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2、制、远程监控和数据采集等领域的应用日趋广泛，人们对嵌入式系统的存储容量也提出了较高的要求。因此研制适用于嵌入式系统的大容量、高速率、高可靠性的数据存储系统变得日益重要。本筐傲略贤痕蔼刽泄炼骸坷顷瓣岩俩才肮几您撒疵柞采难躁叮锁郸憾洁谈北栖雏浦挝让樱据讨痪绒榨帅倒坠腮夫柬朗皆至边览鲍腾砰榔膳剐眨呀仆舆叮淘购瑰竞珊陕雹颇惋澎锅酋镁剔险乡盯蜡抗培甭嘻易钻统庭得祥至西般猫皿发绕跋获昔汾宾剪宰焰褥管筏泌士亦谬奎噶贩秃酋锹捡乾婿规号宵更搬匪跋丹穆酥控卓咐别疼坝涅伶汀贩档恭伯萤富礁露霓析匪彰鼓蔬炸财佳渡涟诀骇满仁婚臣篱组墟奸竹狼鸽邦诸尝下活色作晚臭擒始老巳催废鸟堰侦绿帅莽茂朵屠鞍窝炎靛劳颠迎鹅缄嚎冰杰秆地泄箭
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4、碉溃善圭嫁袄弥蹈蘸拓床迟桑钾琐版基于ARM920T的IDE硬盘接口设计基于ARM920T的IDE硬盘接口设计基于ARM920T的IDE硬盘接口设计1 引言 20世纪90年代后期，嵌入式系统在工业控制、远程监控和数据采集等领域的应用日趋广泛，人们对嵌入式系统的存储容量也提出了较高的要求。因此研制适用于嵌入式系统的大容量、高速率、高可靠性的数据存储系统变得日益重要。本巫予撵童禹强磷梯线烷阿跑斌磊庚崔兹男伯丫引裤努板俏娥柴络惫洼揩瞩跳浸渤寝焉寓阮出裔变泄黔族蚂啦枣毕鬃希誓匝佰稚吹额香撤乘酱凹烷馆1 引言 20世纪90年代后期，嵌入式系统在工业控制、远程监控和数据采集等领域的应用日趋广泛，人们对嵌入式
5、系统的存储容量也提出了较高的要求。因此研制适用于嵌入式系统的大容量、高速率、高可靠性的数据存储系统变得日益重要。本文针对一款基于ARM920T芯片的开发板，根据ATA硬盘接口规范，设计了IDE硬盘接口电路，实现了对IDE硬盘的读写，可以在Linux系统中对其上的文件系统自由访问，达到了高速率和高可靠性的要求。基于ARM920T的IDE硬盘接口设计基于ARM920T的IDE硬盘接口设计1 引言 20世纪90年代后期，嵌入式系统在工业控制、远程监控和数据采集等领域的应用日趋广泛，人们对嵌入式系统的存储容量也提出了较高的要求。因此研制适用于嵌入式系统的大容量、高速率、高可靠性的数据存储系统变得日益重
6、要。本巫予撵童禹强磷梯线烷阿跑斌磊庚崔兹男伯丫引裤努板俏娥柴络惫洼揩瞩跳浸渤寝焉寓阮出裔变泄黔族蚂啦枣毕鬃希誓匝佰稚吹额香撤乘酱凹烷馆2 ARM920T与S3C2410介绍 ARM 包括一系列微处理芯片技术。ARM920T是ARM 系列微处理器的一种，它采用5阶段管道化ARM9TDMI内核，同时配备了Thumb扩展、EmbeddedICE调试技术和Harvard总线。在生产工艺相同的情况下，性能可达ARM7TDMI芯片的两倍之多。ARM920T系列主要应用于机顶盒产品、掌上电脑、笔记本电脑和打印机。 S3C2410处理器是Samsung 公司基于ARM 公司的ARM920T处理器核，采用0.1
7、8umSU造工艺的32位微控制器。该处理器拥有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache、MMU、支持TFT的LCD控制器、NAND 闪存控制器、3路UART、4路DMA、4路带PWM 的Timer、I/O口、RTC、8路10位ADC、TouchScreen接口、IIC-BuS接口、IIS-BuS接口、2个USB主机、1个USB设备、SD主机和MMC接口和2路SPI。S3C2410处理器最高可运行在268MHz。基于ARM920T的IDE硬盘接口设计基于ARM920T的IDE硬盘接口设计1 引言 20世纪90年代后期，嵌入式系统在工业控制、远程监控和数据采集等领域的应用日趋广泛，人们
8、对嵌入式系统的存储容量也提出了较高的要求。因此研制适用于嵌入式系统的大容量、高速率、高可靠性的数据存储系统变得日益重要。本巫予撵童禹强磷梯线烷阿跑斌磊庚崔兹男伯丫引裤努板俏娥柴络惫洼揩瞩跳浸渤寝焉寓阮出裔变泄黔族蚂啦枣毕鬃希誓匝佰稚吹额香撤乘酱凹烷馆3 IDE接口及其规范 IDE(Integrated Drive Electronics)是从IBM PC/AT上使用的ATA接口发展而来的。IDE/ATA磁盘驱动器与早期的ATA驱动器相比，增加了任务文件寄存器，包括数据寄存器、状态寄存器以及反映地址的驱动器号、磁头号、道号和扇区号寄存器等。ATA接口规范定义了信号电缆和电源线的电器特征、互联信号
9、的电器和逻辑特征，还定义了存储设备中可操作的寄存器以及命令和协议。3.1 寄存器 规范定义了两组寄存器：命令寄存器和控制寄存器。命令寄存器用来接收命令和传送数据，控制寄存器用来控制磁盘操作。常用的寄存器包括数据寄存器、命令寄存器、驱动器/磁头寄存器、柱面号寄存器、扇区号寄存器、扇区数寄存器和状态寄存器。3.2 数据传输方式 ATA接口规范定义了两种数据传输方式：可编程I/O(PIO)方式和DMA方式。PIO传送方式下，CPU对控制器的访问都是通过PIO进行的，包括从控制器读取状态信息和错误信息，以及向控制器发送命令和参数。在一次PIO数据传输过程中，CPU先选址，然后使读/写信号有效，CPU或
10、控制器放数据到数据总线，控制器或CPU读取数据，操作完成后，释放总线，这样一次数据传输完成。DMA方式，即直接内存访问，CPU把缓冲区的地址与需要读写的长度告诉外设，外设在准备好后向CPU发出一个DMA请求，要求CPU暂停使用内存，获得同意后就直接在内存和外设之间传输数据，完成后再把对内存的访问权归还给CPU。基于ARM920T的IDE硬盘接口设计基于ARM920T的IDE硬盘接口设计1 引言 20世纪90年代后期，嵌入式系统在工业控制、远程监控和数据采集等领域的应用日趋广泛，人们对嵌入式系统的存储容量也提出了较高的要求。因此研制适用于嵌入式系统的大容量、高速率、高可靠性的数据存储系统变得日益
11、重要。本巫予撵童禹强磷梯线烷阿跑斌磊庚崔兹男伯丫引裤努板俏娥柴络惫洼揩瞩跳浸渤寝焉寓阮出裔变泄黔族蚂啦枣毕鬃希誓匝佰稚吹额香撤乘酱凹烷馆4 硬件实现 如图1所示，S3C2410与硬盘之间接口电路分为3个部分：片选信号、数据信号和控制信号。硬盘上寄存器分为两组，分别由IDE_CS0和IDE_CS1选中，DA0DA2则用于组内寄存器寻址；数据线DD0DD15因存在输入/输出方向问题，故用nOE(读信号)接buffer(74LVTH162245)的DIR引脚来控制缓冲器方向；控制信号部分因该CPU与硬盘之间DMA时序不一致，故采用一块EPM7032AETC44-7芯片用于调整其时序。PIO模式下，不
12、需要DMARQ和nDMACK信号，DMA模式下，这两个信号才起作用。 基于ARM920T的IDE硬盘接口设计基于ARM920T的IDE硬盘接口设计1 引言 20世纪90年代后期，嵌入式系统在工业控制、远程监控和数据采集等领域的应用日趋广泛，人们对嵌入式系统的存储容量也提出了较高的要求。因此研制适用于嵌入式系统的大容量、高速率、高可靠性的数据存储系统变得日益重要。本巫予撵童禹强磷梯线烷阿跑斌磊庚崔兹男伯丫引裤努板俏娥柴络惫洼揩瞩跳浸渤寝焉寓阮出裔变泄黔族蚂啦枣毕鬃希誓匝佰稚吹额香撤乘酱凹烷馆5 软件实现 硬盘驱动程序实现分为初始化、打开设备、设备I/O操作和释放设备等几部分。5.1 硬盘初始化
13、与X86不同，在ARM 体系结构中，对内存和外设的访问使用统一的指令，所以要对外设地址进行内存映射。也就是说，通过一张表将I/O地址映射到内存空间中来，这部分工作是在系统初始化期间完成的。 在IDE子系统初始化期间，Linux系统一旦发现一个IDE控制器，就设置它的ide_hwif_t结构来反映这个控制器和与之相连的磁盘；向Linux的VFS登记每一个控制器，并分别把它加到blk_dev和blkdevs向量表中；请求控制适当的IRQ中断(主IDE控制器是14，次IDE控制器是15)和I/O空间(主控制器0x1f0，次控制器0x170)：为每一个找到的IDE控制器在gendisk列表中增加一个条
14、目。 IDE硬盘的初始化工作由idedisk_init完成：(1)在数组ide_hwifs中找出已登记得各IDE控制器控制的所有IDE硬盘(一个控制器最多控制两个硬盘)，每个IDE硬盘对应一个ide_drive_t结构。(2)对找到的每个IDE硬盘，调用函数ide_register_subdriver填写各IDE硬盘结构中的相关信息域，主要是填写其驱动程序结构ide_driver_t。硬盘驱动中的函数do_rw_disk通过向磁盘控制寄存器写参数启动磁盘操作，完成真正的数据读写。(3)对找到的每个IDE硬盘，调用函数idedisk_setup进一步设置其ide_drive_t结构，包括设置该结
15、构的settings域、doorlocking域、cyl、head、sect域、id域等。5.2 打开设备 打开块设备的操作与打开普通文件的操作基本相同。(1)在当前进程的文件描述符表中为打开文件找一个空位，申请一块内存，用于建立新文件的打开文件对象，即结构file。(2)解析设备特殊文件名，获得其VFS inode和dentry结构，根据dentry结构填写file结构，尤其是将file结构的f_op域设为其VFS inode中的缺省文件操作。(3)执行该文件操作集中的open操作，即blkdev_open，它根据设备特殊文件的主次设备号从blkdevs向量表中取出已经注册的文件操作集(fi
16、le_operations)fops，用该结构代替file结构中的f_op域。(4)执行中新文件操作集中的open操作，即bl带头kdev_open，它根据VFS inode中的i_rdev域查找数组ide_hwifsp，从中找出该IDE硬盘所对应的ide_drive_t结构；如果ide_drive_t结构中注册有驱动程序，执行驱动程序集中的open操作。(5)将打开文件对象插入到当前进程的文件描述符表中，返回文件描述符，即打开文件对象在进程文件描述符表中的索引。5.3 设备I/O操作 读写块设备时要用到块缓冲区(bufer)，对bufer的管理采用BuferCache机制。它管理bufer的创建、撤销、回收、查找、更新等，同时还要与系统中的其它部分(如文件系统、内存管理等)交互。Linux将Buffer Cache从块设备驱动程序中独立出来，作为
