CF卡的IDE總線適配器設(shè)計

　　CF卡的全稱為“Compact Flash”卡，意為“標準閃存卡”，是最早由Sandisk公司于1994年 推出的，Compact Flash技術(shù)是由Compact Flash協(xié)會（CFA）提出的一種與PC機ATA接口標準 兼容的技術(shù)，與計算機系統(tǒng)的連接非常方便。CF卡具有高速度、大容量、體積小、重量輕、 功耗低等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用，相機、掌上電腦、隨身聽上都可能用到閃存卡。如今以 柯達、佳能、尼康、奧林巴斯等影像巨頭為核心組成的CF卡標準組織現(xiàn)有成員約250家，涵蓋了幾乎所有數(shù)碼相機生產(chǎn)廠商，使用CF卡的數(shù)碼相機產(chǎn)品已經(jīng)超過300款。

　　CF卡使用FLASH作為存儲媒介，無需供電也能保存資料，而且工作時耗電量也很低，3.3 V，5 V外電壓通用，其耗電量只相當(dāng)于傳統(tǒng)存儲設(shè)備如磁帶、硬盤的3%或更低，適合用在移 動設(shè)備上。CF卡容量不斷提升，目前CF卡存儲容量達到2 G，存取速度也不斷提高，目前最快的CF卡約可以達到5 MB/s讀和4 MB/s寫的速度。

　　1CF卡工作原理及接口標準

　　CF卡由2個基本部分組成，如圖1所示：控制芯片和閃存模塊組，控制芯片用來實現(xiàn)與主機的連 接及控制數(shù)據(jù)在閃存模塊中的傳輸，閃存用于存儲信息。CF卡內(nèi)部控制器設(shè)計完全模擬硬盤，最大的特色是兼容性好，無論采用多大容量的閃存芯片組，其外部接口都是標準的ATA/ID E接口，可以很容易地通過IDE接口與電腦連接，而且早已實現(xiàn)無驅(qū)動設(shè)計，使用非常方便。 由于CF卡內(nèi)置控制器和仿硬盤的設(shè)計，也簡化了CF卡適配器的設(shè)計。

　　CF卡控制器中包含2組寄存器：命令寄存器和控制寄存器。當(dāng)CF卡工作在存儲器方式時，按照ATA標準以寄存器方式傳送數(shù)據(jù)、命令和地址，命令寄存器用來接受命令和傳輸數(shù)據(jù)，控 制寄存器用來進行磁盤控制，命令寄存器組的地址空間為1F0H～1FFH；當(dāng)CF卡工作在I/O方 式時，控制寄存器組主要用于控制CF卡的工作方式，命令寄存器組被分配在與ATA標準兼容 的地址空間，地址空間為IF0H～1F7H和3F6H～3F7H。

　　CF卡與硬盤相似，但他沒有機械結(jié)構(gòu)，沒有磁頭和磁道的轉(zhuǎn)換操作，因此在訪問連續(xù)扇區(qū)時，操作速度比物理尋址方式快，操作以虛擬方式進行。CF卡的寄存器包括以下7種：

　　數(shù)據(jù)寄存器（R/W）用于對扇區(qū)的讀寫操作，主機通過該寄存器向CF卡卡控制器寫入或從CF卡控制寄存器讀出扇區(qū)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)；

　　錯誤寄存器（R）和特性寄存器（W）錯誤寄存器反映控制寄存器在診斷方式或操作方式下的錯誤原因。特性寄存器一般情況下不使用。

　　扇區(qū)數(shù)寄存器（R/W）記錄讀、寫命令的扇區(qū)數(shù)目。

　　扇區(qū)號寄存器（R/W）記錄讀、寫和校驗命令指定的起始扇區(qū)號。

　　柱面號寄存器（R/W）記錄讀、寫、校驗和尋址命令指定的柱面號。

　　驅(qū)動器/磁頭寄存器（R/W）記錄讀、寫、校驗和尋道命令指定的驅(qū)動器號、磁頭號和尋址方式（CHS模式或LBA模式）。?

　　狀態(tài)寄存器（R）和命令寄存器（W）狀態(tài)寄存器反映CF卡驅(qū)動器執(zhí)行命令后的狀態(tài)，讀該寄存器要清除中斷請求信號，命令寄存器接收主機發(fā)送的CF卡工作的控制命令。

　　CF卡的扇區(qū)尋址有2種方式：物理尋址方式（CHS）和邏輯尋址方式（LBA）。物理尋址方式使用柱面、磁頭和扇區(qū)號表示一個特定的扇區(qū),起始扇區(qū)是0磁道、0磁頭、1扇區(qū)，接下來是2扇區(qū)，一直到EOF扇區(qū)；接下來是同一柱面1頭、1扇區(qū)等。邏輯尋址方式將整個CF卡統(tǒng)一尋址。邏輯塊地址和物理地址的關(guān)系為：

　　LBA地址=(柱面號×磁頭數(shù)+磁頭號)×扇區(qū)數(shù)+扇區(qū)數(shù)-1Compact Flash協(xié)會制定的CF+/Compact Flash標準接口是50引腳，分成2排，每排25個。CF卡不是硬盤那樣的針型接口而是50 mil(1.27 mm)的孔型接口，因此不容易被損壞，表1為 CF卡引腳定義。CF+是Compact Flash的衍生技術(shù)規(guī)格，物理規(guī)格和CF完全相同。但CF+卡并不是CF卡那樣的ATA閃存存儲器，而主要是I/O設(shè)備，如CF串口卡、CF藍牙、CF USB卡、CF網(wǎng)卡、CF GPS卡、CF GPRS卡等。 CF卡分為2類：Type I和Type II，二者只在物理外型上有所區(qū)別（見圖2為Type II型）。

　　2CF卡IDE總線接口適配器設(shè)計與制作

　　適配器電原理如圖3所示。適配器主要由2個部分組成，K1是IDE BUS的聯(lián)接器，K2是CF卡片的聯(lián)接器。CF卡允許在3個不同的模式中使用，當(dāng)CF卡聯(lián)結(jié)器K2中引腳 9連接于GND時，CF卡是“真實 IDE”模式，在這個模式中，CF卡的外部特性同硬盤機的IDE 接口類似。

　　發(fā)光二極管D1使CF卡的讀寫過程可見，R1決定流過Ｄ1的電流，通常限定在10 mA左右。CF卡連接器引腳39經(jīng)由電阻R2被連接到+5 V，這時CF卡在IDE BUS上當(dāng)作mas ter使用。如果引腳39經(jīng)由JP1置于地，CF卡片將會當(dāng)作slave用在IDE BUS上。C1和C2為去耦電容器。

　　K3用來連接電源電壓。CF卡只需要+5 V電壓接地，可連接在PC機內(nèi)開關(guān)電源剩余的電源連線上。

　　制作完成后，JP1應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置，如果在本機IDE接口上已經(jīng)接有硬盤或CDROM，并且被配置成master，那么CF卡應(yīng)配置成slave，否則CF卡應(yīng)配置成master。

　　余下的問題是在計算機面板上選取一個空白的位置，設(shè)法固定適配器板。為防止CF卡插反，應(yīng)選用帶定位槽的CF卡插座。

　　3CF卡的使用

　　由于Windows 95以上的所有操作系統(tǒng)都內(nèi)置PCMCIA接口的IDE硬盤控制器驅(qū)動程序，WindowsMe以上的操作系統(tǒng)也加入了對USB，IEEE1394接口移動磁盤的支持，所以只要為簡單的接口控制器（轉(zhuǎn)接器）加上CF卡，就可以直接在電腦上使用。

　　當(dāng)?shù)谝淮卧谟嬎銠C上連接CF卡片時，Windows會報告一個Driver新的裝置正被安裝，將會出現(xiàn)驅(qū)動器圖標，而且驅(qū)動程序是自動安裝的。在驅(qū)動器被安裝后，Windows會自動識別CF卡片，如一種硬盤磁碟機，而且能以平常的方式讀寫文件。為了安全起見，只有當(dāng)個人計算機斷電時，才可插入或除去CF卡。