单片机与CF卡的接口设计与实现

  1 引言

    电子存储设备的不断涌现，使许多便携设备大容量数据的实时处理和存储成为可能，CF卡( Compact Flash card)因具有容量大、体积小、性能优良、携带方便等优点，已广泛应用在数据采集系统和许多消费类电子产品中。然而目前所开发的产品成本高，电路复杂，所需元器件数目多，严重制约了CF卡在更广阔领域内的应用。本文给出了一种简洁实用的硬件接口电路．成功实现了单片机对CF卡标准文件的读写。

    2 接口电路设计

    接口电路如图1所示，采用与80C51兼容的SST89C54型单片机。SST89C54程序存储器分为block0和block1两块，前者为16 KB，后者为4 KB，block0和block1的地址不是连续的。Block1从F000H开始。上电后程序既可以从blockO(0000H)开始执行，也可以从block1(F000H)开始执行。单片机的Re-Map[1：0]位决定程序从哪块程序存储器开始执行。当这2位都为1时，程序从0000H开始执行，否则，从F000H开始执行。Re-Map[1：0]位是非易失性的，可以用编程器对其编程设置。CF卡的读写是通过卡内的缓冲区进行的．不支持直接读写存储区域。由于一次至少要读写一个扇区(512字节)，所以目前多数做法都必须要借助于6116、6264等外部存储器，这样做不仅增加了成本，而且给软件设计带来了很多不便。在本系统设计中，利用SST89C54单片机的第二个内部程序存储器block1(4 Kbyte×8 bit)作为读写缓冲区，这样就可以巧妙地解决上述问题，同时也避免了通过单片机读写CF卡必须依赖外部存储器和地址存储器的弊端[1-3]。

    在该电路设计中还省去了地址锁存器的应用，而是将CF卡的AO、A1、A2引脚分别直接连接在微控制器的地址引脚A8(P2．0)、A9(P2．1)、A10(P2．2)，经过验证，同样的代码对这两种硬件连接都适用。

    3 读写程序设计

    由于CF卡由ATA控制器和Flash存储器两部分构成，而系统访问Flash存储器的速度远远小于访问内存的速度，如果系统频繁访问CF卡，势必会影响系统的实时性和工作效率，因此必须考虑CF卡读写程序的设计技巧。

    3．1 检查CF卡的状态

    出于严谨考虑．当写入命令或写入数据后要查询状态寄存器的状态。以判断CF是否准备就绪或读写成功。 

    3．2 等待CF卡数据请求
 3．3 设置8位数据宽度  

    篇幅有限，其他程序就不一一举出。鉴于介绍CF卡操作方式和读写文件原理的资料较多。本文就不再赘述，详细内容请参阅文献[4-7]。

    4 控制软件设计

    单片机读写CF卡的上位机软件采用Visual C++6．0编写。用户的操作比较简单，只需向控制软件发送扇区号和读／写扇区切换命令．其他的操作均由软件自动完成，对用户完全透明。以扇区1的读写为例，如图2所示。

    5 结束语

    由于CF卡具有易于携带，兼容性好，容量大的特点，可以预见CF将具有广阔的应用前景。本文给出了True IDE模式下单片机对CF卡的读写方案．可通过串行口在PC机与CF卡之间交换数据。在简化硬件电路设计的同时，还提高了数据传输速度．具有较高的参考价值。