ARM的CF卡驱动分析

来源：互联网发布：koala软件编辑：程序博客网时间：2024/05/18 06:18

CF卡是一种包含了控制和大容量flash存储器的标准器件，具有容量大、体积小、高性能、较高的抗震性和较好的兼容性等特点。

CF卡内集成了控制器、Flash Memory阵列和读写缓冲区，其设计符合PCMCIA（Personal Computer Memory Card International Association）和ATA（Advanced Technology Attachment）接口规范。CF卡支持3种接口访问模式，分别为符合PCMCIA规范的Memory Mapped模式、I/O Mapped模式和符合ATA规范的True IDE模式。上电时，OE（9脚）为低电平，CF卡进入True IDE；上电时，OE（9脚）为高电平，CF卡进入Memory Mapped模式或I/O Mapped模式；此时通过修改CF卡的配置选项寄存器进入相应的模式。配置选项寄存器格式如表1所示：

SRESET

LevelREQ

conf5

conf4

conf3

conf2

conf1

conf0

工作模式

软复位信号

中断模式选择

０

Memory Mapped模式

０

I/O Mapped对应于16位系统

０

１

０

I/O Mapped

对应于1F0h-1F7h 3F6h-3F7h

０

１

I/O Mapped

对应于170h-177h 370h-377h

表1 CF卡工作模式选择

TRUEIDE模式接口电路：

点击看大图

下面以内存工作模式为例子介绍cf卡的驱动（最简单）：

首先我们知道当把地址线与数据线挂载到MCU后，我们就可以以内存的方式读写CF卡的内部寄存器了，CF卡内部寄存器有：

#define CF_REG_DATA IDE_CS0

/*数据寄存器*/

#define CF_REG_ERR (IDE_CS0 + IDE_A0)

/*读错误寄存器*/

#define CF_REG_FEATURE (IDE_CS0 + IDE_A0)

/*写功能寄存器*/

#define CF_REG_SECCNT (IDE_CS0 + IDE_A1)

/*扇区计数器*/

#define CF_REG_SECTOR (IDE_CS0 + IDE_A1 + IDE_A0)

/*扇区号*/

#define CF_REG_CYLINDER_LOW (IDE_CS0 + IDE_A2)

/*柱面低8位*/

#define CF_REG_CYLINDER_HIGH (IDE_CS0 + IDE_A2 + IDE_A0)

/*柱面高8位*/

#define CF_REG_DEVICE_HEAD (IDE_CS0 + IDE_A2 + IDE_A1)

/*选择主从,模式,磁头*/

#define CF_REG_COMMAND (IDE_CS0 + IDE_A2 + IDE_A1 + IDE_A0)

/*写命令寄存器*/

#define CF_REG_STATUS (IDE_CS0 + IDE_A2 + IDE_A1 + IDE_A0)

/*读状态寄存器*/

#define CF_REG_CONTROL (IDE_CS1 + IDE_A2 + IDE_A1)

/*写控制寄存器*/

#define CF_REG_ASTATUS (IDE_CS1 + IDE_A2 + IDE_A1)

/*读辅助状态寄存器*/

显然他们与硬件电路连接的A0，A1，A2，CS0，CS1有关

#define IDE_A0 (1<<1) //地址信号，决定了内部寄存器的偏移

#define IDE_A1 (1<<2) //

#define IDE_A2 (1<<3) //

#define IDE_CS0 ( 0x28000000 ) //片选信号，决定了CF卡的寻址范围

#define IDE_CS1 ( 0x28800000 )

我们可以根据他们如何接入MCU从而确定CF寄存器的地址。

有了寄存器地址，我们就可以读写他们了，以下为两个关键的宏outportw和inportw，实现方法与解释：

MACRO
     MOV_PC_LR
     [ THUMBCODE
       bx lr
     |
       mov pc,lr
     ]
   MEND

EXPORT outportw
outportw strh r0, [r1]
MOV_PC_LR

EXPORT inportw
inportw ldrh r0, [r0]
MOV_PC_LR

   首先看c与汇编的接口方式。根据nios的二进制接口规则，当编译器把c函数编译到汇编代码时，如果参数不多于4个，那么就由r0 r1 r2 r3来传递参数，函数的返回值将被放到r0中。比如c中调用这样一个函数outportw(dat,addr)，那么当编译器将这个函数编译为汇编时，dat的值被赋给r0，addr的值被赋给r1。在于这个c文件在同一个文件夹下的s文件，如果其中有这么一段：
   export outportw
   outportw str r0,[r1]
   MOV_PC_LR

   那么调用在c函数中调用outportw()这个函数的实际作用就是将dat的值发送到addr的地址上去。这样就实现了对底层硬件资源的直接访问。
   如果c中有这样一个函数rt = inportw(addr)并且在与这个c文件同一个文件夹下的s文件中有这样一段代码的话：
   export inportw
   inportw ldr r0,[r0]
   MOV_PC_LR
   那么这个函数的实际作用就是将addr地址上的值读出并作为函数返回值返回。
   上面两段汇编代码中遇到的MOV_PC_LR就是一个MACRO。

   MACRO
   MOV_PC_LR
    [THUMBCODE
      bx lr
    |
       mov pc,lr
    ]
    MEND

其实这种方式实现c与汇编的接口并不是很方便。这样做需要有比较好的汇编基础。其实可以通过相对简单的c宏定义来实现同样的功能。我之前经常使用这样的宏定义来访问固定的地址。#define rDATA (*((volatile unsigned int *)0x********))，这样data = rDATA; rDATA = data;就可以实现对固定内存地址的读写了。其实刚才的汇编代码也是对具体的内存地址进行读写，只是这个地址是作为参数传递的。只要将c函数中的宏定义改成这个样子就可以实现同样的功能。
#define outportw(dat,addr) (*(volatile U16*)(addr) = (dat))
#define inportw(addr) (*(volatile U16 *)(addr))

下面是CF卡驱动的步骤：

1. CF卡的初始化，完成了IO的配置，与硬件连接直接相关

void CF_Init(void)

{

rGPGCON = rGPGCON & (~(0x0f<<14)) ;

//GPG7,GPG8 is input

rGPBCON = rGPBCON & (~(0x03<<18));

//GPB9 input

rGPBCON = rGPBCON & (~(0x03<<20)) | (1<<20);

//GPB10 output

}

2. 探测CF卡是否加载上电

#define CFCard_Dected ( rGPGDAT&(1<<7) )

//这一位，结CF卡的CF_CD1，判断是否上电

void CF_Probe(void)

{

rGPBDAT = ( rGPBDAT&(~(1<<10)) ) | ((0&1)<<10);

if(CFCard_Dected) //Probe CF CARD

CFCard_Flag=FALSE;

else

CFCard_Flag=TRUE;

if(CFCard_Flag)

{

rGPBDAT = ( rGPBDAT&(~(1<<10)) ) | ((1&1)<<10);

Uart_Printf("CF Card Detect OK\n"); //上电了，ok

}

else

Uart_Printf( "CF Card is NOT Pluged!!!\n" ) ;

}

3. 设置CF卡的寻址方式，以及主从

void CF_SetDevice(void)

{

CF_Dev_Config = CF_DevReg_DEV1 + /*选择设备1*/

CF_DevReg_b5 +

CF_DevReg_LBA+ /*工作在LAB模式*/

CF_DevReg_b7;

outportw(CF_Dev_Config,CF_REG_DEVICE_HEAD);

}

4. 然后就可以完成CF卡的读写了

1）写

int CF_Write_Sector(U16 * Buffer, U32 Sector ,U8 count) //写一个簇

{

U8 Status=FALSE;

U16 i;

if(!CFCard_Flag) /*CF卡不可用,立即返回*/

return FALSE;

CF_WriteSetting( Sector, count); /*写扇区设置*/

{ count--;

if(CF_IsBusy()) /*等待设备请求数据传输*/

{

for(i = 0; i < 256; i ++)

/*连续写256个字(512字节)数据,即写入一个扇区*/

{

outportw(*(Buffer++),CF_REG_DATA);

/*向数据寄存器写一个字数据*/

}

Buffer +=256; /*调要写入数据缓冲区的指针*/

}

else

break; /*出错退出*/

}while(count>0);

if(CF_IsBusy())

/*等待设备就绪，读取状态寄存器同时检测设备是否出错*/

Status = TRUE; /*操作正确*/

return Status; /*返回*/

}

其中：调用了read初始化配置函数和总线检测函数如下

void CF_WriteSetting(U32 Sectors , U8 Count) //写CF卡的寄存器设置

{

//outportw函数为写字数据到据存起

outportw(0,CF_REG_FEATURE);

/*写特征寄存器,与驱动接口*/

outportw(Count,CF_REG_SECCNT);

/*写扇区计数寄存器,与驱动接口*/

outportw(Sectors,CF_REG_SECTOR);

/*写扇区寄存器,与驱动接口*/

outportw(Sectors/0x100,CF_REG_CYLINDER_LOW);

/*写柱面低8位寄存器,与驱动接口*/

outportw(Sectors/0x10000,CF_REG_DEVICE_HEAD);

/*写设备磁头寄存器,与驱动接口*/

outportw(((Sectors/0x1000000)&0x0f)|CF_Dev_Config,CF_REG_DEVICE_HEAD); /*写设备磁头寄存器,与驱动接口*/

outportw(0x30,CF_REG_COMMAND);

/*写命令寄存器,与驱动接口,0x30 写扇区命令*/

}

U8 CF_IsBusy(void) //测试总线是不是忙

{

int time="0xffff"; //没有精确的值

U8 status="FALSE";

while(time--)

{

inportw(CF_REG_ASTATUS);

if(!(inportw(CF_REG_STATUS)&0x80)) //判断CF卡是否忙

status=TRUE;

else

status=FALSE;

}

return status;

}

2）读

void CF_ReadSetting(U32 Sectors , U8 Count) //读的配置

{

outportw(0,CF_REG_FEATURE);

/*写特征寄存器,与驱动接口*/

outportw(Count,CF_REG_SECCNT);

/*写扇区计数寄存器,与驱动接口*/

outportw(Sectors,CF_REG_SECTOR);

/*写扇区寄存器,与驱动接口*/

outportw(Sectors/0x100,CF_REG_CYLINDER_LOW);

/*写柱面低8位寄存器,与驱动接口*/

outportw(Sectors/0x10000,CF_REG_DEVICE_HEAD);

/*写设备磁头寄存器,与驱动接口*/

outportw(((Sectors/0x1000000)&0x0f)|CF_Dev_Config,CF_REG_DEVICE_HEAD); /*写设备磁头寄存器,与驱动接口*/

outportw(0x20,CF_REG_COMMAND);

/*写命令寄存器,与驱动接口,0x20 读扇区命令*/

}

int CF_Read_Sector(U16 * Buffer, U32 Sector ,U8 count) //读一个簇

{

U8 Status=FALSE;

U16 i;

U16 j;

if(!(CFCard_Flag)) /*CF卡不可用,立即返回*/

return FALSE; /*设备无效直接返回*/

CF_ReadSetting( Sector, count); /*读扇区设置*/

{

count--; /*扇区数减1*/

if(CF_IsBusy()) /* 等待设备请求数据传输*/

{

for(i = 0; i < 256; i ++)

/*连续读256个字(512字节)数据，及一个扇区大小*/

{

//*Buffer=inportw(CF_REG_DATA);

//Buffer++;

j=inportw(CF_REG_DATA);

*(Buffer++)=j;

//*(Buffer++)=inportw(CF_REG_DATA);

/*从数据寄存器读一个字数据*/

}

Buffer +=256; /*调整数据格式*/

}

else break;

//else return 0; /*出错，退出d0...while*/

}while(count>0); /*所有扇区数据传输完成*/

if(CF_IsBusy())

/*等待设备就绪，读取状态寄存器同时检测设备是否出错*/

Status = TRUE; /*操作正确*/

return Status; /*返回*/

}