如何使用ARM920T微處理器進行IDE硬盤接口的設(shè)計與實現(xiàn)

　　為了在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)對IDE 硬盤的讀寫， 介紹了基于ARM920T 處理器的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了系統(tǒng)與IDE硬盤的接口電路，分析并改造了Linux 操作系統(tǒng)下的硬盤驅(qū)動，最終在S3C2410 開發(fā)板上實現(xiàn)了對硬盤的穩(wěn)定快速的讀寫。

　　20 世紀(jì)90 年代后期，嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制、遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，人們對嵌入式系統(tǒng)的存儲容量也提出了較高的要求。因此研制適用于嵌入式系統(tǒng)的大容量、高速率、高可靠性的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)變得日益重要。本文針對一款基于ARM920T 芯片的開發(fā)板，根據(jù)ATA 硬盤接口規(guī)范，設(shè)計了IDE 硬盤接口電路，實現(xiàn)了對IDE 硬盤的讀寫，可以在Linux 系統(tǒng)中對其上的文件系統(tǒng)自由訪問，達到了高速率和高可靠性的要求。

　　ARM920T 與S3C2410 介紹

　　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，它采用5 階段管道化ARM9TDMI 內(nèi)核，同時配備了Thumb 擴展、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ARM7TDMI 芯片的兩倍之多。ARM920T 系列主要應(yīng)用于機頂盒產(chǎn)品、掌上電腦、筆記本電腦和打印機。

　　S3C2410 處理器是Samsung 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、Touch Screen 接口、IIC-BUS 接口、IIS-BUS 接口、2 個USB主機、1 個USB設(shè)備、SD主機和MMC接口和2 路SPI。S3C2410處理器最高可運行在268MHz。

　　IDE 接口及其規(guī)范

　　IDE（Integrated Drive Electronics）是從IBMPC/AT 上使用的ATA 接口發(fā)展而來的。IDE/ATA 磁盤驅(qū)動器與早期的ATA 驅(qū)動器相比，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)動器號、磁頭號、道號和扇區(qū)號寄存器等。ATA 接口規(guī)范定義了信號電纜和電源線的電器特征、互聯(lián)信號的電器和邏輯特征，還定義了存儲設(shè)備中可操作的寄存器以及命令和協(xié)議。

　　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。命令寄存器用來接收命令和傳送數(shù)據(jù)，控制寄存器用來控制磁盤操作。常用的寄存器包括數(shù)據(jù)寄存器、命令寄存器、驅(qū)動器/磁頭寄存器、柱面號寄存器、扇區(qū)號寄存器、扇區(qū)數(shù)寄存器和狀態(tài)寄存器。

　　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）方式和DMA 方式。PIO 傳送方式下，CPU 對控制器的訪問都是通過PIO進行的，包括從控制器讀取狀態(tài)信息和錯誤信息，以及向控制器發(fā)送命令和參數(shù)。在一次PIO數(shù)據(jù)傳輸過程中，CPU 先選址，然后使讀/寫信號有效，CPU 或控制器放數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)總線，控制器或CPU 讀取數(shù)據(jù)，操作完成后，釋放總線，這樣一次數(shù)據(jù)傳輸完成。DMA 方式，即直接內(nèi)存訪問，CPU把緩沖區(qū)的地址與需要讀寫的長度告訴外設(shè)，外設(shè)在準(zhǔn)備好后向CPU 發(fā)出一個DMA請求，要求CPU暫停使用內(nèi)存，獲得同意后就直接在內(nèi)存和外設(shè)之間傳輸數(shù)據(jù)，完成后再把對內(nèi)存的訪問權(quán)歸還給CPU。