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CF卡在手机测试系统中的应用

时间:2023-02-20 23:51:54 电子通信论文 我要投稿
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CF卡在手机测试系统中的应用

摘要:介绍闪存的CF卡在手机测试系统中的应用,提出具体的硬件开发和软件实现方案。包括CF卡的读写操作、缓冲区操作的具体源程序。

    关键词:闪存 CF卡 手机测试系统

CF卡在手机测试系统中的应用

引言

目前,手机作为日常生活中一种重要的通信工具,越来越受到人们的关注。它的最大特性就是方便易携带。那么,如何保证手机在不同地理位置的条件下仍然具有优质的网络服务,进而保证其通话质量,成为移动通信部门的一种研究课题。为此,需要一种设备能够测试出手机处于不同地理位置,不同时间的各种网络参数来加以分析,即“便携式手机测试记录仪”。它能够将手机的各种网络数据从手机串口传送到存储设备;存储设备将数据存储下来,达到一定数目,再通过串行上载到PC机;在PC机上利用分析软件来进行数据分析,从而达到测试的目的。在此测试过程中,由于系统要求处理大量的数据,一般的存储器如EEPROM等很难达到要求,同时,系统要求数据在旧电时不丢失,即要求数据存储的非易失性,因此不能使用易失性的存储器如SRAM、SDRAM等。为此,在系统中采用了一种新型存储装置,即CF卡(Compact Flash Card)。
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1 CF卡简介

Flash存储器是近年来发展迅速的一种存储器,属于非挥发性内存(Non-Volatile,即断电数据也能保存)。它具有EEPROM电擦除的特点,还具有低功耗、密度高、体积小、可靠性高、可擦除、可重写、可重复编程等优点。单片机的Flash Memory芯片容量有限,同时接口逻辑比较特殊,在大数据量场合使用会使得控制逻辑较为繁琐。集成了多片Flash存储器和外部接口、控制机构和协议的CF卡,可以提供相当可观的存储容量和标准的电气接口协议,可以满足本系统对于数据处理的要求。其内部结构如图1所示。

CF卡的在很小的体积内集成了控制装置、Flash Memory阵列和读写缓冲区。实际上,控制装置起到了种协议转换的作用,将对Flash Memory的读写转化成对ATA协议控制器的访问。CF卡对于缓冲区的设计使用了一种比缓冲结构,使得外部设备和CF卡通信的同时,CF卡的片内MCU可以对Flash Memory阵列进行读写。这种设计可以增加CF卡数据读写的可靠性,同时提高数据通讯的速率。在实际系统中,CF卡选用了SST公司的SST48CF096,容量达到了96MB,封装为25×2的双列插座,其工作电压为+5V/+3.3V,传输速率最大可达20MB/s,低功耗30mA/50mA(3.3V/5V)。其典型 应用电路如图2所示。

CF卡的主要功能引脚为数据线D0~D15,地址线A0~A9,片选及数据选择CS1、CS0,读写控制端ATA SEL、WE,寄存器选择REG,卡读写忙判断INTRQ、RESET等。数据线D0~D15用于数据的读写。CF可以工作于16位数据总线方式也可以工作于8位总线方式。读写速度上的要求不是很严格的情况下,为了方便和8位MCU的接口,一般选择为8位数据总线工作方式。若选择8位工作方式,CS1应接固定高电平,CS0低电平有效。CF卡在Memory工作方式下,仅地址线A0~A3起作用,用于选择读写端口,其余地址线可以接固定电平。REG用于选择是对CF卡进行命令、状态读写还是读写CF卡的属性寄存器。REG=1时读写命令。在Memory方式下,对CF的控制和数据读写均是通过对这几个端口的读写来实现的。INIRQ用于判断CF卡是否处于读写忙状态。出于严谨性可以在对CF卡进行读写之前利用此引脚判断CF卡是否空闲。在数据读写量较小的情况下,使用一定的延时即可。

图2中96MB的CF卡工作于Memory方式,8位数据总线,接口的主控MCU的89C52。单片机按标准的P2、P0口复用方式与CF卡接口。CS0~CS1、REG分别接单片机的P2.6、P2.5、P2.7,端口选择A3~A0接收经373锁存的低4位地址,CF卡的读写引脚分别与单片机的读写信号相接。若把闲置地址引脚接固定电平,则系统分配给CF卡的端口地址为[B000]~[B007]。INTRQ(即BSY/RDY)脚接到单片机的P1.7。

2 系统方案

2.1 硬件实现

系统采用模块化设计,由电源控制单元(PU)、单片机控制单元、地址锁存单元、数据缓冲单元以及存储单元(CF卡)构成,如图3所示。测试过程中,首先由单片机发送相关命令参数给手机,手机接收到命令后,经由串口输出网络数据。单片机将收到的数据通过缓冲器再送至CF卡。数据采集完毕后,将CF卡中的数据上传至PC机,利用上位机分析软件来进行网络分析。在实际系统中,MCU选用的是AT89C52、由于单片机的P0口和P2口采用了引脚复用,所以需要一片地址锁存,地址锁存器选用的是74HC373、CF卡的一次读写操作必须是512字节,而89C52只有256字节的内部RAM,需要在外部扩展一片缓冲器,缓冲器选用的是6116、由于系统是由手机电池统一供电,手机电池输出电压为+3.6V,而上述芯片的正常工作电压为+5V,因此,需要升压芯片作为电源模块,选用的是MAX756。

2.2 软件实现

2.2.1 CF卡的读写操作

CF卡采取的是类似硬盘的分块存储方式,分为柱面Cylinder、头Head和扇区Sector管理。对96MB的CF卡而言,共有733个柱面,每个柱面8个头,每个头32个扇区,每个扇区512字节(8位)。CF卡的读写是以一个扇区为基本单位的,在读写一个扇区之前先送出当前需要读写的柱面、头和扇区,然后发送读写命令,一个扇区的512字节需要一次性连续写入或者读出。下面给出对CF卡进行读和写C51程序段:

#define DataPort XBYTE[0xB800]

#define Feature XBYTE[0xB801]

#define SecCount XBYTE[0xB802]

#define SecNo XBYTE[0xB803]

#define CylLow XBYTE[0xB804]

#define CylHigh XBYTE[0xB805]

#define CardHead XBYTE[0xB806]

#define Command XBYTE[0xB807] //定义CF卡端口

void NextSector(){ //读写下一个扇区

sector++;

if(sector= =32){//一个头的扇区是否全部读写完毕

sector=0;

head++;

if(head= =16){//一个柱面的所有头是否全部读写完毕

head=0;

cylinder++;

if(cylinder= =733){//所有柱面是否全部读写完毕

cylinder--;

DiskFull=1;{//标志位置1,表示CF卡容易已满读写过程结束

}

}

}

}

CardHead=0xA0+head; //置当前头

SecCount=0x01; /*一次读写一个扇区

SecNo=sector; //置当前扇区

CylLow=cylinder%255; //置柱面高位

CylHigh=cylinder/255; //置柱面低位

Command=????; //读/写扇区命令,读为0X20,写为0x30

Delay(1); //延时1ms

//写操作为:

for(i=1;i<=512;i++){

DataPort=mem[0xE800+i]; //写512字节

}

NextSector(); //为写下一个扇区作准备读操作为:

for(i=1;i<=512;i++){

mem[0xE800+i]=DataPort; //读512字节

}

NextSector(); //为读下一个扇区作准备

2.2.2 缓冲区的操作

由于CF卡必须以扇区(512字节)为基本单位来进行读写操作,因此,系统需要扩展一片6116作为写缓冲区(地址口为0xE800开始)。系统在平时将收到的测试数据暂存于写缓冲区中。当接收到的数据累计超过一个扇区之后,再传送至CE卡。在实际系统中,开辟了1K的缓冲区,通过一个标志位low和缓冲区指针count来联合确定传送数据的范围。

①low=0,count=0。

 

 

②low=0,count<=512、开始写缓冲区的有512字节,每写入一个字节,缓冲区指针自动加1。

③low=1,count>=512、当缓冲区指针大于512,表示前512字节已被填满,此时将low置为1,开将缓冲区前512个字节的内容送入CF卡,标志位由0变为1。

④low=1,count<=512。当缓冲区指针指到1024时,缓冲区指针清0,重新开始计数。此时将后512字节的内容送入CF卡,标志位由1变为0。

    ⑤low=0,count<=512。下一次循环过程开始。

    由于向CF卡写入数据的同时,手机端仍然有数据输出。为了防止在写CF卡的过程中出现数据丢失现象,单片机手同端的通信采用串行口中断方式。程序如下:

void single() interrupt 4 using 2//串行口中断服务子程序,中断号为4

{

if(RI= =1){ //判断是否为单行口输入引起的中断

mem[0xe800+count]=SBUF; //将串行数据缓冲器中的数据送至数据缓冲区

count++; //缓冲区指针自动加1

if(count= =1024){ //如果缓冲区指针指向1024,则清0,重新计数

count=0;

}

RI=0; //串行口接收中断请求标志位清0

}

else if(TI= =1){ //判断是否为串行口输出引起中断

TI=0; //串行口发送中断请求标志位清0

}

}

本文以移动通信的手机测试系统的背景,介绍了CF卡在手机测试系统中的具体应用,包括其硬件开发和软件实现。由于CF卡具高传输速率,大容量非易失性固态盘,掉电数据不丢失,良好的震性能,宽温工作范围与所有数码相机、便携式PC、数字式音频播放器及其它具有Compact Flash插槽的设备兼容等特点,它的应用范围也将越来越广泛。


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