CF卡在手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：介紹閃存的CF卡在手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用，提出具體的硬件開發(fā)和軟件實(shí)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(jī)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(jī)在不同地理位置的條件下仍然具有優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，進(jìn)而保證其通話質(zhì)量，成為移動(dòng)通信部門的一種研究課題。為此，需要一種設(shè)備能夠測(cè)試出手機(jī)處于不同地理位置，不同時(shí)間的各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來加以分析，即“便攜式手機(jī)測(cè)試記錄儀”。它能夠?qū)⑹謾C(jī)的各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從手機(jī)串口傳送到存儲(chǔ)設(shè)備；存儲(chǔ)設(shè)備將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來，達(dá)到一定數(shù)目，再通過串行上載到PC機(jī)；在PC機(jī)上利用分析軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而達(dá)到測(cè)試的目的。在此測(cè)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(chǔ)器如EEPROM等很難達(dá)到要求，同時(shí)，系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)在舊電時(shí)不丟失，即要求數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的非易失性，因此不能使用易失性的存儲(chǔ)器如SRAM、SDRAM等。為此，在系統(tǒng)中采用了一種新型存儲(chǔ)裝置，即CF卡（Compact Flash Card）。

1 CF卡簡(jiǎn)介

Flash存儲(chǔ)器是近年來發(fā)展迅速的一種存儲(chǔ)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(diǎn)，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(fù)編程等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)的Flash Memory芯片容量有限，同時(shí)接口邏輯比較特殊，在大數(shù)據(jù)量場(chǎng)合使用會(huì)使得控制邏輯較為繁瑣。集成了多片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器和外部接口、控制機(jī)構(gòu)和協(xié)議的CF卡，可以提供相當(dāng)可觀的存儲(chǔ)容量和標(biāo)準(zhǔn)的電氣接口協(xié)議，可以滿足本系統(tǒng)對(duì)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(shí)際上，控制裝置起到了種協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用，將對(duì)Flash Memory的讀寫轉(zhuǎn)化成對(duì)ATA協(xié)議控制器的訪問。CF卡對(duì)于緩沖區(qū)的設(shè)計(jì)使用了一種比緩沖結(jié)構(gòu)，使得外部設(shè)備和CF卡通信的同時(shí)，CF卡的片內(nèi)MCU可以對(duì)Flash Memory陣列進(jìn)行讀寫。這種設(shè)計(jì)可以增加CF卡數(shù)據(jù)讀寫的可靠性，同時(shí)提高數(shù)據(jù)通訊的速率。在實(shí)際系統(tǒng)中，CF卡選用了SST公司的SST48CF096，容量達(dá)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(dá)20MB/s，低功耗30mA/50mA(3.3V/5V)。其典型 應(yīng)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(yán)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(yīng)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(duì)CF卡進(jìn)行命令、狀態(tài)讀寫還是讀寫CF卡的屬性寄存器。REG=1時(shí)讀寫命令。在Memory方式下，對(duì)CF的控制和數(shù)據(jù)讀寫均是通過對(duì)這幾個(gè)端口的讀寫來實(shí)現(xiàn)的。INIRQ用于判斷CF卡是否處于讀寫忙狀態(tài)。出于嚴(yán)謹(jǐn)性可以在對(duì)CF卡進(jìn)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(shí)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(jī)按標(biāo)準(zhǔn)的P2、P0口復(fù)用方式與CF卡接口。CS0～CS1、REG分別接單片機(jī)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(jī)的讀寫信號(hào)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(jī)的P1.7。

2 系統(tǒng)方案

2.1 硬件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，由電源控制單元（PU）、單片機(jī)控制單元、地址鎖存單元、數(shù)據(jù)緩沖單元以及存儲(chǔ)單元（CF卡）構(gòu)成，如圖3所示。測(cè)試過程中，首先由單片機(jī)發(fā)送相關(guān)命令參數(shù)給手機(jī)，手機(jī)接收到命令后，經(jīng)由串口輸出網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。單片機(jī)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(jī)，利用上位機(jī)分析軟件來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析。在實(shí)際系統(tǒng)中，MCU選用的是AT89C52、由于單片機(jī)的P0口和P2口采用了引腳復(fù)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(kuò)展一片緩沖器，緩沖器選用的是6116、由于系統(tǒng)是由手機(jī)電池統(tǒng)一供電，手機(jī)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(shí)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(chǔ)方式，分為柱面Cylinder、頭Head和扇區(qū)Sector管理。對(duì)96MB的CF卡而言，共有733個(gè)柱面，每個(gè)柱面8個(gè)頭，每個(gè)頭32個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)（8位）。CF卡的讀寫是以一個(gè)扇區(qū)為基本單位的，在讀寫一個(gè)扇區(qū)之前先送出當(dāng)前需要讀寫的柱面、頭和扇區(qū)，然后發(fā)送讀寫命令，一個(gè)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(duì)CF卡進(jìn)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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