基于非IDE專(zhuān)用接口芯片的自主型光盤(pán)復制機的系統設
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1 自主型光盤(pán)復制機系統的主要功能指標和應用
主要功能指標為：
?。?）一對一復制,按一鍵完成4倍速的仿真或刻錄功能;
?。?）空間、時(shí)間和硬件資源最節省;
?。?）系統增加IDE與PARALLEL口的轉換后,可作為PC機的外置式光盤(pán)驅動(dòng)器;
?。?）具有狀態(tài)顯示和自動(dòng)完成、退出提示等;
?。?）支持大多數工業(yè)標準的CD格式,如紅皮書(shū)、黃皮書(shū)、白皮書(shū)和綠皮書(shū)標準（AUDIO CD、VIDEO CD、DADA CD、MIXED MODE CD、PHOTO CD、GAME CD）等。
本系統可應用于學(xué)校、企事業(yè)機關(guān)和個(gè)人的光盤(pán)制作、多媒體演示、小量的分發(fā)、信息存儲和備份等。
2 系統組成
系統組成如圖1所示。整個(gè)系統由1塊控制板、一條IDE電纜、一臺CD-R驅動(dòng)器、一臺CD-ROM驅動(dòng)器、開(kāi)關(guān)電源以及系統界面構成。其中,控制板是整個(gè)光盤(pán)復制系統的核心,它控制著(zhù)從CD-ROM內讀取原始數據,然后寫(xiě)入到CD-R中的空白光盤(pán)上。界面上只有狀態(tài)燈和一個(gè)選擇按鈕,按鈕經(jīng)控制板讀取后,決定了寫(xiě)入的模式。
3 核心硬件設計
?。?）整個(gè)設計圍繞著(zhù)對光驅的讀與寫(xiě)操作、數據傳輸（分為PIO模式和DMA模式）、PID傳輸以及IDE設備與主機的握手通訊（如數據包、命令、任務(wù)、狀態(tài)等的發(fā)送和接收）進(jìn)行。DMA是IDE的數據總線(xiàn)和主機的存儲器數據線(xiàn)SRAM間的直接傳輸。在IDE設備與主機通訊的基礎,ATAPI光盤(pán)讀寫(xiě)命令及其它相關(guān)命令得以實(shí)現,在這里設計的光盤(pán)復制機（兩個(gè)ATAPI）正是基于IDE設備的接口。
主機與IDE接口的通訊通過(guò)IDE總線(xiàn)的CS0-、CS1-、DA2、DA1、DA0、DIOR-、DIOW-等信號來(lái)進(jìn)行,相關(guān)功能見(jiàn)表1。
表1 IDE接口功能和選擇地址
| 地 址 | 功 能 | |||||
| Cs0- | N | DA2 | DA1 | DA0 | READ（DIOR） | WRITE（DIOW） |
| A | N | 0 | 0 | 0 | DATA | DATA |
| A | N | 0 | 0 | 1 | ERROR | FEATURE |
| A | N | 0 | 1 | 0 | RESON | |
| A | N | 0 | 1 | 1 | RESERVE | |
| A | N | 1 | 0 | 0 | BYTE-CNT-LOW | BYTE-CNT-LOW |
| A | N | 1 | 0 | 1 | BYTE-CNT-HIGH | BYTE-CNT-HIGH |
| A | N | 1 | 1 | 0 | DEVICE-SEL | DEVICE-SEL |
| A | N | 1 | 1 | 1 | STATUS | COMMAND |
ATAPI的命令如TEST UNIT READY、MODE SENSE、READ TRACK INFORMATION、READ、WRITE等都是通過(guò)以上接口進(jìn)行發(fā)送的,接收可以是PIO模式或DMA模式。
?。?）光盤(pán)的讀寫(xiě)速率是按75block（frame）/s來(lái)計算的。一個(gè)block等于2352個(gè)字節,但用戶(hù)數據隨著(zhù)CD格式的不同而不同,1倍速按每秒75個(gè)block讀寫(xiě),2倍速按每秒150個(gè)block讀寫(xiě)。然而,4倍速復制并不是要求主機一次讀取300(4×75)個(gè)block大小的數據量,而是通過(guò)目標光盤(pán)刻錄速度的設置來(lái)完成的。通常有20～30個(gè)block（大約70～80K的數據量）讀寫(xiě)速度就夠了,太小容易死機,太多則加大了對機存儲空間SRAM的要求。在這里我們選擇了64K×16bit的SRAM。
?。?）支持Enhance IDE的設備都具有快速DMA功能。在光盤(pán)復制時(shí),實(shí)現大量數據的快速讀寫(xiě)DMA是必需的。在DMA外部工作頻率為12.5MHz時(shí),一般能反動(dòng)派到1.5M/s的傳輸能力,例如INTEL 82C37A。
?。?）主機UP（CPU）選擇性?xún)r(jià)比較好的8032系列單片機,可支持40MHz的外部工作頻率。為了加強對知識的保護,也為了實(shí)現8位微機與16位SRAM以及大量外圍芯片的譯碼,選用了CPLD來(lái)增加其集成度,其設計采用原理圖+VHDL方式。
硬件設計簡(jiǎn)圖如圖2所示。
4 軟件實(shí)現
參考CD-WO規范,CD-WO的寫(xiě)入方式主要有兩種：Track at once(軌道)和Disc/Session at once（分區）。這和光盤(pán)的信息存放格式分類(lèi)有極大的關(guān)系。在國內,多分區的光盤(pán)MULT-SESSION CD如MIXED CD、CD-I等較為少見(jiàn),它們是數據區和音頻區的結合,一般第一個(gè)分區與其它分區不同。某些光盤(pán)用Track at once能夠成功地刻錄,而用Disc at once方式則失敗;反之亦然。
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