基于S3C2410處理器的IDE硬盤接口設(shè)計(jì).doc

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1、基于S3C2410處理器的IDE硬盤接口設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)任務(wù)在學(xué)習(xí)了接口技術(shù)這門課后，基于對(duì)課堂的知識(shí)的理解，加上自己查閱的一些資料。對(duì)S3C2410處理器做了一些了解，尤其是IDE硬盤接口，作為適用于嵌入式系統(tǒng)的大容量、高速率、高可靠性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，它的重要性不用明說(shuō)。在這次論文中主要完成以下任務(wù)：1.對(duì)S3C2410處理器的概述；2.對(duì)IDE硬盤接口的概述；3.完成原理圖和硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明；4.完成軟件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)；5.給出應(yīng)用示例。其中應(yīng)用示例由于現(xiàn)在還在學(xué)習(xí)中，所以借鑒他人的示例進(jìn)行解讀和學(xué)習(xí)，并嘗試加入自己的創(chuàng)新。2S3C2410處理器S3C2410處理器是Sa

2、msung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，采用0.18um制造工藝的32位微控制器。該處理器擁有：獨(dú)立的16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的Timer，I/O口，RTC，8路10位ADC，TouchScreen接口，IIC-BUS接口，IIS-BUS接口，2個(gè)USB主機(jī)，1個(gè)USB設(shè)備，SD主機(jī)和MMC接口，2路SPI。S3C2410處理器最高可運(yùn)行在203MHz。ARM包括一系列微處理芯片技術(shù)。ARM920T是ARM系列微處理器的一種，ARM920

3、T的32位微處理器結(jié)構(gòu)帶有一個(gè)5階管線，可以極低的功耗提供優(yōu)異的性能。16K指令高速緩存和16K數(shù)據(jù)高速緩存可為現(xiàn)有的程序和數(shù)據(jù)提供零等待時(shí)間，或者也可被鎖定，以確保對(duì)關(guān)鍵指令和數(shù)據(jù)的無(wú)延遲存取。ARM920T的單/雙精度整數(shù)及浮點(diǎn)運(yùn)算能力。當(dāng)對(duì)數(shù)字音頻和視頻格式進(jìn)行編碼、執(zhí)行工業(yè)控制運(yùn)算以及其它運(yùn)算密集型計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能時(shí)，該協(xié)處理器可具有高速精確計(jì)算能力。同時(shí)配備了Thumb擴(kuò)展、EmbeddedICE調(diào)試技術(shù)和Harvard總線。在生產(chǎn)工藝相同的情況下，性能可達(dá)ARM7TDMI芯片的兩倍之多。ARM920T系列主要應(yīng)用于機(jī)頂盒產(chǎn)品、掌上電腦、筆記本電腦和打印

4、機(jī)。3IDE接口3.1IDE接口基本概況IDE的英文全稱為“IntegratedDriveElectronics”，即“電子集成驅(qū)動(dòng)器”，它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動(dòng)器。是現(xiàn)在普遍使用的外部接口，主要接硬盤和光驅(qū)。采用16位數(shù)據(jù)并行傳送方式，體積小，數(shù)據(jù)傳輸快。一個(gè)IDE接口只能接兩個(gè)外部設(shè)備?！“驯P體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?qiáng)，硬盤制造起來(lái)變得更容易，因?yàn)橛脖P生產(chǎn)廠商不需要再擔(dān)心自己的硬盤是否與其它廠商生產(chǎn)的控制器兼容。對(duì)用戶而言，硬盤安裝起來(lái)也更為方便。IDE這一接口技術(shù)從誕生

5、至今就一直在不斷發(fā)展，性能也不斷的提高，其擁有的價(jià)格低廉、兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)，為其造就了其它類型硬盤無(wú)法替代的地位。但其傳輸最大只能是133MB/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于串口的600MB/s的速度。IDE/ATA磁盤驅(qū)動(dòng)器與早期的ATA驅(qū)動(dòng)器相比，增加了任務(wù)文件寄存器，包括數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器以及反映地址的驅(qū)動(dòng)器號(hào)、磁頭號(hào)、道號(hào)和扇區(qū)號(hào)寄存器等。ATA接口規(guī)范定義了信號(hào)電纜和電源線的電器特征、互聯(lián)信號(hào)的電器和邏輯特征，還定義了存儲(chǔ)設(shè)備中可操作的寄存器以及命令和協(xié)議。3.2IDE接口的發(fā)展和作用早期的IDE接口有兩種傳輸模式，一個(gè)是PIO（ProgrammingI/O）模式，另一個(gè)

6、是DMA（DirectMemoryAccess）。雖然DMA模式系統(tǒng)資源占用少，但需要額外的驅(qū)動(dòng)程序或設(shè)置，因此被接受的程度比較低。后來(lái)在對(duì)速度要求愈來(lái)愈高的情況下，DMA模式由于執(zhí)行效率較好，操作系統(tǒng)開(kāi)始直接支持，而且廠商更推出了愈來(lái)愈快的DMA模式傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)。而從英特爾的430TX芯片組開(kāi)始，就提供了對(duì)UltraDMA33的支持，提供了最大33MB/sec的的數(shù)據(jù)傳輸率，以后又很快發(fā)展到了ATA66，ATA100以及邁拓提出的ATA133標(biāo)準(zhǔn)，分別提供66MB/sec，100MB/sec以及133MB/sec的最大數(shù)據(jù)傳輸率。值得注意的是，邁拓提出的ATA13

7、3標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)能獲得業(yè)界的廣泛支持，硬盤廠商中只有邁拓自己才采用ATA133標(biāo)準(zhǔn)，而日立（IBM），希捷和西部數(shù)據(jù)則都采用ATA100標(biāo)準(zhǔn)，芯片組廠商中也只有VIA，SIS，ALi以及nViidia對(duì)次標(biāo)準(zhǔn)提供支持，芯片組廠商中英特爾則只支持ATA100標(biāo)準(zhǔn)。3.3寄存器規(guī)范定義了兩組寄存器：命令寄存器和控制寄存器。命令寄存器用來(lái)接收命令和傳送數(shù)據(jù)，控制寄存器用來(lái)控制磁盤操作。常用的寄存器包括數(shù)據(jù)寄存器、命令寄存器、驅(qū)動(dòng)器/磁頭寄存器、柱面號(hào)寄存器、扇區(qū)號(hào)寄存器、扇區(qū)數(shù)寄存器和狀態(tài)寄存器。3.4數(shù)據(jù)傳輸方式ATA接口規(guī)范定義了兩種數(shù)據(jù)傳輸方式：可編程I/O(PIO)