特點(diǎn)，可以預(yù)見(jiàn)CF將具有廣闊的應(yīng)用前景。本文給出了True IDE模式下單片機(jī)對(duì)CF卡的讀寫(xiě)方案．可通過(guò)串行口在PC機(jī)與CF卡之間交換數(shù)據(jù)。在簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)的同時(shí)，還提高了數(shù)據(jù)傳輸速度．具有較高的參考價(jià)值。