CN1040587C - Cd－rom驱动器的接口电路 - Google Patents

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Abstract

一种IDE型CD-ROM驱动器的接口电路，包括一个用来启动缓冲器门信号的驱动器选择电路；一个用来通过接收IDE端口地址以产生命令信号、驱动器读信号、驱动器写信号和驱动器复位信号和用来通过接收“握手”信号以向该IDE接口输出已接收信号的控制电路；一个用来沿根据驱动器读信号所确定的数据发送方向发送数据的数据缓冲器；以及一个用来通过接收来自该IDE接口的复位信号以产生通信信号的主-从通信电路。

Description

CD－ROM驱动器的接口电路
本发明涉及用于光盘(CD)只读存储器(ROM)驱动器的接口电路，更具体地，涉及用于IDE型CD-ROM驱动器的接口电路，通过把IDE(综合驱动电子设备)作为硬盘驱动器接口标准，这种IDE型CD-ROM驱动器可和个人计算机连接起来。
一般的CD-ROM驱动器接口通过把一块独立的CD-ROM驱动器接口板或者把一块例如SCSI标准总线的公用接口板和个人计算机的一个ISA(工业标准结构)接插件相连接来实现CD-ROM驱动器和个人计算机之间的接口。同时，在一般的个人计算机系统里，两个硬磁盘驱动器，一个作为主设备而另一个作为从设备，直接连接到一个40针接插件上，该40针接插件是通过IDE接口从计算机的机架上提供的。
在上述的一般CD-ROM驱动器接口里，CD-ROM驱动器接口是通过把它自身的接口板或者一块公用接口板与个人计算机的ISA接插件相连来实现的，因此需要一块专用接口板。并且，把这块板和ISA接插件相连是不方便的，此外，因为该接口板占据了计算机板上的一个插槽空间，计算机的应用性受到削弱。
另一方面，因为个人计算机通常只使用一个硬磁盘驱动器，所以一个IDE接口接插件是未利用的。
本发明的一个目的是提供一种CD-ROM驱动器接口电路，这种接口电路通过把CD-ROM驱动器和个人计算机硬磁盘驱动器的IDE接口连接起来使得CD-ROM驱动器可被利用。
为了达到上述目的，在本发明的用于CD-ROM驱动器的接口电路里硬磁盘机作为主设备连接而CD-ROM驱动器作为从设备通过IDE接口和个人计算机相连，该接口电路包括：
一个驱动器选择电路，用以当一个驱动位从IDE接口写入到一个端口地址时启动一个缓冲器门信号；
一个控制电路，用来在该缓冲器门信号被启动后接收一个IDE端口地址、一个输入/输出读信号、一个输入/输出写信号和一个复位信号，用来向CD-ROM驱动器输出一个命令信号、一个驱动器读信号、一个驱动器写信号和一个驱动器复位信号，用来接收一个“握手”信号和用来向IDE接口输出一个“握手”信号；
一个由缓冲器门信号启动的数据缓冲器，用来向根据驱动器读信号所确定的数据发送方向发送数据；以及
一个主—从通信电路，用来从IDE接口接收一个复位信号、产生通信信号并向IDE接口输出这些通信信号，从而用来和硬磁盘驱动器进行通信，
在其中该CD-ROM驱动器通过一个硬磁盘驱动器接口的IDE接口简单地和个人计算机相连。
通过参考附图对最优实施例的详细说明，本发明的上述目的和优点将变得更加清楚，这些附图是：
图1是一个示意图，表示根据本发明的实施例的采用CD-ROM驱动器接口电路的个人计算机系统；
图2是一个方框图，表示根据本发明的CD-ROM接口电路；
图3是一个电路图，表示图2中的驱动器选择电路；
图4是一个电路图，表示图2中的主一从通信电路；以及
图5是一个示意图，表示根据本发明的另一个实施例。
参见图1，个人计算机系统包括个人计算机1，IDE接口总线2，硬磁盘驱动器(HDD)3，具有一个IDE接口部分4-1与一个CD-ROM驱动器4-2的用于IDE的CD-ROM驱动器4和用于为IDE接口部分4-1和CD-ROM驱动器4-2接口的总线5。
个人计算机1是一个通用的设备(IBM-PC兼容)，带有系统软件并可和外设一起使用。在IDE接口里，硬磁盘驱动器具有磁盘驱动控制器里的磁盘驱动器接口部分。个人计算机向磁盘驱动器接口提供一个进入ISA接插件的部分信号并提供一个通过一个缓冲器从个人计算机的输入/输出(I/O)控制器(例如，82C710)输出的解码信号。
也就是说，IDE接口总线2是硬磁盘驱动器的接口总线，该接口总线2和个人计算机的母板上所提供的40针接插件连接并且支持两个硬磁盘驱动器，两个硬磁盘驱动器包括一个主设备和一个从设备。IDE接口是公知的工业标准。
HDD3是一个通用的能和IDE接口总线相连的IDE型硬磁盘驱动器。
用于IDE的CD-ROM驱动器4包含以和IDE接口总线2相连的接口部分4-1并且重现记录在大容量光盘(例如CD盘)上的信息，因此和个人计算机1交换信息。为了把CD-ROM驱动器4-2和用于连接HDD3的IDE接口相连，在IDE CD-ROM驱动器里需要一个接收该IDE接口里所使用的信号并解释该信号的部分。图1中所示的IDE接口部分4-1实现这个功能。
利用安装在个人计算机1里的软件，图1里的个人计算机1经过IDE接口总线2从HDD3读出数据或者向HDD3写进数据并且给出命令或者读出状态信号和对IDE CD-ROM驱动器读写数据。
图2是一个方框图，说明根据本发明的一个实施例用于CD-ROM的一个接口电路，该电路包括一个驱动器选择电路10，一个数据缓冲器20，一个控制电路30和一个主一从通信电路50。其中控制电路30还包括一个命令和状态端口译码器31，一个数据端口译码器32，一个状态门信号发生器33，一个命令信号发生器34，一个驱动器读信号发生器35，一个驱动器写信号发生器36，一个状态缓冲器37，一个命令缓冲器38，一个“或”门39，一个反相器40和一个“握手”译码器41。图2的电路对应于图1中所示的IDE接口部分4-1。
现在，将描述图2电路的工作。
首先，为了利用IDE接口驱动CD-ROM驱动器4-2，在IDE接口里所使用的信号和输入/输出(I/O)端口1F0H-1F7H、3F6H和3F7H必须被使用。但是，如果原封不动地使用这个信号，该信号将被在HDD3里使用的信号所覆盖，因而破坏正常操作。为解决这个问题，主使用的硬磁盘机和用于IDE的CD-ROM驱动器4必须分别按主设备和从设备运行。这样，为了采用主—从概念驱动用于IDE的CD-ROM驱动器4，当HDD3被访问时用于IDE的CD-ROM驱动器4不应该被访问而当用于IDE的CD-ROM驱动器4被访问时HDD3不应该被访问。
为了独立地操作HDD3和用于IDE的CD-ROM驱动器4，硬件是这样设立的，即，使用一个驱动位(D4)，当该驱动位为一种逻辑状态(例如“0”)时HDD3被访问，而当该驱动位为另一逻辑状态(例如“1”)时用于IDE的CD-ROM驱动器4被访问。
这样，驱动选择电路10接收经过IDE接口一端上数据总线的数据线D4的驱动位，接收一个端口地址信号(/CS0，A0-A2)，和一个I/O信号/IOW，并向数据缓冲器20的门(G)端口输出一个缓冲器门信号，这个缓冲器门信号也输出到状态门信号发生器33、驱动器读信号发生器35和驱动器写信号发生器36。当个人计算机1通过访问I/O端口1F6开在数据线D4上送入一个逻辑“1”时该缓冲器门信号被激活。
另一方面，当HDD3和用于IDE的CD-ROM驱动器4可被独立地选择时，用来接口IDE的CD-ROM驱动器4内的控制信号必须通过利用一个IDE I/O端口来形成。这样，用来接口IDE的CD-ROM驱动器4的控制信号是命令信号(/CMD)、驱动器读信号(/HRD)、驱动器写信号(/HWR)和复位驱动器信号(/RESETDRV)，这些信号是从个人计算机发送给用于IDE的CD-ROM驱动器4的，以及由用于IDE的CD-ROM驱动器4产生的用于信号握手的状态允许信号(/STN)和数据允许信号(/DTN)。
这样，为了建立这样的接口，必须指定I/O端口，用于接收来自用于IDE的CD-ROM驱动器4的数据，接收命令和状态数据(即，读端口读作为状态的数据和写作为命令的数据)和接收来自CD-ROM驱动器4-1的握手信号/STN和/DTN。在IDE接口里可使用的I/O端口是1F0-1FH、3F6H和3F7H。但是，因为端口1F6H用于驱动器选择电路10，该接口当然使用其它的端口地址。
下面的表1表示一个把I/O端口指定给用于IDE的CD-ROM驱动器4的例子。这里，端口地址是用来使个人计算机通过IDE接口访问用于IDE的CD-ROM驱动器4的输入/输出端口地址，并且端口地址由个人计算机上的I/O控制器译码从而确定特定的端口地址。
                        表1端口地址    CS0    CS1    /IOR    /IOW    功能1H6H       L      H       -       L    选择驱动器1F2H       L      H       L       -    读状态
                        -       L    写命令1F4H       L      H       L       -    读数据3F6H       H      L       L       -    读“握手”
在根据本发明的最佳实施例里，端口地址1F6H用于选择一个驱动器。同时，端口地址1F2H指定为命令和状态端口，用于在I/O写操作(/IOW为低)期间写入命令和在I/O读操作(/IOR为低)期间读出CD-ROM驱动器4-2的状态数据，端口地址1F4H指定用于读出数据以及端口地址3F6H指定给“握手”译码器41。在用于IDE的CD-ROM驱动器4里使用的端口地址可由设计者在IDE的端口地址中进行选择。
另一方面，CD-ROM驱动器4-2通过命令传输、数据传输和状态传输的期间发送数据。各个期间是根据上述接口信号的操作实现的。表2表示当端口地址按表1指定时为进行一个给定操作所需的控制信号。
                    表2
信号    命令传输    数据传输    状态传输
/CMD        L           H           L
/HRD        -           L           L
/HWR        L           -           -
/DTN        -           L           -
/STN        -           -           L
参见表2，在命令传输期间，信号/CMD转为低而且根据信号/HWR该命令数据被写入CD-ROM驱动器4-2。在数据传输期间，CD-ROM驱动器4-2的状态被读出，当信号/DTN为低时信号/CMD转为高并且根据信号/HRD把数据从CD-ROM驱动器4-2中读出。在状态传输期间，CD-ROM驱动器4-2的状态被读出，当信号/STN为低时信号/CMD转为低并且根据信号/HRD把状态数据从CD-ROM驱动器4-2中读出。
控制电路30把控制信号，例如/CMD、/HRD、/HWR和/RE-SET DRV，输出到CD-ROM驱动器4-2，以进行表2中接口信号的操作。
参见表1，I/O端口地址1F2H被指定给命令和状态端口译码器31。如果来自IDE接口4-1的信号A0、A1和A2分别为逻辑“0”、“1”和“0”，并且信号CS0和CS1分别为逻辑“0”和“1”，则命令和状态端口译码器31被选择，从而起动输出信号(即命令和状态端口选择信号)。同样，I/O端口地址1F4H被指定给数据端口译码器32。如果来自IDE接口4-1的信号A0、A1和A2分别为逻辑“0”、“0”和“1”，并且信号CS0和CS1分别为逻辑“0”和“1”，则该数据端口译码器被选择，从而起动输出信号(即，数据端口选择信号)。
命令信号发生器34接收命令和状态端口译码器31的输出，即命令和状态端口选择信号，并且产生命令信号/CMD。这样，当个人计算机1访问输入/输出端口1F2H时命令信号/CMD被启动(低态有效)。
同时，驱动器读信号发生器35接收命令和状态端口译码器31的输出和数据端口译码器32的输出的逻辑“或”结果、接收缓冲器门信号和I/O读信号/IOR，并且产生驱动器读信号/HRD。这时，当个人计算机1在把用于IDE的CD-ROM驱动器4设定为一个从设备之后通过访问命令和状态端口1F2H或数据端口1F4H执行一个读操作时，也就是说，通过访问I/O端口地址1F6H把一个逻辑“1”写入到数据总线的线D4上，执行一个读操作时，驱动器读信号/HRD被启动。驱动器读信号/HRD被输入到数据缓冲器20的方向端口(DIR)里，并且确定双向数据缓冲器20的信号方向。也就是说，如果个人计算机1执行I/O读操作，驱动器读信号/HRD通过数据缓冲器20从用于IDE的CD-ROM驱动器4发送到IDE接口总线2，而如果I/O写操作被执行，该信号(/HRD)被反方向地发送，即经过数据缓冲器40从IDE接口总线2到用于IDE的CD-ROM驱动器4。
通过接收缓冲器信号、命令和状态端口译码器31的输出和I/O写信号/IOW，驱动器写信号发生器36产生驱动器写信号/HWR。这样，当个人计算机1在缓冲器门信号启动之后访问I/O端口地址1F2H和执行I/O写操作时驱动器写信号/HWR被启动。
状态门信号发生器33接收“握手”译码器41的输出、缓冲器门信号和I/O读信号/IOR，并且向状态缓冲器37输出状态门信号。
如果状态门信号被启动，状态缓冲器37把来自CD-ROM驱动器4-2的“握手”信号/DTN和/STN装入到数据总线的一个特定位上。根据本发明的一个最佳实施例，“握手”信号/DTN装入到数据总线的线D1而“握手”信号/STN装入到数据总线的线D2上。这样，如果个人计算机1通过访问I/O端口地址3F6H执行I/O读操作，“握手”信号/DTN和/STN可通过数据总线的线D1和线D2读出。
这时，如果信号/DTN为“0”，则意味着个人计算机可以读数据，因为CD-ROM驱动器4已准备好用于数据传输。如果信号/STN为“0”，则意味着人个计算机可以读状态数据，因为CD-ROM驱动器4已准备好用于状态数据传输。因此，个人计算机通过对这两个信号的判断可以识别经该数据端口读出的数据是纯粹的数据或是状态数据。
复位信号是经过反相器40反相的，因此产生用于复位CD-ROM驱动器4-2的复位驱动器信号(/RESET DRV)。命令缓冲器38用于缓冲命令信号/CMD、驱动器读信号/HRD、驱动器写信号/HWR和复位驱动器信号/RESET SRV，并把结果输出到CD-ROM驱动器4-2。
如装缓冲器门信号被启动，控制电路30接收信号A0、A1、A2、/CS0、/CS1、/IOR、/IOW和RESET，并且输出命令信号/CMD、驱动器读信号/HRD、驱动器写信号/HWR和复位驱动器信号(/RESET DRV)。此外，该控制电路接收来自CD-ROM驱动器4-2的信号/DTN和/STD，并接收经数据总线的线D0-D7到IDE接口总线2的被接收信号。
主—从通信电路50接收来自IDE接口总线2的复位信号，输出到IDE接口总线2的通信信号/DASP和/PDIAG。
通过正确地设备主设备和从设备，IDE接口可以把硬磁盘驱动器扩展到两个。在驱动器设置为主设备和从设备的情况下，通信是根据IDE接口规约进行的。
这种通信方法的例子有ISA原始法、ATT/CAM法、CON-NER法和ALTERNATE法。根据本发明的最佳实施例遵循ATT/CAM通信法。在通信中所使用的信号是信号/PDI AG和/DASP。在通信中所使用的一个寄存器是错误寄存器。
主设备和从设备之间的通信是通过硬件复位(当施加系统电源时出现的“电源接通”复位信号)、软件复位和诊断命令的形成来进行的。这里，当IDE接口施加到用于IDE的CD-ROM驱动器4时，产生软件复位和诊断命令，不需要通信。原因在于，因为用于IDE的CD-ROM驱动器4是按IDE接口的从设备运行的并且这个结果的返回不具任何意义，所以不需要软件复位的初始化。但是，因为主驱动器要确认从驱动器的存在，产生硬件复位信号需要通信。
图3是一个电路图，表示图2中所示的驱动器选择电路10。这里，驱动器选择电路由一个D触发器和逻辑电路组成。
在图3里，D触发器的数据端口接收第四位D4，其时钟端口接收信号A0、/A1、/A2、/CS0和/IOW的逻辑“或非”结果。因为驱动器/磁头寄存器的I/O端口地址是1F6H，如果该驱动位(ID4)在I/O端口被写为逻辑“1”，即CD-ROM驱动器被选择为从设备，“或非”门的输出从低变化到高，并且该结果被送到时钟端口，这样D触发器的输出在(输入到该时钟端口的一个信号的上升边变为逻辑“0”(反相的驱动器位值)。该输出变成数据缓冲器的一个门信号并且如果该信号是低的，该缓冲器被允许。
图4是一个电路图，表示图2里所示的通信电路，该电路简单地用一个多谐振荡器来实现，参见图4，由电阻(R)和电容(C)设定其脉冲宽度的脉冲信号/PDIAG和/DASP在复位信号的上升边被输出。
这里，脉冲宽度必须遵循ATT/CAM方法。信号/DASP的产生是用来告诉主设备存在者从设备，而信号/PDIAG的结束(在生成之后)表示该主设备已准备接收命令。
图5是一个示意图，表示根据本发明的另一个最佳实施例的结构。该最佳实施例包括一个个人计算机51。一个IDE接口总线52和一个IDE的CD-ROM驱动器54。
参见图5，个人计算机51是一个通用计算机，IDE接口总线52和根据图1所描述的IDE接口总线2相同，并且用于IDE的CD-ROM驱动器54具有一个IDE接口部分54-1、一个CD-ROM驱动器54-2和总线55，用于IDE的CD-ROM驱动器54和根据图1所描述的用于IDE的CD-ROM驱动器4是一样的。在图5中所示的根据本发明的最佳实施例不使用硬磁盘驱动器并只使用直接和IDE接口总线52相连的CD-ROM驱动器54。
如上面所述，本发明的用于CD-ROM驱动器的接口简单地把CD-ROM驱动器和个人计算机连接起来，而不必为了与硬磁盘驱动器进行接口而通过一个标准的IDE接口提供一个额外的接口板，因此为接口增加了方便性和降低了成本。

Claims (4)

1.一种CD-ROM驱动器接口电路，在该电路里一个硬磁盘驱动器作为主设备和一个CD-ROM驱动器作为从设备经过一个IDE接口和一个个人计算机相连，该CD-ROM驱动器接口电路包括：
一个驱动器选择电路，用于当从所述IDE接口向一个端口地址写入一个驱动位时启动一个缓冲器门信号；
一个控制电路，用于在该缓冲器门信号被启动后接收一个IDE端口地址、一个输入/输出读信号、一个输入/输出写信号和一个复位信号，用于向CD-ROM驱动器输出一个命令信号、一个驱动器读信号、一个驱动器写信号和一个驱动器复位信号，以及用于通过接收来自所述CD-ROM驱动器的“握手”信号向所述CD-ROM驱动器和向所述IDE接口输出一个已接收信号；
一个由缓冲器门信号启动的数据缓冲器，用于向根据驱动器读信号所确定的数据发送方向发送数据；以及
一个主—从通信电路，用于从所述IDE接口接收一个复位信号、产生通信信号并向所述IDE接口输出这些通信信号和用于与硬磁盘驱动器进行通信，
在其中所述CD-ROM驱动器经过一个硬磁盘驱动器接口的所述IDE接口简单地和个人计算机相连。
2.如权利要求1所述的CD-ROM驱动器接口，其特征在于所述驱动器选择电路包括：
一个触发器，其用于接收经过所述IDE接口的端口信号、接收经过触发器上时钟端口的一个逻辑门的输入/输出写信号、接收在触发器的数据部分处的一个驱动位并接收在触发器的清除端口处的所述复位信号，并且用于经过触发器的反相输出端口输出缓冲器门信号。
3.如权利要求1所述的CD-ROM驱动器接口，其特征在于所述控制电路包括：
一个命令和状态端口译码器，用于当输入一个指定给命令和状态传输的端口地址时启动一个输出信号；
一个数据端口译码器，用于当输入一个指定给数据传输的端口地址时启动一个输出信号；
一个“握手”译码器，用于当输入一个为访问“握手”信号而指定的端口地址时启动一个输出信号；
一个命令信号发生器，用于通过接收该命令和状态端口译码器的输出来产生一个命令信号；
一个驱动器读信号发生器，用于接收所述缓冲器门信号，接收一个代表命令和状态端口译码器的输出与数据端口译码器的输出的逻辑和的信号，和接收输入/输出读信号，以及用于输出驱动器读信号；
一个驱动器写信号发生器，用于通过接收缓冲器门信号、命令和状态端口译码器的输出和输入/输出写信号来产生驱动器写信号；
一个状态门信号发生器，用于通过接收缓冲器门信号、“握手”译码器的输出和输入/输出读信号来产生一个状态门信号；以及
一个状态缓冲器，用于根据状态门信号接收“握手”信号。
4.如权利要求1所述的CD-ROM驱动器接口电路，其特征在于所述主一从通信电路包括：
一个电阻和电容网络，用于建立一个预定的时间常数；
一个多谐振荡器，用于通过接收复位信号产生一个其脉冲宽度等于预定时间常数的信号，和用于经过其非反相的输出端口输出第一通信信号以及经过其反相的输出端口输出第二通信信号。
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