CF卡在手机测试系统中的应用

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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

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。
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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

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