关于单片机AT89S52和CF卡的接口设计

　　2.CF卡的操作方式

　　CF卡的操作方式与计算机的硬盘操作方式类似，其扇区的寻址也有两种方式：物理寻址（CHS）和逻辑寻址（LBA），物理寻址使用柱面、磁头和扇区号表示一个特定的扇区，起始扇区是0道、0头、1区，接下来是2区等等，逻辑寻址将整个CF卡统一寻址。逻辑块寻址和物理寻址的关系为：

　　LBA地址=（柱面号×磁头数+磁头号）×扇区数+扇区数一1

　　在实际使用过程中，用LBA地址进行寻址，可以大大简化编程的工作量，避免柱面、磁头和扇区之间的换算和切换，并且可以突破CHS对大容量的无法寻址的限制。

　　3.CF卡的文件管理

　　CF卡的文件管理系统和硬盘的文件管理是一样的，他将CF卡的存储空间分为五个部分：主引导记录扇区（MBR）、DOS引导区（DBR）、文件分配表（FAT）、文件目录表（FDT）和数据。

　　主引导记录扇区（MBR）

　　主引导记录扇区（MBR）在0柱面、0磁头、1扇区。主引导记录记录磁盘最重要的结构信息。主引导记录是硬磁盘作分区时建立的（Fdisk）。主引导记录包括一小段执行代码（主引导代码）、磁盘特征和硬盘分区表。主引导记录结束的两个字节必须是引导自举标记0x55AA。磁盘特征位于0x01B8, 指定磁盘操作系统。

　　DOS引导区（DBR）

　　DOS引导区（DBR）的起始扇区在0柱面、1磁头、1扇区，磁盘的逻辑0扇区都称为DOS引导扇区，又称为BOOT区。它由以下5个部分组成：

　　跳转指令，占用3个字节的跳转指令将跳至引导代码，其内容随DOS版本变化。

　　厂商标识和DOS版本号。该部分总共占用8个字节，其内容随DOS版本而不同。

　　BPB（BIOS Paramenter Block， BIOS参数块）。BPB从第12字节起占用19个字节。

　　DOS引导程序。DOS引导程序既是占用480字节的BOOT代码，负责完成DOS的3个系统文

　　件的装入工作。这部分内容随DOS版本不同而变化。

　　结束标志字，结束标志占用2个字节，其值为AA55。

　　BPB表中所记录的有关参数，能帮助编程者确定磁盘的容量大小、文件分配表FAT的位置和大小、文件目录表FDT的位置和大小。因此以FAT32分区格式为例讨论BPB表的结构。

　　偏移量为0BH、0CH记录每个扇区的字节数，0DH记录每簇扇区数。0EH、OFH记录保留扇区数，10H记录FAT表的数目，15H磁盘介质描述符，18H每个磁道的扇区数，24H每个FAT表的扇区数，2CH～2FH根目录起始号。

　　文件分配表（FATl）

　　文件分配表FAT（File Allocation Tabel）是文件管理系统用来给每个文件分配磁盘物理空间的表格，它告诉操作系统，文件存放在磁盘什么地方。文件分配表（FAT）有表标识和簇映射（旧称表目）的集合组成。一个完全相同的镜像副本连续存储在主 FAT 表后。表标识符包括磁盘介质描述符（ 1 字节）和填充字节， 总计占两个簇的簇映射区域（这大概也就是 FAT 文件系统簇号由2开始的原因）, 填充字节一般为 FF，FAT32 的填充字节中还包含"脏位", 即系统启动时执行磁盘检查（FAT-ChkDsk/NTFS-AutoChk）。FAT 簇映射中， 0000 表示空簇， FFFF 表示簇链结束， FFF7 表示坏簇， 其余值表示其后续簇的簇号。FAT12 和 FAT32 的存储策略同 FAT16 类似， 例如 FAT12的结束簇为 FFF, FAT32 的坏簇为 0FFFFFF7 等（注意 FAT32 的高 4 位保留）。文件分配表（FAT2）是FAT1的完全备份。

　　文件目录表（FDT） 在文件目录表中，每个文件占32个字节（用PC-TOOLS或DEBUB读出时占两行），各个字节的含义是这样的：0-7 字节：文件名；8-10 字节：扩展名；11 字节，表示文件属性；12-21 共10个字节为保留字段，没有使用；22-23 为建立文件的时间；24-25 为建立文件的日期；26-27 为文件占用的第一个簇号，即起始簇；28-31 共4个字节为此文件的长度。

　　3.AT89S52与CF卡的接口设计

　　CF卡有3种工作模式可供选择：I／0模式、存储器模式和IDE模式。CF卡的默认模式是存储器模式，使用也最为普遍。如果使用存储器模式则不需要配置任何寄存器。每一种模式的电路连接各不相同。在I／0模式和存储器模式下，可以采用8位的访问方式，也可以采用16位的访问方式。本文所采用的是8位的存储器模式，其接口电路原理图如图1所示。

　　AT89S52的P0口就为数据线连接CF的DO—D7，CF卡的A0－A10为地址线，P3.6、P3.7分别为读（RD）、写（WE）线。由于 AT89S52是8位的单片机，所以对CF卡的访问采用8位的方式较为方便。通过把-CE2设为‘1’即可通过访问CF卡的D0--D7来存取数据。而- CEl可以作为CF卡的片选信号，通过设-CEl为‘0’来选通CF卡，即-CEl接AT89S52的P2.6来线选CF卡。当REG为‘0’时，访问 CF卡的属性寄存器；REG为‘1’时，CF卡在存储器模式下对数据进行读写操作。RDY/BSY为CF卡状态引脚，当为“0”时，CF卡忙，为“1”时可以对CF卡操作。原理图如图所示：[page]

　　限于篇幅只将写一个扇区代码编写（读扇区代码基本与此相同）如下：

　　；写一个扇区

　　WRITE:   MOV DPTR, #SECTR_CNT

　　MOV A, #1

　　MOVX @DPTR, A

　　MOV DPTR, #SECTR_NO

　　MOV A, SECTRNO

　　MOVX @DPTR, A

　　MOV DPTR, #CYLINDER_LOW

　　MOV A, CYLINDERL

　　MOVX @DPTR, A

　　MOV DPTR, #CYLINDER_HI

　　MOV A, CYLINDERH

　　MOVX @DPTR, A

　　MOV DPTR, #DRV_HEAD

　　MOV A, DRVHEAD

　　ANL A, #0FH

　　ORL A, #0E0H

　　MOVX @DPTR, A

　　MOV DPTR, #COMMAND

　　MOV A, 30H

　　MOVX @DPTR, A

　　WRITE512:MOV R6,#0

　　MOV R7,#2

　　WRITE:   MOV DPTR,#DATA_REG

　　MOV A,#31H

　　MOVX @DPTR,A

　　DJNZ R6,WRITE

　　DJNZ R7,WRITE

　　RET

　　4.结束语

　　本设计的接口电路，阐述了CF卡的读写方法，并采用了通用的MCS-51系列单片机为系统控制器，可移植性好。根据此电路可应用于其他单片机对CF卡进行读写，采用CF卡作为存储介质，容量大，体积小，价格低廉，可应用于MP3播放器，数码相机，移动存储等各个领域，本试验在线路板上调试通过，并配合计算机串口对CF卡进行读写操作，并可对CF卡进行数据恢复。