基于DSP的CompactFlash卡接口设计
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:372
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摘 要 介绍compactflash卡的基本结构和工作原理；结合美国德州仪器(ti)公司的tms320c54x 系列数字信号处理器(dsp)，详细地说明了dsp与compactflash卡接口设计中的关键软硬件技术；同时以tms320c549 csp评估板为基础，设计完成了dsp与compactflash卡之间的接口电路，正确实现了dsp对compactflash卡的读写及数据管理等各种功能。
关键词 dsp compactflash卡 cpld
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随着半导体技术的发展，小型化、大容量、低功耗、智能型是未来存储技术的发展方向。近年来，各种小型存储媒体不断问世，在便携式设备中应用广泛。这些存储媒体大多以flash memory(闪烁存储器)为主要载体，内部用微处理器进行时序控制和存储管理，通常做成非易失性存储卡形式。
目前常见的存储卡类型有：①multimedia card(多媒体卡)；②compactflash card(快闪磁盘卡)；③smartmedia card(智能媒体卡)；④memorystick(记忆棒)。各存储卡在功耗、体积、容量等方面各有特色，但它们之间的接口目前还互不兼容。
compactflash 卡(以下简称cf卡)最先由sandisk 公司于1994年生产，随后cfa compactflash association 协会(它是一个由国际著名it公司为了共同利益而成立的非盈利机构)于1995年10月成立并陆续制订了详细的compactflash 存储卡统一规范，该规范目前已成为一个工业标准。
由于cf卡容量大、价格低，接口兼容磁盘ide、ata及memory等格式，和其它存储卡相比，cf卡使用越来越普遍。在大容量便携式数据存储和传输过程中，cf卡有着非常广泛的应用前景，如数码相机、mp3播放器、pda(个人数字助理)、数字式录音机、笔记本电脑、手提电话、机顶盒等。预计今后在其它领域将有更为广泛的应用。另外，随着dsp技术的飞速发展，由dsp快速处理的大量数据需要大容量的存储媒体进行数据的保存、转移等。考虑到cf卡和dsp相比接口速度较慢，因而dsp不能直接和cf卡接口兼容，为了实现dsp对cf卡的数据访问和管理功能，本文给出了基于dsp的cf卡接口设计，该设计在多个科研项目中得到了应用和推广。
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1 cf卡简介
目前有许多公司生产cf卡产品，由于cf卡已成为工业标准，各公司生产的cf卡均符合标准规范，只是存储容量、扇区缓冲器大小、访问速度、平均无故障时间、工作温度、纠错编码等指标略有差异(这些差异在标准范围内)。cf卡主要技术指标如下：
(1)结构先进，以sandisk公司为代表的cf卡内部结构如图1所示。 |
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| 外部和主机接口采用50芯双列0.05英寸间距物理连接。cf卡内部采用一个微控制器(mcu)管理数据访问格式、接口控制时序等；一个512byte以上的双端口扇区缓冲器sram buffer 和dma控制器，用于和外部进行快速数据交换；一个256byte的固化只读存储器firmware storage ，放置该cf 卡的特征信息cis card information structure ，内容包括扇区总数、柱面数、磁头数、每磁道扇区数、公司序列号等；一个电源管理单元(pmu)可使cf卡在空闲时进入睡眠状态，进行有效的电源管理，降低系统功耗。先进的内部结构使cf卡能支持多种接口访问模式，如memory card 模式、i/o card模式和true ide模式等。
(2)访问速度快，写入flash速度可维持在1.4mbyte/s。
(3)体积小，尺寸为36.4mm×42.8mm×3.3mm。
(4)容量大，常见的有8、12、16、24、32、48、64、96、128、256、348、512mbyte等随着超大规模集成电路的快速发展，目前cf卡的type ii型容量已经达到了1.2gbyte。
(5)无机械结构，抗冲击(达2000g)，耐震动(达15g)。
(6)可靠性高，有效的数据保护及纠错编码技术，使得cf卡平均无故障工作时间达一百万小时。
(7)供电灵活，支持5v或3.3v电源电压。
(8)具有热插拔、掉电时数据不丢失、保存数据时间长、可重复擦写(一百万次)等特点。
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2 cf卡与dsp接口硬件设计
2.1 cf卡接口简述
cf卡采用50脚双列0.05英寸细间距标准接口，管脚排列如表1所示。 |
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其电气特性符合ata/ide磁盘接口规范，可直接插入pcmcia typeii适配卡中。支持5v和3.3v电源工作，允许不同系统对硬件和软件的设计要求。数据访问以512byte为一个扇区单元，完全和磁盘接口兼容，可用memory mapped、ide等格式进行访问。由于ide 访问模式涉及到复杂的文件管理，为了节省系统资源及简化设计，本系统由dsp实现嵌入式设计并采用memory mapped访问方式。另外，cf卡的上电缺省模式即是memory mapped，免去了繁琐的寄存器设置。cf的数据总线
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摘 要 介绍compactflash卡的基本结构和工作原理；结合美国德州仪器(ti)公司的tms320c54x 系列数字信号处理器(dsp)，详细地说明了dsp与compactflash卡接口设计中的关键软硬件技术；同时以tms320c549 csp评估板为基础，设计完成了dsp与compactflash卡之间的接口电路，正确实现了dsp对compactflash卡的读写及数据管理等各种功能。
关键词 dsp compactflash卡 cpld
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随着半导体技术的发展，小型化、大容量、低功耗、智能型是未来存储技术的发展方向。近年来，各种小型存储媒体不断问世，在便携式设备中应用广泛。这些存储媒体大多以flash memory(闪烁存储器)为主要载体，内部用微处理器进行时序控制和存储管理，通常做成非易失性存储卡形式。
目前常见的存储卡类型有：①multimedia card(多媒体卡)；②compactflash card(快闪磁盘卡)；③smartmedia card(智能媒体卡)；④memorystick(记忆棒)。各存储卡在功耗、体积、容量等方面各有特色，但它们之间的接口目前还互不兼容。
compactflash 卡(以下简称cf卡)最先由sandisk 公司于1994年生产，随后cfa compactflash association 协会(它是一个由国际著名it公司为了共同利益而成立的非盈利机构)于1995年10月成立并陆续制订了详细的compactflash 存储卡统一规范，该规范目前已成为一个工业标准。
由于cf卡容量大、价格低，接口兼容磁盘ide、ata及memory等格式，和其它存储卡相比，cf卡使用越来越普遍。在大容量便携式数据存储和传输过程中，cf卡有着非常广泛的应用前景，如数码相机、mp3播放器、pda(个人数字助理)、数字式录音机、笔记本电脑、手提电话、机顶盒等。预计今后在其它领域将有更为广泛的应用。另外，随着dsp技术的飞速发展，由dsp快速处理的大量数据需要大容量的存储媒体进行数据的保存、转移等。考虑到cf卡和dsp相比接口速度较慢，因而dsp不能直接和cf卡接口兼容，为了实现dsp对cf卡的数据访问和管理功能，本文给出了基于dsp的cf卡接口设计，该设计在多个科研项目中得到了应用和推广。
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1 cf卡简介
目前有许多公司生产cf卡产品，由于cf卡已成为工业标准，各公司生产的cf卡均符合标准规范，只是存储容量、扇区缓冲器大小、访问速度、平均无故障时间、工作温度、纠错编码等指标略有差异(这些差异在标准范围内)。cf卡主要技术指标如下：
(1)结构先进，以sandisk公司为代表的cf卡内部结构如图1所示。 |
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| 外部和主机接口采用50芯双列0.05英寸间距物理连接。cf卡内部采用一个微控制器(mcu)管理数据访问格式、接口控制时序等；一个512byte以上的双端口扇区缓冲器sram buffer 和dma控制器，用于和外部进行快速数据交换；一个256byte的固化只读存储器firmware storage ，放置该cf 卡的特征信息cis card information structure ，内容包括扇区总数、柱面数、磁头数、每磁道扇区数、公司序列号等；一个电源管理单元(pmu)可使cf卡在空闲时进入睡眠状态，进行有效的电源管理，降低系统功耗。先进的内部结构使cf卡能支持多种接口访问模式，如memory card 模式、i/o card模式和true ide模式等。
(2)访问速度快，写入flash速度可维持在1.4mbyte/s。
(3)体积小，尺寸为36.4mm×42.8mm×3.3mm。
(4)容量大，常见的有8、12、16、24、32、48、64、96、128、256、348、512mbyte等随着超大规模集成电路的快速发展，目前cf卡的type ii型容量已经达到了1.2gbyte。
(5)无机械结构，抗冲击(达2000g)，耐震动(达15g)。
(6)可靠性高，有效的数据保护及纠错编码技术，使得cf卡平均无故障工作时间达一百万小时。
(7)供电灵活，支持5v或3.3v电源电压。
(8)具有热插拔、掉电时数据不丢失、保存数据时间长、可重复擦写(一百万次)等特点。
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2 cf卡与dsp接口硬件设计
2.1 cf卡接口简述
cf卡采用50脚双列0.05英寸细间距标准接口，管脚排列如表1所示。 |
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其电气特性符合ata/ide磁盘接口规范，可直接插入pcmcia typeii适配卡中。支持5v和3.3v电源工作，允许不同系统对硬件和软件的设计要求。数据访问以512byte为一个扇区单元，完全和磁盘接口兼容，可用memory mapped、ide等格式进行访问。由于ide 访问模式涉及到复杂的文件管理，为了节省系统资源及简化设计，本系统由dsp实现嵌入式设计并采用memory mapped访问方式。另外，cf卡的上电缺省模式即是memory mapped，免去了繁琐的寄存器设置。cf的数据总线
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