硬盘存储在单片机上的应用  2012/3/1

  摘 要：本文介绍了通用硬盘在8031系列单片机上的应用,介绍了硬盘的接口信号与协议,硬盘寄存器组,与8031单片机的硬件接口及对硬盘读写的软件。
   关键词：硬盘;8031单片机;ATA命令集
8031系列单片机是应用非常广泛的CPU,但随着控制领域不断智能化和复杂化,程序与数据空间可能远远大于64K字节的限制。在8031系列单片机上扩展硬盘接口,使存储容量只受到硬盘容量的限制,可以达到Gbyte级的容量。在需要大容量存储的应用场合,如数据库、图像处理、采样分析等场合,有着广泛的应用。

一、基本知识
1．IDE接口
在PC上,硬盘通过IDE40芯的扁平非屏蔽电缆与主板连接,数据和命令在其上异步传输。详细的信号描述请参照Information Technology -AT Attachment with Packet Interface - 6(ATA/ATAPI-6)协议。
2． 硬盘寄存器描述
与硬盘通信是通过IO寄存器来完成的,访问硬盘上的寄存器是由CS0FX,CS3FX,A2,A1,A0来译码完成的。硬盘的寄存器分为命令寄存器组和控制寄存器组。
参照图1,详细说明如下：
1） 数据寄存器,在CS3FX为高电平,CS0FX,A2,A1,A0为低电平时选通,其地址为0x8000。单片机通过读写该寄存器与硬盘交互数据。
2） 错误信息寄存器,在CS3FX,A0为高电平,CS0FX,A2,A1为低电平时选通,其地址为0x8001。该寄存器为只读,寄存器位如置1代表不同的错误信息。
3） 属性寄存器,在CS3FX,A0为高电平,CS0FX,A2,A1为低电平时选通,其地址为0x8001。该寄存器为只写,对该寄存器的操作可使硬盘工作在不同的模式。由于8031单片机为8位的数据总线,而硬盘默认为16位IO,需要对属性寄存器写0x01,使其工作在8位总线模式。
4） 扇区数目寄存器,在CS3FX,A1为高电平,CS0FX,A2,A0为低电平时选通,其地址为0x8002。其值表示需对硬盘读写的扇区数目,注意对硬盘的操作都是以扇区位单位,每个扇区包含512个字节,即每次对硬盘的数据读写都是512个字节的倍数。
5）LBA低8位地址寄存器,在CS3FX,A1,A0为高电平,CS0FX,A2为低电平时选通,其地址为0x8003。本文中对硬盘的操作是以LBA模式进行,即硬盘上的存储扇区映射成连续的逻辑块地址。要使能LBA模式,需要对模式寄存器的第6位置1。
6） LBA 地址8－15位寄存器,在CS3FX,A2为高电平,CS0FX,A1,A0为低电平时选通,其地址为0x8004。LBA地址共28位表示。
7） LBA 地址16－23位寄存器,在CS3FX,A2,A0为高电平,CS0FX,A1为低电平时选通,其地址为0x8005。
8） 模式寄存器,在CS3FX,A2,A1为高电平,CS0FX,A0为低电平时选通,参照原理图1,其地址为0x8006。其低4位为LBA地址的24