基于单片机的MicroDrive接口设计.docx

基于单片机的MicroDrive接口设计摘要：介绍了的的基本结构和工作原理，详细说明了接口设计的关键技术；以型单片机为基础，设计完成了的接口电路，正确实现了对的读写及数据管理等功能。关键词： 单片机近几年，各种大容量的小型存储器不断涌现，在便携式设备中获得了广泛的应用。目前常见的存储卡类型有： 的等。各存储卡在容量、功耗、体积上各有特色，但的尤为出色。是由日本分公司研发生产出来的产品，其接口符合协会制定的 规范，具有容量大、体积小、性价比高、耗电量小等特点，已在数码相机、笔记本电脑、掌上电脑、便携式音乐播放器等设备的存储中获得了较广泛的应用。目前市面上已有多家国内外公司生产出操作的接口，但其价格较高。为降低成本，实现对的数据访问和管理功能，本文给出了一种基于单片机的接口设计。 介绍各性能参数容量()：；缓冲区大小：字节；扇区大小(字节)：；盘片数量：；平均寻道时间：；平均等待时间：；最大内部数据传输速率：；最大外部数据传输速率：；接口：兼容和数据密度平方英寸：；大小：；重量：克；磁盘旋转速度：。主要特点有体积小、重量轻、容量大；可靠性高，有效的数据保护及数据编码技术，使得其出错率极低；读写速度快，连续读写速率最高可达，抗冲击，耐震动；兼容性好，支持或工作电压，具有广阔的使用范围。 硬件接口设计 接口简介及访问模式的选择的接口符合 标准，支持或直流工作电压，提供了完整的功能且通过兼容。但与针接口的卡不同的是，同样遵从协议的 接口只有针，采用脚双列英寸间距标准接口。表1 MicroDrive管脚排列管脚号名 称管脚号名 称管脚号名 称Pin1GNDPin18A02Pin35IOWRPin2D03Pin19A01Pin36WEPin3D04Pin20A00Pin37RDY/BSYPin4D05Pin21D00Pin38VCCPin5D06Pin22D01Pin39CSELPin6D07Pin23D02Pin40VS2Pin7CE1Pin24WPPin41RESETPin8A10Pin25CD2Pin42WAITPin9OEPin26CD1Pin43INPACKPin10A09Pin27D11Pin44REGPin11A08Pin28D12Pin45BVD2Pin12A07Pin29D13Pin46BVD1Pin13VCCPin30D14Pin47D08Pin14A06Pin31D15Pin48D09Pin15A05Pin32CE2Pin49D10Pin16A03Pin33VS1Pin50GNDPin17A04Pin34IORD对，数据都是以字节的扇区单元进行操作，能够通过、等模式对其进行访问。虽然模式被广泛应用于计算机硬盘的接口中，同时也被经常应用于嵌入式系统中，得到绝大多数的和工业单板机的支持；但是模式涉及复杂的文件管理，使得控制操作相对复杂，不符合简单可行的设计要求。本系统由单片机实现嵌入式设计。而模式是的默认模式，可以避免繁琐的寄存器设置，同时支持位数据带宽，控制操作相对简单，可以极大地简化设计，节省系统的资源。故本系统采用模式。 硬件接口本系统电路连接框图如图所示，主要包含以下五部分拥有比多一倍的数据存储器，拥有字节内部只读存储器，操作命令以及各引脚与基本一致。在本系统中，的作用至关重要，它担负着与外部的通信及实现对的各种操作。外部数据存储器外部数据存储器主要用作硬盘数据读写的缓存，因而必须具有非易失性、简便的操作及合适的容量。容量为具有非易失性、功耗低等特点。通信电平转换芯片是目前异步串行通信中应用最广泛的标准总线，适用于数据中断设备和数据通信设备之间的接口；而单片机使用电平，两者互不兼容。因而使用了电平转换芯片对它们的通信电平进行转换，作为对外的通信接口。适配口使用了标准针适配口。地址锁存器和地址译码器其中为复用的位数据或低位地址总线，为用于寻址的高位地址线，接至，用作外部数据存储器及 的片选信号；信号与的脚连接，以达到同步复位的目的，上电复位后，自动进入默认的 模式； 信号用于选择访问的 或 ；对于与，因为只有一块，故将接高电平，接的脚；、为读写有效信号，与的、相连； 的闲忙状态信号，当忙时，该脚为低电平，不能对做任何操作，与的相连，以便可通过软件检测此位，判定的闲忙状态；信号的有效意味着一个操作进程正在完成过程中，把它与相连，以便检测；、用于的存在检测，与的、相连；的用作串行通信输入，接的脚，用于接收通过送来的数据，用作串行通信输出，接的脚，通过送出数据。 软件设计 主要寄存器简介内几个涉及到的操作寄存器，如表所示。表2 MicroDrive主要寄存器偏移地址名 称说 明000HDATA REG数据寄存器001HERROR REG出错状态寄存器002HSECTOR COUNT REG扇区数目寄存器003HLBA 07逻辑块寻址地址07位004HLBA 815逻辑块寻址地址815位005HLBA 1623逻辑块寻址地址1623位006HLBA 2427逻辑块寻址地址2427位007HSTATUS REG读取时为状态寄存器007HCOMMAND REG写入时为命令寄存器 软件设计简述硬件设计好后，可以通过软件驱动接口电路读写。软件流程如图所示。首先进行测试以确定所有端口及信号的极性正确。由于模式是缺省模式，其使用前的检测就变得相当简单。主要把软件分成以下几部分检测首先，确定是否已正确插入插槽。这需要检测 引脚，即将、的状态读入。如果两个都为，就表示已正确插入适配口；否则表明未正确插入，需要重新插入。其次，在确定已正确插入后，开始检测其状态。从 的偏移地址为的状态寄存器中读取的状态信号，如果被正确了，读到的数据应该是，意味着已能使用并准备接收命令；否则证明有错误，应重新。最后，当的状态证实无误并处于模式时，就可以发送诊断命令字到命令寄存器中。这一命令将会根据的当前情况重置状态寄存器，当出错时，出错位将会被置，此时检查错误状态寄存器将会得到详尽的出错信息；而一旦无错误，便可对进行操作了。数据的读取为了达到此目的，首先，将要操作的扇区地址写入偏移地址为的逻辑块寻址寄存器中，再将要操作的扇区数目写入偏移地址为的扇区数目寄存器中，接着就发送读命令字到命令寄存器中，当写入命令后，会将状态置作为响应。然后，从存储扇区中读出数据放入其缓存单元中，并将状态位置，清以表示数据已准备好。因此只需检查状态即可。当为时，便可从的缓存中读出数据；当所有数据读完后，将会清，又转回准备状态，可进行下一步操作。数据的写入与读数据的操作类似，首先，将数据准备在数据缓存区中，将要操作的扇区地址写入偏移地址为的逻辑块寻址寄存器中，将要操作的扇区数目写入偏移地址为的扇区数目寄存器中，接着发送写命令字到命令寄存器中。 然后，检测的状态（此时置状态 为，接着置为，清）。当检测到为时，便可将数据缓存区中的数据写入的缓存单元。当检测到数据写入其缓存中，置为，清并根据地址将数据写入；当数据写完后，清状态位，重新回到准备状态，准备执行下一次操作。在读写操作中，对进程起控制作用的是这一状态位，其检测程序 读取状态寄存器的值 若出错位为转出错处理查询位不为则循环等待数据的擦除为达到此目的，首先将要操作的扇区地址写入偏移地址为的逻辑块寻址寄存器中，再将要操作的扇区数目写入偏移地址为的扇区数目寄存器中，接着发送擦除命令字到命令寄存器当中，执行完擦除命令后，读出的值全为。本文介绍的基于单片机的接口设计，成功地实现了操作的常用命令和对的位格式的操作。经过测试，此接口也可以对 卡进行正确操作，从而提高了应用系统的兼容性，具有较广泛的应用价值，目前已准备在便携式的动态脑电、动态心电上使用，同时可用于或卡作为存储器使用的便携式电子设备中。