I2C接口將小型閃存卡連接到微控制器

本應用筆記說明如何使用I2C I/O擴展器將CF卡連接到微控制器的I2C接口。解釋了用于讀取和寫入數據的軟件命令。MAX7311 I/O端口擴展器用于設計電路。

數據記錄通常需要大量內存來存儲測量數據，尤其是在監控通道數量很大的情況下。更復雜的是，小型微控制器的內部數據存儲器（RAM和EEPROM）有限，并且缺少地址和數據端口，這通常妨礙了外部存儲器的添加。圖1電路使用16位I2C I/O擴展器（U1，MAX7311）將緊湊型閃存（CF）卡連接到微控制器的I2C接口。I2C接口是一個合理的選擇，因為許多電路已經使用它來連接外部ADC、DAC、實時時鐘和其他元件。

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

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

要寫入特定寄存器，首先將數據寫入配置為輸出的端口 1。接下來，使用相同的數據連續三次寫入端口 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。三次寫入后，電路讀取端口 1 并使數據可用。這三個地址位允許您讀取、寫入和尋址八個內部寄存器：

寄存器0x00用于主機和CF卡之間的數據交換。寄存器0x03、0x04、0x05和0x06用于指定讀取或寫入數據的磁道。每個軌道包含 512 個數據字節。處理器通過寫入命令寄存器來指示讀/寫磁道和其他功能。您可以讀取狀態和錯誤寄存器以獲取狀態（忙、數據就緒等）和錯誤條件。

端口 2（I/O 10 和 11）上的兩個未使用的引腳可用于驅動顯示電路活動的 LED，或讀取指示處理器使用或不使用卡的跳線（由用戶設置）。如果第二個CF卡與第二個MAX7311連接，處理器可以從一個卡切換到下一個卡;用戶可以拔下卡并處理其上的數據，而不會干擾數據記錄過程。使用特殊的 CF 連接器時，該卡可熱插拔。在這種情況下，MAX7311的中斷輸出應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生的中斷可用于觸發處理器切換到另一張卡。

軟件

兩個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端口需要兩個功能：

Write_MAX7311（slv，prt，dat）此過程啟動I2C總線，將數據字節數據發送到MAX7311上具有從地址slv的PRT端口。

Read_MAX7311（SLV，PRT）此過程啟動I2C總線，從MAX7311端口prt讀取數據字節，從地址為slv。

上述函數用于創建另外兩個函數，它們讀取和寫入 CF 卡寄存器：

Write_CF_REG（注冊，dat）此過程使用 Write_MAX7311 將數據 dat 放在端口 1 上。相同的過程用于將寄存器地址reg與其他控制信號一起放置在端口2上。寫入執行三次（切換 WRN） 以生成寫入信號。

Read_CF_REG（注冊）此過程使用Write_MAX7311對CF卡寄存器進行尋址并生成讀取信號。然后，Read_MAX7311過程從寄存器讀取數據。

可用于讀取和寫入卡寄存器的函數現在可用于創建訪問 CF 卡扇區的函數：

Write_CF（cyl,head,sec）此過程使用Write_CF_REG在寫入操作中指定目標柱面、缸蓋和扇區（寄存器0x03到0x06）。然后，通過將0x30寫入命令寄存器來配置CF卡進行數據寫入。然后執行 512 次Write_CF_REG，將數據（存儲在全局數組中）寫入數據寄存器。CF 卡會自動將此數據添加到當前軌道。

Read_CF（cyl,head,sec）此過程使用 Write_CF_REG 在讀取操作中指定目標柱面、缸蓋和扇區。然后，通過將0x20寫入命令寄存器來配置CF卡進行數據讀取。然后執行 512 次Read_CF_REG，通過數據寄存器從軌道讀取所有 512 個字節，并將數據放入全局數組中。

如果微控制器的內部存儲器太小，無法存儲 512 字節的數據，則可以從進行數據采集的環路中寫入扇區。也就是說，在接收到每個新的測量數據點后，其值可以直接寫入CF卡。

審核編輯：郭婷