CN1540530A - Cf卡实现热插拔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CF卡实现热插拔的方法，该方法包括：CF卡通过CPLD与CPU连接，即设置CPLD使CPU的地址线与CF卡的地址线及片选端连接；所述CF卡的socket槽中的CD0、CD1插针长度应该比电源插针短，两者之间的长度差应保证CF卡在拔出时，CD0和CD1已经和插槽脱离，CF还保持供电状态；CF卡的中断通过CPLD与CPU连接，如果CPU仅支持电平信号的中断触发，则在CPLD中把CD0、CD1跳变转换成电平中断信号。本发明通过CPLD代替接口芯片，可轻松实现CF卡的热插拔，方便了CF卡的使用。

Description

CF卡实现热插拔的方法

技术领域：

本发明涉及一种CF卡实现热插拔的方法。

背景技术：

在现有的工业控制和工业设备领域中，越来越多的用到了智能处理器和CPU，这样使这些设备的智能化大大提高，能处理更多了信息。同时，由于大量使用到了CPU，这些设备和软件的结合也越来越紧密，数据量的增加，使设备管理也更加复杂，而且软件本身的容量也越做越大，使用传统的串口，或者网口升级软件变得更加复杂，缓慢，而且不稳定。特别是在大规模生产中，软件下载的缓慢和不稳定大大影响生产的效率，影响了生产线产出。外部的可移动便携存储设备，为工业设备提供了一个稳定便捷的接口，可以和外部方便的进行数据交换，因此得到了广泛地应用。

便携式移动存储系统中，通用并行总线是一种比较常见的CPU控制总线，其大致上分为Intel结构和Motorola结构，以Intel结构为例，它又分为地址总线(Address)、数据总线(Data)、片选(/CS)、读(/OE)、写(/WE)信号等，如果系统支持慢速设备的话，还就会有准备信号(Ready)。Motorola总线和Intel的原理类似，只是接口信号线的定义不一样。通过简单的逻辑转换，Motorola总线也能转化成Intel总线。

在便携式移动存储系统中，CPU通用并行总线通过片选信号(/CS)选择需要操作的设备，用读信号(/OE)做读数据的操作，用写信号(/WE)做写数据的操作。CPU和外设分别在/OE和/WE的上升沿采样数据。对于慢速外设，在外设忙的时候，它会拉低Ready信号，那么CPU会在操作中插入等待周期，直到Ready信号重新跳高。

便携式移动存储设备如今广泛应用于各种消费类电子产品。存储介质主要采用的是Flash，存储设备的接口主要有CF(Compact Flash)Card，另外一种是PC Card。得到广泛应用的是CF Card，并且支持这种标准的厂家很多，主要有IBM，Hitachi，HP，Kodak等。

便携式移动存储设备可更方便于信息的导入和导出，以以太网交换机管理为例，现在的大型，高端交换设备，管理非常复杂，需要大量的配置信息，主要是一些路由表项；如果对每台交换机分别配置，需要花费大量的时间和精力，但如果将配置信息烧入CF卡中，用一张卡就可以解决所有机器的配置，方便快捷；另外，对于使用过程中交换机出现的异常信息，也可以通过CF卡将其方便地导出，便于记录。

便携式移动存储设备有着稳定可靠的数据通道，以以太网交换机升级为例；通过CF读卡器，可以将所用到的升级软件，烧入CF卡，将CF卡插在设备中就可以方便的进行升级，速度比串口加载快，比网口加载稍慢，但是由于没有物理连接，不用担心掉线，这种方式更加稳定可靠。

由于CF卡在使用上的种种优势，使之大面积的在工业设备上广泛应用。但是一般的应用方式是采用CF卡接口适配芯片，这种接口芯片同时具备接口访问控制和电源管理(支持热插拔)两种功能。但是接口芯片的造价比较高，无疑增加了设备的成本，不利于这种先进方式的大规模应用。

发明内容：

针对上述普通便携式移动存储设备所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种造价较低的CF卡实现热插拔的方法。

本发明是这样实现的：一种CF卡实现热插拔的方法，CF卡通过CPLD与CPU连接，即设置CPLD使CPU的地址线与CF卡的地址线及片选端连接；所述CF卡的socket槽中的CD0、CD1插针长度应该比电源插针短，两者之间的长度差应保证CF卡在拔出时，CD0和CD1已经和插槽脱离，CF还保持供电状态；

CF卡的中断通过CPLD与CPU连接，如果CPU仅支持电平信号的中断触发，则在CPLD中把CD0、CD1跳变转换成电平中断信号。

进一步地，所述CF卡使用的是True IDE Mode接口模式。

进一步地，所述CPU的地址线与CF卡的地址线及片选端连接具体为用CPU通用串行总线的五条地址线通过CPLD与CF卡的三条地址线和两个片选端连接；CPU对CF卡发出读写命令，对CF卡进行读写操作。

本发明通过造价比较低的CPLD代替接口芯片，通过将CF卡的socket槽中的CD0、CD1插针长度设计得比电源插针短，两者之间的长度差异，可保证CF卡在拔出时，CD0和CD1已经和插槽脱离，但是CF还保持供电状态；并且CPU必须支持边缘中断信号触发，如果CPU指支持电平信号的中断触发，那么就必须在CPLD中把/CD0和/CD1跳变转换成电平中断信号，CF卡就可轻松实现热插拔了；并选择CF卡的True IDE Mode接口模式，设置CPLD，使其具备接口适配芯片功能，这样，CPU就可完成对CF卡的读写功能，CF卡就实现了移动存储功能，即使用CPLD就完全代替接口芯片，轻松实现CF卡的移动存储功能。

附图说明：

下面结合附图，对本发明作出详细描述。

图1为本发明的CPU和CF的连接结构示意图；

图2为本发明的原理结构示意图。

具体实施方式：

本发明是这样实现的热插拔的：CF卡通过CPLD与CPU连接，即设置CPLD使CPU的地址线与CF卡的地址线及片选端连接；CF卡的socket槽中的CD0、CD1插针长度应该比电源插针短，两者之间的长度差应保证CF卡在拔出时，CD0和CD1已经和插槽脱离，CF还保持供电状态；

CF卡的中断通过CPLD与CPU连接，如果CPU仅支持电平信号的中断触发，则在CPLD中把CD0、CD1跳变转换成电平中断信号。

并且，选用CF的True IDE Mode接口模式，用CPU通用串行总线的五条地址线通过CPLD与CF卡的三条地址线和两个片选端连接；CPU对CF卡发出读写命令，对CF卡进行读写操作。

在这里介绍一下CF卡：CF卡支持三种接口模式，分别为PC Card MemoryMode，PC Card IO Mode，True IDE Mode，本发明选用True IDE mode，True IDEMode从硬件连接来看最简单，而且在软件上可以大量借用IDE接口的驱动程序，因此相对具有优势。

下表是CF卡设置成True IDE Mode时候的真值表：

/CS1	/CS0	A2	A1	A0	/IORD	/IOWR	BIT WITHE
								1	0	0	0	0	RD Data	WR Data	8 or 16bit
1	0	0	0	1	Error Register	Features	8bit
								1	0	0	1	0	Sector Count	Sector Count	8bit
1	0	0	1	1	Sector No.	Sector No.	8bit
								1	0	1	0	0	Cylinder Low	Cylinder Low	8bit
1	0	1	0	1	Cylinder High	Cylinder High	8bit
								1	0	1	1	0	SelectCard/Head	SelectCard/Head	8bit
1	0	1	1	1	Status	Command	8bit
								0	1	1	1	0	Alt Status	Device Control	8bit

这样，通过CF卡的三条地址线(A2～A0)和两个片选信号(/CS1和/CS0)，就能访问表中的所有寄存器，通过这些寄存器，CPU就能实现对CF卡的读写操作，同时还可以监控CF的状态。

CF卡内比较重要的几个寄存器分别是：

Error Register：监控是否出现扇区错误或者不可根正的错误，以及是否出现扇区溢出；

Sector Count，Sector No.Cylinder Low，Cylinder High：这四个寄存器是用于定位需要进行读写操作的空间的寄存器，与IDE硬盘类似，如果CF卡处于True IDE Mode，那么它也是用柱面加扇区来定位需要读写的空间的。CylinderLow，Cylinder High这两个寄存器都是8Bits，组成一个16bit Cylinder地址。SectorNo.寄存器指明了扇区开始的地址，Sector Count寄存器指明了扇区的偏移量；

Status：该寄存器的内容表明了CF卡当前的状态，是否忙，是否出现可恢复性的错误，是否出现操作错误等；

Control：该寄存器主要是用来控制CF卡的复位和中断。

如图1所示，用CPU通用并行总线的AD0～AD4这5条地址线加片选信号译码得到用于访问CF寄存器地址空间的A0～A2和/CS0，/CS1，当然，还包括CF的中断连接，以下为CPLD中的逻辑代码：

CF_ADD(0)<＝IO_AD_REG(0)；

CF_ADD(1)<＝IO_AD_REG(1)；

CF_ADD(2)<＝IO_AD_REG(2)；

CF_CS(0)<＝IO_CS_L or IO_AD4 or(not IO_AD3)；

CF_CS(1)<＝IO_CS_L or(not IO_AD4)or(not IO_AD3)；

CF_WR<＝IO_CS_L or IO_WR_L；

CF_RD<＝IO_CS_L or IO_OE_L；

IO_RDY<＝IO_CS_L or CF_RDY；

CPU_IRQ<＝CF_IRQ。

这样，就实现了CF与CPU的连接，CPU就可对CF进行读写访问了。

CF卡是通过/CD0和/CD1来控制在位信息的。在CF卡内部/CD0和/CD1是直接强下拉到地的，而在CF stocket中，/CD0和/CD1是弱上拉到3.3V。当CF卡插入的时候，CF stocket的/CD0和/CD1被CF拉低，以此触发CPU_INT，表明此时CF已经插入。此时CPU可以通过GPIO或者通用并行总线打开电子开关，给CF卡供电，可以开始对CF卡操作。在拔出CF卡之前，CPU通过GPIO或者通用并行总线关闭电子开关，停止给CF卡供电之后，CF卡就可以顺利拔出。但以上的热插拔操作在拔出的时候，还不是很智能，必须输入一个关闭CF卡电源的命令，确保CF卡电源已经关闭之后，才能拔出，不能做到即插即用。

CF卡的socket槽中的CD0、CD1插针长度设计得比电源插针短，两者之间的长度差异，应该能保证CF卡在插入插槽的时候，CF已经正常上电，而CD0、CD1还没有和相应插针接触，这样，在CF卡在拔出时，CD0和CD1已经和插槽脱离，CF还保持供电状态，根据实际情况，设计的CF卡stocket槽中的CD0、CD1插针长度至少比电源插针短1.5mm，如图2所示，在拔出CF的时候，/CD0和/CD1在CF卡断电之前即电源针和CF卡分离之前就已经跳高，即/CD0和/CD1比电源先和CF卡分离。此时会引发一个CPU_INT的上跳，CPU在监控到这个上跳信号之后，就可以把CF卡的电源关闭，此时就可以顺利拔出。如果要实现以上的热插拔，那么CPU必须支持边缘中断信号触发，如果CPU只支持电平信号的中断触发，那么就必须在CPLD中把/CD0和/CD1跳变转换成电平中断信号。以下为其逻辑代码：

process(GRESET，GCLK)

     begin

        if(GRESET＝′0′)then

        CD0_REG＜＝′0′；

        CD1_REG＜＝′0′；

        CD0_REG_CMP＜＝′0′；

        CD1_REG_CMP＜＝′0′；

           Elsif(GCLK′event and GCLK＝′1′)then

              if(((CD0_REG_CMP＝′0′)and(CD0_REG＝′1′))and
((CD1_REG_CMP＝′0′)and(CD1_REG＝′1′)))then

                   CPU_INT＜＝′0′；

              end if；

              CD0_REG＜＝/CD0；

              CD1_REG＜＝/CD1；

              CD0_REG_CMP＜＝CD0_REG；

              CD1_REG_CMP＜＝CD1_REG；

    end if；                              end process.

Claims (3)

1.一种CF卡实现热插拔的方法，其特征在于，CF卡通过CPLD与CPU连接，即设置CPLD使CPU的地址线与CF卡的地址线及片选端连接；所述CF卡的socket槽中的CD0、CD1插针长度应该比电源插针短，两者之间的长度差应保证CF卡在拔出时，CD0和CD1已经和插槽脱离，CF还保持供电状态；

CF卡的中断通过CPLD与CPU连接，如果CPU仅支持电平信号的中断触发，则在CPLD中把CD0、CD1跳变转换成电平中断信号。

2.如权利要求1所述的CF卡实现热插拔的方法，其特征在于，所述CF卡使用的是True IDE Mode接口模式。

3.如权利要求2所述的CF卡实现热插拔的方法，其特征在于，所述CPU的地址线与CF卡的地址线及片选端连接具体为用CPU通用串行总线的五条地址线通过CPLD与CF卡的三条地址线和两个片选端连接；CPU对CF卡发出读写命令，对CF卡进行读写操作。

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