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CF卡在手機測試系統(tǒng)中的應用
摘要：介紹閃存的CF卡在手機測試系統(tǒng)中的應用，提出具體的硬件開發(fā)和軟件實現(xiàn)方案。包括CF卡的讀寫操作、緩沖區(qū)操作的具體源程序。引言
目前，手機作為日常生活中一種重要的通信工具，越來越受到人們的關(guān)注。它的最大特性就是方便易攜帶。那么，如何保證手機在不同地理位置的條件下仍然具有優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡服務，進而保證其通話質(zhì)量，成為移動通信部門的一種研究課題。為此，需要一種設備能夠測試出手機處于不同地理位置，不同時間的各種網(wǎng)絡參數(shù)來加以分析，即“便攜式手機測試記錄儀”。它能夠?qū)⑹謾C的各種網(wǎng)絡數(shù)據(jù)從手機串口傳送到存儲設備；存儲設備將數(shù)據(jù)存儲下來，達到一定數(shù)目，再通過串行上載到PC機；在PC機上利用分析軟件來進行數(shù)據(jù)分析，從而達到測試的目的。在此測試過程中，由于系統(tǒng)要求處理大量的數(shù)據(jù)，一般的存儲器如EEPROM等很難達到要求，同時，系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)在舊電時不丟失，即要求數(shù)據(jù)存儲的非易失性，因此不能使用易失性的存儲器如SRAM、SDRAM等。為此，在系統(tǒng)中采用了一種新型存儲裝置，即CF卡（Compact Flash Card）。
1 CF卡簡介
Flash存儲器是近年來發(fā)展迅速的一種存儲器，屬于非揮發(fā)性內(nèi)存（Non-Volatile,即斷電數(shù)據(jù)也能保存）。它具有EEPROM電擦除的特點，還具有低功耗、密度高、體積小、可靠性高、可擦除、可重寫、可重復編程等優(yōu)點。單片機的Flash Memory芯片容量有限，同時接口邏輯比較特殊，在大數(shù)據(jù)量場合使用會使得控制邏輯較為繁瑣。集成了多片F(xiàn)lash存儲器和外部接口、控制機構(gòu)和協(xié)議的CF卡，可以提供相當可觀的存儲容量和標準的電氣接口協(xié)議，可以滿足本系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)處理的要求。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
CF卡的在很小的體積內(nèi)集成了控制裝置、Flash Memory陣列和讀寫緩沖區(qū)。實際上，控制裝置起到了種協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用，將對Flash Memory的讀寫轉(zhuǎn)化成對ATA協(xié)議控制器的訪問。CF卡對于緩沖區(qū)的設計使用了一種比緩沖結(jié)構(gòu)，使得外部設備和CF卡通信的同時，CF卡的片內(nèi)MCU可以對Flash Memory陣列進行讀寫。這種設計可以增加CF卡數(shù)據(jù)讀寫的可靠性，同時提高數(shù)據(jù)通訊的速率。在實際系統(tǒng)中，CF卡選用了SST公司的SST48CF096，容量達到了96MB，封裝為25×2的雙列插座，其工作電壓為 5V/ 3.3V，傳輸速率最大可達20MB/s，低功耗30mA/50mA(3.3V/5V)。其典型 應用電路如圖2所示。
CF卡的主要功能引腳為數(shù)據(jù)線D0～D15，地址線A0～A9，片選及數(shù)據(jù)選擇CS1、CS0，讀寫控制端ATA SEL、WE，寄存器選擇REG，卡讀寫忙判斷INTRQ、RESET等。數(shù)據(jù)線D0～D15用于數(shù)據(jù)的讀寫。CF可以工作于16位數(shù)據(jù)總線方式也可以工作于8位總線方式。讀寫速度上的要求不是很嚴格的情況下，為了方便和8位MCU的接口，一般選擇為8位數(shù)據(jù)總線工作方式。若選擇8位工作方式，CS1應接固定高電平，CS0低電平有效。CF卡在Memory工作方式下，僅地址線A0～A3起作用，用于選擇讀寫端口，其余地址線可以接固定電平。REG用于選擇是對CF卡進行命令、狀態(tài)讀寫還是讀寫CF卡的屬性寄存器。REG=1時讀寫命令。在Memory方式下，對CF的控制和數(shù)據(jù)讀寫均是通過對這幾個端口的讀寫來實現(xiàn)的。INIRQ用于判斷CF卡是否處于讀寫忙狀態(tài)。出于嚴謹性可以在對CF卡進行讀寫之前利用此引腳判斷CF卡是否空閑。在數(shù)據(jù)讀寫量較小的情況下，使用一定的延時即可。
圖2中96MB的CF卡工作于Memory方式，8位數(shù)據(jù)總線，接口的主控MCU的89C52。單片機按標準的P2、P0口復用方式與CF卡接口。CS0～CS1、REG分別接單片機的P2.6、P2.5、P2.7，端口選擇A3～A0接收經(jīng)373鎖存的低4位地址，CF卡的讀寫引腳分別與單片機的讀寫信號相接。若把閑置地址引腳接固定電平，則系統(tǒng)分配給CF卡的端口地址為[B000]～[B007]。INTRQ（即BSY/RDY）腳接到單片機的P1.7。
2 系統(tǒng)方案
2.1 硬件實現(xiàn)
系統(tǒng)采用模塊化設計，由電源控制單元（PU）、單片機控制單元、地址鎖存單元、數(shù)據(jù)緩沖單元以及存儲單元（CF卡）構(gòu)成，如圖3所示。測試過程中，首先由單片機發(fā)送相關(guān)命令參數(shù)給手機，手機接收到命令后，經(jīng)由串口輸出網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。單片機將收到的數(shù)據(jù)通過緩沖器再送至CF卡。數(shù)據(jù)采集完畢后，將CF卡中的數(shù)據(jù)上傳至PC機，利用上位機分析軟件來進行網(wǎng)絡分析。在實際系統(tǒng)中，MCU選用的是AT89C52、由于單片機的P0口和P2口采用了引腳復用，所以需要一片地址鎖存，地址鎖存器選用的是74HC373、CF卡的一次讀寫操作必須是512字節(jié)，而89C52只有256字節(jié)的內(nèi)部RAM，需要在外部擴展一片緩沖器，緩沖器選用的是6116、由于系統(tǒng)是由手機電池統(tǒng)一供電，手機電池輸出電壓為 3.6V，而上述芯片的正常工作電壓為 5V，因此，需要升壓芯片作為電源模塊，選用的是MAX756。
2.2 軟件實現(xiàn)
2.2.1 CF卡的讀寫操作
CF卡采取的是類似硬盤的分塊存儲方式，分為柱面Cylinder、頭Head和扇區(qū)Sector管理。對96MB的CF卡而言，共有733個柱面，每個柱面8個頭，每個頭32個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)（8位）。CF卡的讀寫是以一個扇區(qū)為基本單位的，在讀寫一個扇區(qū)之前先送出當前需要讀寫的柱面、頭和扇區(qū)，然后發(fā)送讀寫命令，一個扇區(qū)的512字節(jié)需要一次性連續(xù)寫入或者讀出。下面給出對CF卡進行讀和寫C51程序段：
#define DataPort XBYTE[0xB800]
#define Feature XBYTE[0xB801]
#define SecCount XBYTE[0xB802]
#d
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