专利名称：能够降低控制器缓存资源的cf卡的快速数据读写控制方法
技术领域：
本发明涉及一种CF卡的数据读写控制方法。
背景技术：
CF卡作为一种非易失的固态数据存储装置，在数据存储方面有着诸多优点(l) 容量大，单片容量可达32GB，理论上最大为128GB ;(2)数据传输速率高，在Ultra DMA 4、 Ultra DMA 5禾P Ultra DMA 6模式下，数据传输的峰值速度分别为66MB/s， 100MB/s和 132MB/s ; (3)体积小，CF-I型CF卡的体积为42. 8mmX36. 4mmX3. 3mm。目前，CF卡主要应 用在高速大容量的数据存储，如高速相机、工控领域等。在这些应用中，均要求对CF卡实现 最高的读/写速率，以达到高速数据存储的目的。 CF卡的读/写是以扇区为单位，l扇区包含512Bytes。外部控制器对CF卡进行读 写操作时，每次申请读写的扇区数为1 256扇区。申请的扇区数越多，CF卡的数据总线 利用率就越高，读写速度也就越快。为了达到最高的数据传输(读/写)速率，外部控制器 每次申请的扇区数为256个。 外部控制器在写CF卡时，首先要把待写入CF卡的数据放在数据缓冲区内，等数据 缓冲区中的数据大于或等于256扇区(128kB)时，向CF卡申请写256扇区。当CF卡给出 允许写信号后，外部控制器把缓冲区中的数据全部写入CF卡中。写完后即可进行下一次申 请。 读CF卡和写CF卡类似，当外部缓冲器的空间大于或等于128kB时，控制器向CF 卡申请读256扇区数据，当CF卡给出允许读信号后，控制器将256扇区数据读到缓存区内 做后续处理。 以FPGA控制CF卡的数据传输为例，CF卡写操作的流程图如
图1所示，其中的数 据缓冲器用FPGA内部的FIFO。读CF卡的流程和写CF卡的流程类似。当向CF卡申请写 256扇区时，主控制器必须为写操作预留容量128kB(256扇区)的FIFO。在读操作时为了 达到最大的读取速度，同样要预留128kB的FIFO。这样需要FPGA至少要提供256kB的存储 资源。对于价格昂贵的高端FPGA，其内部的存储资源可以达到或超过256kB。但价格相对 便宜的低端FPGA，其内部存储资源一般在几kBytes到几十kBytes之间，无法达到最高读写 速度时所要求的256kB。减少每次向CF卡申请的扇区数会降低对存储资源的要求，但这样 会降低对CF卡的读写速度。虽然可以在低端FPGA(或其他控制器)的外部扩展一定存储 器，使总存储容量大于或等于256kB，但是势必会提高设计成本，延长设计周期，同时也会使 控制逻辑变得复杂。
发明内容
本发明是为了解决CF卡进行高速数据读写时对控制器缓存资源的要求高的问 题，从而提出一种能够降低控制器缓存资源的CF卡的快速数据读写控制方法。
步骤一、外部控制器检测数据读写指令；
步骤二、外部控制器判断检测到的数据读写指令是否是向CF卡写入数据的指令，
如果判断结果为是，则执行步骤二二 ；否则执行步骤二一 ； 步骤二一、外部控制器判断检测到的数据读写指令是否是读取CF卡内的数据的
指令，如果判断结果为是，则执行步骤二一一 ；如果判断结果为否，则返回执行步骤一 ； 步骤二一一、外部控制器向CF卡申请读取256扇区数据； 步骤二一二、初始化变量N，使N = 0 ; 步骤二一三、外部控制器读取数据缓存器剩余空间； 步骤二一四、外部控制器判断数据缓存器剩余空间是否大于1扇区；如果判断结 果为是，则执行步骤二一五，如果判断结果为否，则返回执行步骤二一三；
是，则执行
存器中；
骤二一九
果否，则返
否，则执行
区； 步骤二二六、判断变量N是否大于或等于256，如果判断结果为是，则执行步骤 二二七；如果判断结果为否，则执行步骤二二二 ； 步骤二二七、外部控制器是否给出停止信号，如果是，则返回执行步骤一；如果否， 则执行步骤二二。 所述外部控制器为FPGA ;数据缓存器为FPGA内部的FIF0。 结合图l，对比现有CF卡的数据传输控制方法，说明本发明的工作原理 分析图1中所示的CF卡写操作控制流程，虽然每次向CF卡申请写256扇区的数
步骤二一五、外部控制器读取CF卡状态；
步骤二一六、判断CF卡的状态是否准备好发送1个扇区的数据；如果判断结果为
步骤二一七；如果判断结果为否，则返回执行步骤二一五； 步骤二一七、使N = N+l ，外部控制器读取CF卡的第N个扇区的数据并写入数据缓
步骤二一八、判断变量N的值是否大于或等于256，如果判断结果为是，则执行步
如果判断结果为否，则返回执行步骤二一三； 步骤二一九、外部控制器是否给出停止读取信号；如果是，则返回执行步骤一 ；如
回执行步骤二一一； 步骤二二、外部控制器向CF卡申请写256扇区的数据； 步骤二二一、初始化变量N，使N = 0 ;
步骤二二二、外部控制器将1扇区的数据送入数据缓存器中； 步骤二二三、外部控制器读取CF卡状态；
步骤二二四、CF卡是否准备好接收1扇区数据；如果是，则执行步骤二二五；如果 步骤二二三；
步骤二二五、使N = N+l，外部控制器将数据缓存器中的数据写入CF卡的第N个扇据，当CF卡允许外部控制器进行写操作后，控制器实际上每次只向CF卡写入1扇区数据， 当写完1扇区数据后有一段时间不向CF中写数据，在这段时间中需要判断CF卡是否可以 接收下一扇区数据。当CF卡可以接收下一扇区数据后，主控制器会向CF卡再次写入l扇 区数据。如此循环，直到将申请的256扇区数据全部写完。之后控制器可继续向CF卡申请 写256扇区的数据。 从上述分析中可以看出，进行每次向CF卡申请写256扇区数据，但这256扇区数 据并不是一次写完，而实际上是分256次写完。根据上述这个特点，提出了改进的CF卡读 写控制方法，改进的读写方法如图2所示。 在改进的方法中，为了不影响读写速度，每次仍旧向CF卡申请256扇区的数据。但 每次不是等到FIFO中的数据量到256扇区时才开始写CF卡，而是当FIFO中的数据量到1 扇区时，就开始写CF卡。写完1扇区数据后，先判断FIFO中的数据量是否再次到1扇区， 当所述数据量到达1扇区后，同样判断CF卡是否可接收1扇区数据，然后将FIFO中的1扇 区数据写入CF卡中。如此循环，当申请的256扇区数据全部写入CF卡后，控制器可以向CF 卡提出下一次申请。 和传统的CF卡读写控制方法相比，改进的方法把对存储资源的要求从原来的 256kB降低到lkB，很大程度上减少了对控制器存储资源的要求，使得内部存储资源较少的 控制器同样可以实现与CF卡之间的高速数据传输。
权利要求
能够降低控制器缓存资源的CF卡的快速数据读写控制方法，其特征是它的具体过程为步骤一、外部控制器检测数据读写指令；步骤二、外部控制器判断检测到的数据读写指令是否是向CF卡写入数据的指令，如果判断结果为是，则执行步骤二二；否则执行步骤二一；步骤二一、外部控制器判断检测到的数据读写指令是否是读取CF卡内的数据的指令，如果判断结果为是，则执行步骤二一一；如果判断结果为否，则返回执行步骤一；步骤二一一、外部控制器向CF卡申请读取256扇区数据；步骤二一二、初始化变量N，使N＝0；步骤二一三、外部控制器读取数据缓存器剩余空间；步骤二一四、外部控制器判断数据缓存器剩余空间是否大于1扇区；如果判断结果为是，则执行步骤二一五，如果判断结果为否，则返回执行步骤二一三；步骤二一五、外部控制器读取CF卡状态；步骤二一六、判断CF卡的状态是否准备好发送1个扇区的数据；如果判断结果为是，则执行步骤二一七；如果判断结果为否，则返回执行步骤二一五；步骤二一七、使N＝N+1，外部控制器读取CF卡的第N个扇区的数据并写入数据缓存器中；步骤二一八、判断变量N的值是否大于或等于256，如果判断结果为是，则执行步骤二一九；如果判断结果为否，则返回执行步骤二一三；步骤二一九、外部控制器是否给出停止读取信号；如果是，则返回执行步骤一；如果否，则返回执行步骤二一一；步骤二二、外部控制器向CF卡申请写256扇区的数据；步骤二二一、初始化变量N，使N＝0；步骤二二二、外部控制器将1扇区的数据送入数据缓存器中；步骤二二三、外部控制器读取CF卡状态；步骤二二四、CF卡是否准备好接收1扇区数据；如果是，则执行步骤二二五；如果否，则执行步骤二二三；步骤二二五、使N＝N+1，外部控制器将数据缓存器中的数据写入CF卡的第N个扇区；步骤二二六、判断变量N是否大于或等于256，如果判断结果为是，则执行步骤二二七；如果判断结果为否，则执行步骤二二二；步骤二二七、外部控制器是否给出停止信号，如果是，则返回执行步骤一；如果否，则执行步骤二二。
2. 根据权利要求1所述的能够降低控制器缓存资源的CF卡的快速数据读写控制方法， 其特征在于外部控制器为FPGA ;数据缓存器为FPGA内部的FIFO缓存器。
全文摘要
能够降低控制器缓存资源的CF卡的快速数据读写控制方法，它涉及一种CF卡的数据读写控制方法。它解决了CF卡进行高速数据读写时对控制器缓存资源的要求高的问题。其方法的写操作在向CF卡申请写256扇区数据后，每当数据缓存器中的数据量达到1扇区时，就开始写CF卡，直到申请到的CF卡内的256个扇区写满后结束一次写操作；本方法的读操作在向CF卡申请读256扇区数据后，每次从CF卡中读取1扇区的数据存入数据缓存器，直至CF卡内的256扇区的数据全部读完后结束一次读操作。本发明适用于快速数据读写的场合，如高速相机、工控等领域。
文档编号G06F3/08GK101751235SQ200910309970
公开日2010年6月23日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者乔立岩, 付宁, 吴江伟, 彭喜元, 徐红伟, 梁军 申请人:哈尔滨工业大学