摘要：本文介紹了CF卡和單片機接口的各種模式，比較了各種模式的利弊。給出了2種常用模式下的電路原理圖，簡要說明了IDE模式下存取工作的原理，闡述了映射存儲模式下CF卡的存取原理。
關鍵詞：CF卡；單片機；接口模式；讀寫扇區
1 前言
隨著計算機應用技術的飛速發展，移動存儲設備得到了廣泛的應用。其中CF(Compact Flash)卡以其價格低廉、體積小、存儲容量大、高速等優點在眾多移動存儲設備中被廣泛地應用于數碼相機、PDA和筆記本電腦等當前十分熱門的消費類電子產品中。并且CF卡在其他領域中也得到了廣泛的應用。本文所述內容就是通過8051單片機對CF卡進行讀寫。
2.CF卡的操作方式
CF卡的操作方式與計算機的硬盤操作方式類似，其扇區的尋址也有兩種方式：物理尋址(CHS)和邏輯尋址(LBA)，物理尋址使用柱面、磁頭和扇區號表示一個特定的扇區，起始扇區是0道、0頭、1區，接下來是2區等等，邏輯尋址將整個CF卡統一尋址。邏輯塊尋址和物理尋址的關系為：
LBA地址=(柱面號×磁頭數+磁頭號)×扇區數+扇區數一1
在實際使用過程中，用LBA地址進行尋址，可以大大簡化編程的工作量，避免柱面、磁頭和扇區之間的換算和切換，并且可以突破CHS對大容量的無法尋址的限制。
3.CF卡的文件管理
CF卡的文件管理系統和硬盤的文件管理是一樣的，他將CF卡的存儲空間分為五個部分：主引導記錄扇區(MBR)、DOS引導區(DBR)、文件分配表(FAT)、文件目錄表(FDT)和數據。
主引導記錄扇區(MBR)
主引導記錄扇區(MBR)在0柱面、0磁頭、1扇區。主引導記錄記錄磁盤最重要的結構信息。主引導記錄是硬磁盤作分區時建立的(Fdisk)。主引導記錄包括一小段執行代碼(主引導代碼)、磁盤特征和硬盤分區表。主引導記錄結束的兩個字節必須是引導自舉標記0x55AA。磁盤特征位于0x01B8, 指定磁盤操作系統。
DOS引導區(DBR)
DOS引導區(DBR)的起始扇區在0柱面、1磁頭、1扇區,磁盤的邏輯0扇區都稱為DOS引導扇區，又稱為BOOT區。它由以下5個部分組成：
跳轉指令，占用3個字節的跳轉指令將跳至引導代碼，其內容隨DOS版本變化。
廠商標識和DOS版本號。該部分總共占用8個字節，其內容隨DOS版本而不同。
BPB（BIOS Paramenter Block， BIOS參數塊）。BPB從第12字節起占用19個字節。
DOS引導程序。DOS引導程序既是占用480字節的BOOT代碼，負責完成DOS的3個系統文
件的裝入工作。這部分內容隨DOS版本不同而變化。
結束標志字，結束標志占用2個字節，其值為AA55。
BPB表中所記錄的有關參數，能幫助編程者確定磁盤的容量大小、文件分配表FAT的位置和大小、文件目錄表FDT的位置和大小。因此以FAT32分區格式為例討論BPB表的結構。
偏移量為0BH、0CH記錄每個扇區的字節數，0DH記錄每簇扇區數。0EH、OFH記錄保留扇區數，10H記錄FAT表的數目，15H磁盤介質描述符，18H每個磁道的扇區數，24H每個FAT表的扇區數，2CH～2FH根目錄起始號。
文件分配表(FATl)
文件分配表FAT(File Allocation Tabel)是文件管理系統用來給每個文件分配磁盤物理空間的表格，它告訴操作系統，文件存放在磁盤什么地方。文件分配表(FAT)有表標識和簇映射(舊稱表目)的集合組成。一個完全相同的鏡像副本連續存儲在主 FAT 表后。表標識符包括磁盤介質描述符( 1 字節)和填充字節, 總計占兩個簇的簇映射區域(這大概也就是 FAT 文件系統簇號由2開始的原因), 填充字節一般為 FF，FAT32 的填充字節中還包含"臟位", 即系統啟動時執行磁盤檢查(FAT-ChkDsk/NTFS-AutoChk)。FAT 簇映射中, 0000 表示空簇, FFFF 表示簇鏈結束, FFF7 表示壞簇, 其余值表示其后續簇的簇號。FAT12 和 FAT32 的存儲策略同 FAT16 類似, 例如 FAT12的結束簇為 FFF, FAT32 的壞簇為 0FFFFFF7 等(注意 FAT32 的高 4 位保留)。文件分配表(FAT2)是FAT1的完全備份。
