本應(yīng)用筆記說明如何使用I2C I/O擴(kuò)展器將CF卡連接到微控制器的I2C接口。解釋了用于讀取和寫入數(shù)據(jù)的軟件命令。MAX7311 I/O端口擴(kuò)展器用于設(shè)計(jì)電路。

數(shù)據(jù)記錄通常需要大量內(nèi)存來存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，尤其是在監(jiān)控通道數(shù)量很大的情況下。更復(fù)雜的是，小型微控制器的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM和EEPROM）有限，并且缺少地址和數(shù)據(jù)端口，這通常妨礙了外部存儲(chǔ)器的添加。圖1電路使用16位I2C I/O擴(kuò)展器（U1，MAX7311）將緊湊型閃存（CF）卡連接到微控制器的I2C接口。I2C接口是一個(gè)合理的選擇，因?yàn)樵S多電路已經(jīng)使用它來連接外部ADC、DAC、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和其他元件。

圖1.該電路采用16位I/O擴(kuò)展器（MAX7311）將緊湊型閃存連接器連接到微控制器的I2C總線。

CF 卡以內(nèi)存映射模式通過 8 位寬的數(shù)據(jù)總線進(jìn)行控制。MAX7311的端口1（I/O線0–7）連接到CF卡的數(shù)據(jù)總線;端口 2 連接到地址和控制信號(hào)。CF卡的數(shù)據(jù)寄存器可以使用端口1的輸入和輸出寄存器進(jìn)行讀寫。端口 2 尋址正確的寄存器并生成讀寫信號(hào)。

要寫入特定寄存器，首先將數(shù)據(jù)寫入配置為輸出的端口 1。接下來，使用相同的數(shù)據(jù)連續(xù)三次寫入端口 2，WR 除外N通過從 1 到 0 切換到 1 來生成寫入信號(hào)的 PIN。地址位 A2–A0 指示要寫入的寄存器。CE 低，而 RDN為高啟用 CF 卡。類似的過程允許您從特定的寄存器讀取。端口 1 用作輸入端口，在三次寫入端口 2 后讀取，其中 RDNPIN 通過從 1 到 0 切換到 1 來生成讀取信號(hào)。三次寫入后，電路讀取端口 1 并使數(shù)據(jù)可用。這三個(gè)地址位允許您讀取、寫入和尋址八個(gè)內(nèi)部寄存器：

寄存器0x00用于主機(jī)和CF卡之間的數(shù)據(jù)交換。寄存器0x03、0x04、0x05和0x06用于指定讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)的磁道。每個(gè)軌道包含 512 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。處理器通過寫入命令寄存器來指示讀/寫磁道和其他功能。您可以讀取狀態(tài)和錯(cuò)誤寄存器以獲取狀態(tài)（忙、數(shù)據(jù)就緒等）和錯(cuò)誤條件。

端口 2（I/O 10 和 11）上的兩個(gè)未使用的引腳可用于驅(qū)動(dòng)顯示電路活動(dòng)的 LED，或讀取指示處理器使用或不使用卡的跳線（由用戶設(shè)置）。如果第二個(gè)CF卡與第二個(gè)MAX7311連接，處理器可以從一個(gè)卡切換到下一個(gè)卡;用戶可以拔下卡并處理其上的數(shù)據(jù)，而不會(huì)干擾數(shù)據(jù)記錄過程。使用特殊的 CF 連接器時(shí)，該卡可熱插拔。在這種情況下，MAX7311的中斷輸出應(yīng)連接到微控制器上的中斷輸入。因此，通過放置或移除跳線產(chǎn)生的中斷可用于觸發(fā)處理器切換到另一張卡。

軟件

兩個(gè)I2C功能使微控制器能夠讀寫。如果它具有硬件I2C接口，則功能可以非常簡單。首先，讀取和寫入MAX7311端口需要兩個(gè)功能：

Write_MAX7311（slv，prt，dat）此過程啟動(dòng)I2C總線，將數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送到MAX7311上具有從地址slv的PRT端口。

Read_MAX7311（SLV，PRT）此過程啟動(dòng)I2C總線，從MAX7311端口prt讀取數(shù)據(jù)字節(jié)，從地址為slv。

上述函數(shù)用于創(chuàng)建另外兩個(gè)函數(shù)，它們讀取和寫入 CF 卡寄存器：

Write_CF_REG（注冊(cè)，dat）此過程使用 Write_MAX7311 將數(shù)據(jù) dat 放在端口 1 上。相同的過程用于將寄存器地址reg與其他控制信號(hào)一起放置在端口2上。寫入執(zhí)行三次（切換 WRN） 以生成寫入信號(hào)。

Read_CF_REG（注冊(cè)）此過程使用Write_MAX7311對(duì)CF卡寄存器進(jìn)行尋址并生成讀取信號(hào)。然后，Read_MAX7311過程從寄存器讀取數(shù)據(jù)。

可用于讀取和寫入卡寄存器的函數(shù)現(xiàn)在可用于創(chuàng)建訪問 CF 卡扇區(qū)的函數(shù)：

Write_CF（cyl,head,sec）此過程使用Write_CF_REG在寫入操作中指定目標(biāo)柱面、缸蓋和扇區(qū)（寄存器0x03到0x06）。然后，通過將0x30寫入命令寄存器來配置CF卡進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入。然后執(zhí)行 512 次Write_CF_REG，將數(shù)據(jù)（存儲(chǔ)在全局?jǐn)?shù)組中）寫入數(shù)據(jù)寄存器。CF 卡會(huì)自動(dòng)將此數(shù)據(jù)添加到當(dāng)前軌道。

Read_CF（cyl,head,sec）此過程使用 Write_CF_REG 在讀取操作中指定目標(biāo)柱面、缸蓋和扇區(qū)。然后，通過將0x20寫入命令寄存器來配置CF卡進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。然后執(zhí)行 512 次Read_CF_REG，通過數(shù)據(jù)寄存器從軌道讀取所有 512 個(gè)字節(jié)，并將數(shù)據(jù)放入全局?jǐn)?shù)組中。

如果微控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)器太小，無法存儲(chǔ) 512 字節(jié)的數(shù)據(jù)，則可以從進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的環(huán)路中寫入扇區(qū)。也就是說，在接收到每個(gè)新的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)后，其值可以直接寫入CF卡。

審核編輯：郭婷