AT89S52單片機與CF卡的接口的電路圖和編程實(shí)例

1.本文所述內容就是通過(guò)8051單片機對CF卡進(jìn)行讀寫(xiě)。

2.CF卡的操作方式

CF卡的操作方式與計算機的硬盤(pán)操作方式類(lèi)似，其扇區的尋址也有兩種方式：物理尋址(CHS)和邏輯尋址(LBA)，物理尋址使用柱面、磁頭和扇區號表示一個(gè)特定的扇區，起始扇區是0道、0頭、1區，接下來(lái)是2區等等，邏輯尋址將整個(gè)CF卡統一尋址。邏輯塊尋址和物理尋址的關(guān)系為：

LBA地址=(柱面號×磁頭數+磁頭號)×扇區數+扇區數一1

在實(shí)際使用過(guò)程中，用LBA地址進(jìn)行尋址，可以大大簡(jiǎn)化編程的工作量，避免柱面、磁頭和扇區之間的換算和切換，并且可以突破CHS對大容量的無(wú)法尋址的限制。

3.CF卡的文件管理

CF卡的文件管理系統和硬盤(pán)的文件管理是一樣的，他將CF卡的存儲空間分為五個(gè)部分：主引導記錄扇區(MBR)、DOS引導區(DBR)、文件分配表(FAT)、文件目錄表(FDT)和數據。

主引導記錄扇區(MBR)

主引導記錄扇區(MBR)在0柱面、0磁頭、1扇區。主引導記錄記錄磁盤(pán)最重要的結構信息。主引導記錄是硬磁盤(pán)作分區時(shí)建立的(Fdisk)。主引導記錄包括一小段執行代碼(主引導代碼)、磁盤(pán)特征和硬盤(pán)分區表。主引導記錄結束的兩個(gè)字節必須是引導自舉標記0x55AA。磁盤(pán)特征位于0x01B8, 指定磁盤(pán)操作系統。

DOS引導區(DBR)

DOS引導區(DBR)的起始扇區在0柱面、1磁頭、1扇區,磁盤(pán)的邏輯0扇區都稱(chēng)為DOS引導扇區，又稱(chēng)為BOOT區。它由以下5個(gè)部分組成：

跳轉指令，占用3個(gè)字節的跳轉指令將跳至引導代碼，其內容隨DOS版本變化。

廠(chǎng)商標識和DOS版本號。該部分總共占用8個(gè)字節，其內容隨DOS版本而不同。

BPB（BIOS Paramenter Block， BIOS參數塊）。BPB從第12字節起占用19個(gè)字節。

DOS引導程序。DOS引導程序既是占用480字節的BOOT代碼，負責完成DOS的3個(gè)系統文

件的裝入工作。這部分內容隨DOS版本不同而變化。

結束標志字，結束標志占用2個(gè)字節，其值為AA55。

BPB表中所記錄的有關(guān)參數，能幫助編程者確定磁盤(pán)的容量大小、文件分配表FAT的位置和大小、文件目錄表FDT的位置和大小。因此以FAT32分區格式為例討論BPB表的結構。

偏移量為0BH、0CH記錄每個(gè)扇區的字節數，0DH記錄每簇扇區數。0EH、OFH記錄保留扇區數，10H記錄FAT表的數目，15H磁盤(pán)介質(zhì)描述符，18H每個(gè)磁道的扇區數，24H每個(gè)FAT表的扇區數，2CH～2FH根目錄起始號。

文件分配表(FATl)

文件分配表FAT(File Allocation Tabel)是文件管理系統用來(lái)給每個(gè)文件分配磁盤(pán)物理空間的表格，它告訴操作系統，文件存放在磁盤(pán)什么地方。文件分配表(FAT)有表標識和簇映射(舊稱(chēng)表目)的集合組成。一個(gè)完全相同的鏡像副本連續存儲在主 FAT 表后。表標識符包括磁盤(pán)介質(zhì)描述符( 1 字節)和填充字節, 總計占兩個(gè)簇的簇映射區域(這大概也就是 FAT 文件系統簇號由2開(kāi)始的原因), 填充字節一般為 FF，FAT32 的填充字節中還包含臟位, 即系統啟動(dòng)時(shí)執行磁盤(pán)檢查(FAT-ChkDsk/NTFS-AutoChk)。FAT 簇映射中, 0000 表示空簇, FFFF 表示簇鏈結束, FFF7 表示壞簇, 其余值表示其后續簇的簇號。FAT12 和 FAT32 的存儲策略同 FAT16 類(lèi)似, 例如 FAT12的結束簇為 FFF, FAT32 的壞簇為 0FFFFFF7 等(注意 FAT32 的高 4 位保留)。文件分配表(FAT2)是FAT1的完全備份。

3.AT89S52與CF卡的接口設計

CF卡有3種工作模式可供選擇：I／0模式、存儲器模式和IDE模式。CF卡的默認模式是存儲器模式，使用也最為普遍。如果使用存儲器模式則不需要配置任何寄存器。每一種模式的電路連接各不相同。在I／0模式和存儲器模式下，可以采用8位的訪(fǎng)問(wèn)方式，也可以采用16位的訪(fǎng)問(wèn)方式。本文所采用的是8位的存儲器模式，其接口電路原理圖如圖1所示。

AT89S52的P0口就為數據線(xiàn)連接CF的DO—D7，CF卡的A0－A10為地址線(xiàn)，P3．6、P3．7分別為讀(RD)、寫(xiě)(WE)線(xiàn)。由于 AT89S52是8位的單片機，所以對CF卡的訪(fǎng)問(wèn)采用8位的方式較為方便。通過(guò)把-CE2設為‘1’即可通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)CF卡的D0--D7來(lái)存取數據。而- CEl可以作為CF卡的片選信號，通過(guò)設-CEl為‘0’來(lái)選通CF卡，即-CEl接AT89S52的P2.6來(lái)線(xiàn)選CF卡。當REG為‘0’時(shí)，訪(fǎng)問(wèn) CF卡的屬性寄存器；REG為‘1’時(shí)，CF卡在存儲器模式下對數據進(jìn)行讀寫(xiě)操作。RDY/BSY為CF卡狀態(tài)引腳，當為“0”時(shí)，CF卡忙，為“1”時(shí)可以對CF卡操作。原理圖如圖所示：