收稿日期：2006-09-27? 　　作者簡介：劉佑祥（1946-），男，湖北武漢人，武漢科技大學(xué)中南分校信息工程學(xué)院副教授。? 　　（武漢科技大學(xué)中南分校 信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430223）?
　　摘要：本文介紹了SST公司Compact Flash存儲卡（CF卡）的電氣特性與接口指令集，提出了一個(gè)基于8051單片機(jī)系統(tǒng)的完整CF卡接口解決方案，并給出了詳細(xì)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)要點(diǎn)。?
　　關(guān)鍵詞：8051單片機(jī)系統(tǒng)；CF卡；計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)?
　　中圖分類號：TP305 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??
　　
　　前 言?
　　隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的功能變得越來越強(qiáng)大，設(shè)計(jì)中對其存儲容量的要求也隨之提高，所以原有的EEPROM等存儲容量為KB級的存儲器件已經(jīng)無法滿足設(shè)計(jì)要求。在這一背景下，Compact Flash Card（CF卡，見圖1）作為一類存儲速度快，存儲容量大（容量可達(dá)數(shù)百M(fèi)B至數(shù)GB）的新型存儲器件就應(yīng)運(yùn)而生。但是由于CF卡的接口方式是為PC機(jī)接口設(shè)計(jì)的IDE方式，如果要在單片機(jī)系統(tǒng)中使用CF卡，需要在單片機(jī)系統(tǒng)中模擬IDE控制器的功能。因此，本文將討論在8051系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)CF卡接口的解決方案。?
　　
　　圖1 Compact Flash Card外觀示意圖?
　　
　　一、CF卡接口的電氣特性?
　　
　　SST公司的CF的封裝為25×2的雙列插座，行列之間的間距均為25mil。由于封裝的特殊性，在應(yīng)用時(shí)需要自行設(shè)計(jì)SCH和PCB封裝。設(shè)計(jì)PCB封裝時(shí)需注意選擇合適孔徑和焊盤大小，因?yàn)榕裴樀尼樐_為正方形不是圓形，所以焊盤的直徑應(yīng)選擇為針腳截面正方形的對角線長。如果直接使用標(biāo)準(zhǔn)CF卡接插件，則PCB上應(yīng)相應(yīng)設(shè)計(jì)成適合的貼片封裝。?
　　
　　二、主要功能引腳及說明?
　　
　　CF卡的主要功能引腳為數(shù)據(jù)線D0～D15，地址線A0～A9，片選及數(shù)據(jù)選擇CE1，CE2，讀寫控制端OE、WR，寄存器選擇REG，卡讀寫忙判斷RDY/BSY，RESET等。?
　　數(shù)據(jù)線D0～D15用于數(shù)據(jù)的讀寫。CF可以工作于16位數(shù)據(jù)總線方式也可以工作于8位總線方式。在讀寫速度上的要求不是很嚴(yán)格的情況下，為了方便和8位MCU的接口，一般選擇為8位數(shù)據(jù)總線工作方式。?
　　CE1和CE2的功能如表1所示：?
　　
　　若選擇8位工作方式，CE2應(yīng)接固定電平1，CE1低有效。在不同工作方式的說明中，可能把CE1和CE2分別改稱CS0，CS1。?
　　地址線A0～A9。CF卡在Memory工作方式下，僅地址線A0～A3起作用，用于選擇讀寫端口，其余地址線可以接固定電平。?
　　REG用于選擇是對CF卡進(jìn)行命令、狀態(tài)讀寫還是讀寫CF卡的屬性寄存器。REG＝1時(shí)讀寫命令。如表2所示：?
　　
　　在Memory方式下，對CF的控制和數(shù)據(jù)讀寫均是通過對這幾個(gè)端口的讀寫來實(shí)現(xiàn)的。?
　　RDY/BSY用于判斷CF卡是否處于讀寫忙狀態(tài)。出于嚴(yán)謹(jǐn)性可以在對CF卡進(jìn)行讀寫之前利用此引腳判斷CF卡是否空閑。在數(shù)據(jù)讀寫量比較小的情況下，使用一定的延時(shí)即可。?
　　
　　三、實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)?
　　
　　圖2給出了CF卡的實(shí)際應(yīng)用電路。圖中96MB的CF卡工作于Memory方式，8位數(shù)據(jù)總線，接口的主控MCU是89C52。?
　　
　　圖2 CF實(shí)際應(yīng)用電路?
　　單片機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)的P2、P0口復(fù)用方式與CF卡接口。CS0，CS1，REG分別接單片機(jī)的P2?6，P2?5，P2?7，端口選擇A3～A0接到經(jīng)74LS373鎖存的低4位地址，CF卡的讀寫引腳分別與單片機(jī)的讀寫信號相接。若把閑置地址引腳接固定電平，則系統(tǒng)分配給CF卡的端口地址為【B000】～【B007】。?
　　INTRQ（即BSY/RDY）腳接到單片機(jī)的P1.7。?
　　
　　四、CF卡的存儲特性?
　　
　　CF卡采取的是類似硬盤的分塊存儲方式，分為柱面Cylinder、頭Head和扇區(qū)Sector管理。對96MB的CF卡而言，共有733個(gè)柱面，每個(gè)柱面8個(gè)頭，每個(gè)頭32個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)（8位）。CF卡的讀寫是以一個(gè)扇區(qū)為基本單位的，在讀寫一個(gè)扇區(qū)之前先送出當(dāng)前需要讀寫的柱面、頭和扇區(qū)，然后發(fā)送讀寫命令，一個(gè)扇區(qū)的512個(gè)字節(jié)需要一次性連續(xù)寫入或者讀出。?
　　下面給出一段對CF卡讀寫的C51程序段：?
　　#define DataPort XBYTE\[0xB800\]?
　　#define Feature XBYTE\[0xB801\]?
　　#define SecCount XBYTE\[0xB802\]?
　　#define SecNo XBYTE\[0xB803\]?
　　#define CylLow XBYTE\[0xB804\]?
　　#define CylHigh XBYTE\[0xB805\]?
　　#define CardHead XBYTE\[0xB806\]?
　　#define Command XBYTE\[0xB807\]定義CF卡端口?
　　
　　CardHead=0xA0+head;置當(dāng)前頭?
　　SecCount=0x01;一次讀寫一個(gè)扇區(qū)?
　　SecNo=sector;置當(dāng)前扇區(qū)?
　　CylLow=cylinder%255;置柱面高位?
　　CylHigh=cylinder/255;置柱面低位?
　　Command=0x30;寫扇區(qū)命令?
　　delay（1）;延時(shí)1ms?
　　for（i=1;i

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