CF卡（CompactFlash：壓縮閃存）是目前世界上外形最小的大容量存儲設(shè)備,，1994年由SanDisk最先推出,。它與PCMCIA完全兼容，是一種固態(tài)產(chǎn)品,，工作時(shí)沒有運(yùn)動部件,。它極少出現(xiàn)機(jī)械故障，存儲的數(shù)據(jù)非常安全,，是應(yīng)用最為廣泛的存儲卡。而且耗電量小,，只有普通硬盤的5%,。與其它存儲卡相比，容量大是CF卡的一個(gè)比較明顯的上風(fēng),，目前主流產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到512Mb和1Gb標(biāo)準(zhǔn),。另外它還具備速度快、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),。CF卡采用閃存（flash）技術(shù),，是一種穩(wěn)定的存儲解決方案，不需要電池來維持其中存儲的數(shù)據(jù),。對所保存的數(shù)據(jù)來說,，CF卡比傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動器，更具安全性和保護(hù)性,。
CF卡的應(yīng)用特別廣泛,。CF卡協(xié)會（CompactFlash Association：CFA）成立的初衷是希看CF技術(shù)能廣泛用于便攜式計(jì)算機(jī),、臺式機(jī),、數(shù)碼相機(jī)、手持條碼掃描器,、高級雙向?qū)ず魴C(jī),、錄音機(jī),、監(jiān)視器、機(jī)頂盒等產(chǎn)品中,。采用CF技術(shù)可以使得這些產(chǎn)品的功能得到擴(kuò)展,、體積變小、質(zhì)量變輕,。固然以上目標(biāo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有完全實(shí)現(xiàn),，但它已經(jīng)廣泛地用于很多領(lǐng)域，其中CF IO卡已經(jīng)在調(diào)制解調(diào)器,、網(wǎng)卡,、數(shù)字電話卡、激光掃描儀及藍(lán)牙技術(shù)中得到了普遍的應(yīng)用,。隨著人們對設(shè)備的小型化和自動化的要求越來越高,，CF卡的應(yīng)用將會更加廣泛。
2 CF卡的應(yīng)用現(xiàn)狀
CF卡是由一個(gè)控制芯片和一個(gè)閃存組成,，接口有50個(gè)腳（兩排）,，它能夠很輕易地插進(jìn)68針I(yè)I型適配器卡（符合PCMCIA的技術(shù)要求）中使用。CF卡可以使用3.3V和5V兩種電壓工作,，但對一個(gè)確定的卡,，只能工作于一種電壓。
CF接口系統(tǒng)的總線設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)" src="http://files.chinaaet.com/images/20110630/c7d1c7e6-9af1-4191-a31a-edcc14028684.jpg" />
現(xiàn)在一般的PC機(jī)上并沒有直接提供CF接口,，對它的應(yīng)用都是通過專門的讀卡器或是轉(zhuǎn)接設(shè)備來完成的?，F(xiàn)在有很多從USB接口到CF接口的轉(zhuǎn)接設(shè)備，例如朗科公司剛推出基于閃存技術(shù)的第一款數(shù)碼移動存儲產(chǎn)品――優(yōu)卡,，就是其中的一個(gè),。它采用內(nèi)置USB和CF雙接口，用戶將優(yōu)卡中的圖片,、音樂或其它數(shù)據(jù)上傳至電腦時(shí),，簡化了對CF卡的操縱過程，但它僅能支持一個(gè)CF卡,，目前還沒有擴(kuò)展出多個(gè)CF接口的設(shè)備,，而且，它只是一種簡化的讀卡器,，需要專門的設(shè)備,，沒有充分發(fā)揮出CF卡的上風(fēng)，限制了對CF卡的更加有效的利用,。
3 總線操縱題目及解決思路
總線是構(gòu)成系統(tǒng)的互連機(jī)構(gòu),，是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。借助于總線連接,，各系統(tǒng)功能部件之間實(shí)現(xiàn)地址,、數(shù)據(jù)和控制信息的交換,，并在爭用資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。
3.1 系統(tǒng)中的總線題目
在這個(gè)系統(tǒng)中,，當(dāng)多個(gè)CF卡同時(shí)工作時(shí),，需要進(jìn)行很多操縱，處理器間要進(jìn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)字的相互交換,，要向共享存儲器存取數(shù)據(jù),，還要對輸進(jìn)輸出設(shè)備進(jìn)行讀寫，所有這些操縱都要用到總線,。特別是當(dāng)對實(shí)時(shí)性要求較高時(shí),，總線的操縱會碰到很多的題目：
（1）多個(gè)CF卡同時(shí)占用總線時(shí)，如何避免總線的沖突,。
（2）當(dāng)一個(gè)操縱占用總線時(shí)間過長時(shí),，且其請求得不到滿足時(shí)，如何避免“死鎖”題目,。
（3）在緊急情況下,，有一個(gè)操縱要立即占用總線，此時(shí),，如何使它在最短的時(shí)間內(nèi)獲得總線的控制權(quán),。
以上題目在系統(tǒng)上表現(xiàn)為性能不穩(wěn)定，經(jīng)常性死機(jī),，要解決這些題目,，必須選擇合適的總線仲裁機(jī)制，使其靈活,、可靠地完成各種工作。
3.2 多CF卡總線仲裁機(jī)制
總線仲裁機(jī)制包括總線仲裁策略和總線仲裁方式兩方面,。我們要求仲裁機(jī)制公平,、有效、全理,，而且要結(jié)構(gòu)簡單,，輕易實(shí)現(xiàn)。這時(shí)我們主要討論仲裁方式,，常見的仲裁方式有集中式和分布式兩種,。所謂集中式仲裁中每個(gè)功能模塊有兩條線連到中心仲裁器：一條是送往仲裁器的總線請求信號線，一條是仲裁器送出的總線授權(quán)信號線,。示意圖如下：
集中式仲裁方式的電路簡單,，速度快；但它的容錯(cuò)能力差,，魯棒性不夠好,。
分布式仲裁不需要中心仲裁器,，每個(gè)潛伏的功能模塊都有自己的仲裁號和仲裁器。共享的仲裁總線上總是保存著當(dāng)前占用總線模塊的仲裁號,，當(dāng)其它模塊有總線請求時(shí),，各仲裁器將從仲裁總線上得到的號與自己的號進(jìn)行比較。假如仲裁總線上的號大,，則它的總線請求不予響應(yīng),，并撤消它的仲裁號。最后,，獲勝者的仲裁號保存在仲裁總線上,。
分布式仲裁方法固然電路復(fù)雜一點(diǎn)，但容錯(cuò)能力強(qiáng),，可擴(kuò)展性好,，當(dāng)其中一部分出現(xiàn)故障時(shí)，不會影響其它的部分的工作,。
3.3 本系統(tǒng)仲裁策略的解決方案
本系統(tǒng)采用計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢的仲裁策略,，這是集中式仲裁方式的一種，其基本思想是,，總線上的任一設(shè)備要求使用總線時(shí),，通過共同的請求線向中心仲裁器發(fā)出總線請求。仲裁器接到請求信號以后,，在總線不忙的情況下,，讓仲裁地址計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各設(shè)備,。每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè)設(shè)備地址判別電路,，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請求總線的設(shè)備地址相一致時(shí)，該設(shè)備把總線狀態(tài)設(shè)為占用,，獲得了總線使用權(quán),，同時(shí)中止計(jì)數(shù)查詢。該方式的特點(diǎn)是計(jì)數(shù)靈活,，既保證了仲裁的公平,，也突出了重點(diǎn)。
這種方式很好決了總線沖突和“死鎖”的題目,。對于緊急占用的題目,，可以通過中斷廣播的方法來實(shí)現(xiàn)。即當(dāng)有一個(gè)CF卡需要緊急服務(wù)時(shí),，它向所有的設(shè)備發(fā)出占用總線的中斷請求,，其它設(shè)備檢查自己是否占用總線，假如占用,，就馬上開釋,；沒有占用,，就繼續(xù)執(zhí)行自己的操縱。當(dāng)緊急任務(wù)完成后,，該CF卡再把總線控制權(quán)交給原來控制總線的設(shè)備,。這樣就可以使各設(shè)備的優(yōu)先權(quán)得到保證。
4. 具體的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)中的多CF卡采用INTEL公司的PD6722作為主控,。它是一個(gè)專門的從ISA總線擴(kuò)展出兩個(gè)符合PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)的芯片,，不需要其它任何控制電路。它能直接治理地址在64K到16M之間,，通過一個(gè)地址偏移量寄存器（存有所治理的地址的起始位置）把它映射到一個(gè)64M的地址上,。通過擴(kuò)展，可以方便地控制四個(gè)CF接口,。而且它自身包含了仲裁邏輯電路,，所以基本不需要另外的仲裁電路，這為設(shè)計(jì)帶來了很大的方便,。
設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的主要工作是對如何更加有效地種用總線,。要使多個(gè)CF接口能夠協(xié)同工作，我們不但要做好硬件的設(shè)計(jì),，還要選擇良好的總線仲裁策略,。
這個(gè)系統(tǒng)直接連到系統(tǒng)的總線上，在加電的同時(shí),，總線首先由主控占用,，并由主控對各個(gè)接口進(jìn)行初始化的配置，把相應(yīng)的工作模式配置到各個(gè)端口,，并為它們分發(fā)時(shí)間片和優(yōu)先級,，然后用計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式進(jìn)行工作。
由于本系統(tǒng)用了集中仲裁方式來控制總線,，解決了總線沖突,、“死鎖”和緊急服務(wù)的題目，能夠保證系統(tǒng)的正常工作,，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)然本系統(tǒng)也有脆弱的一面,，主要體現(xiàn)在對主控的存賴度較高,，假如主控芯片出了題目，對本系統(tǒng)的打擊是致命的,，這一點(diǎn)我們會在以后的工作中加以改進(jìn),。