文档介绍：基于S3C2410处理器的IDE硬盘接口设计
1设计任务
在学习了接口技术这门课后,基于对课堂的知识的理解,加上自己查阅的一些资料。对S3C2410处理器做了一些了解,尤其是IDE硬盘接口,作为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,它的重要性不用明说。在这次论文中主要完成以下任务:
对S3C2410处理器的概述;
对IDE硬盘接口的概述;
完成原理图和硬件设计说明;
完成软件设计和驱动设计;
给出应用示例。
其中应用示例由于现在还在学习中,所以借鉴他人的示例进行解读和学习,并尝试加入自己的创新。
2 S3C2410处理器
S3C2410处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核,。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,Touch Screen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,2路SPI。S3C2410处理器最高可运行在203MHz。
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,ARM920T 的32位微处理器结构带有一个5阶管线,可以极低的功耗提供优异的性能。 16K指令高速缓存和16K数据高速缓存可为现有的程序和数据提供零等待时间,或者也可被锁定,以确保对关键指令和数据的无延迟存取。ARM920T的单/双精度整数及浮点运算能力。当对数字音频和视频格式进行编码、执行工业控制运算以及其它运算密集型计算和数据处理功能时,该协处理器可具有高速精确计算能力。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。
3 IDE接口
IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。是现在普遍使用的外部接口,主要接硬盘和光驱。采用16位数据并行传送方式,体积小,数据传输快。一个IDE接口只能接两个外部设备。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。但其传输最大只能是133MB/s,远远低于串口的600MB/s的速度。
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。
早期的IDE接口有两种传输模式,一个是PIO(Programming I/O)模式,另一个是DMA(Direct Memory Access)。虽然DMA模式系统资源占用少,但需要额外的驱动程序或设置,因此被接受的程度比较低。
后来在对速度要求愈来愈高的情况下,DMA模式由于执行效率较好,操作系统开始直接支持,而且厂商更推出了愈来愈快的DMA模式传输速度标准。而从英特尔的430TX芯片组开始,就提供了对Ultra DMA 33的支持,提供了最大33MB/sec的的数据传输率,以后又很快发展到了ATA 66,ATA 100以及迈拓提出的ATA 133标准,分别提供66MB/sec,100MB/sec以及133MB/sec的最大数据传输率。值得注意的是,迈拓提出的ATA 133标准并没能获得业界的广泛支持,硬盘厂商中只有迈拓自己才采用ATA 133标准,而日立(
IBM),希捷和西部数据则都采用ATA 100标准,芯片组厂商中也只有VIA,SIS,ALi以及nViidia对次标准提供支持,芯片组厂商中英特尔则只支持ATA 100标准。
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