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面向智能化手持产品的IDE硬盘驱 动器解决方案 面向智能化手持产品的IDE硬盘驱 动器解决方案 iWave Systems 为轻松完成数据存储提供硬件伴侣 作者：Jishad C.K. Abubacker iWave Systems科技有限公司技术员 对手持式数字消费电子产品功能不断提高的要 求，推动了对系统存储容量的需求。由于在尺 寸、 容量、 可靠性和价格方面取得了明显改进， 现在许多产品融合了硬盘驱动器 （HDD） 技术， 包括MP3播放器、个人媒体播放器、GPS导航 系统、车内娱乐系统、便携式游戏机和智能手 机等。例如，飞利浦HDD 120 MP3播放器 /20GB录音机采用了尺寸更小、重量更轻、功 耗更低的便携式硬盘驱动器。 当今硬盘驱动器上部署的主流接口是高级技术 附件（Advanced Technology Attachment， ATA）接口，即通常所说的IDE（电子集成驱 动器）接口。 国通讯 22期 2006年夏季刊 赛灵思中 图1-功能框图 iWave Systems推出了一款已在低功耗 Xilinx CoolRunner-II CPLD中得以 实现的IDE/ATA控制器，它具备如下特 点： 具有16位可变等待时间输入和输 出（VLIO）模式的Intel PXA270 CPU静态存储接口 支持 ATA PIO 模式0 支持 ATA多字直接存储器存取 （DMA）模式0、1和2 支持用于数据缓存的外部SRAM 接口 数据吞吐量： 在DMA模式2、16位CPU接口 和SRAM存取时间为55ns条件 下，最大数据吞吐量为 6.4MBps。在DMA模式2、16 位CPU接口和SRAM存取时间 为10ns条件下，最大数据吞吐 量是7.4MBps 在DMA模式2、32位CPU接口 和SRAM存取时间为10ns条件 下， 最大数据吞吐量为10MBps 仅支持一个硬盘接口 系统概述系统概述 图1是基本的系统框图，图中为 IntelBulverde PXA27x处理器增配了 HDD存储器。 该处理器在系统中作为主 处理器，管理硬盘驱动器的业务流量。 IDE控制器经静态存储器接口（VLIO接 口）连接到IntelCPU。该IDE控制器功 能齐全，是IntelPXA27x系列处理器的 理想“伴侣”。 利用该处理器上的DMA功能，IDE控制 器可在硬盘驱动器收发数据期间降低 CPU的负荷， 提高系统性能和降低系统 功耗。 除支持PIO模式0外，IDE控制器还可管 理ATA接口、控制寄存器和ATA时序。 PIO模式 最大吞吐量 0 3.3 MBps 1 5.2 MBps 2 8.3 MBps 3 11.1 MBps 4 16.7 MBps 多字DMA模式 最大吞吐量 0 4.2 MBps 1 13.3 MBps 2 16.7 MBps 超DMA模式 最大吞吐量 0 16.7 MBps 1 25.0 MBps 2 33.3 MBps 3 44.4 MBps 4 66.7 MBps 5 100 MBps 表1-ATA特定操作模式的最大吞吐量理论值 与集成板级SRAM（最小1024字节）结合 使用，CPU能够执行读/写操作，不会发生 操作中断情况，或者因等待外部连接IDE设 备准备就绪而延误操作。 ATA操作模式操作模式 表1概括了在ATA规范和最高数据率理论 值范围内的部分操作模式。 处理器概述处理器概述 PXA27x 处理器是32位Intel Xscale微架构 系列嵌入式处理器。该系列处理器集成了 一整套高级外设功能： CPU核：Intel Xscale微架构，可达 624MHz 高速缓冲存储器：32KB指令，32 KB 数据，2 KB “微型”数据 内部SRAM：容量为256KB，适用于 高速代码/数据存储 外设： 音频编解码器 97/I2S 音频 端口 USB 客户端/主机/OTG控制 器 三个UART FIR/SIR 通信端口 液晶显示屏控制器 SD/MMC 控制器 I2C 控制器 脉宽调制（PWM） JTAG 摄像机接口 USIM 接口 小键盘接口 存储控制器： SDRAM、 闪存、 SRAM 和PC 卡 低功耗：500 mW （典型） 封装：23 mm x 23 mm 或13 mm x 13 mm 赛灵思中国通讯期年夏季刊 22 2006 图2-ATA/IDE控制器框图 图3-IntelPXA手持式应用参考平台板 控制器概述控制器概述 iWave IDE控制器设计基于采用 CP132封装的Xilinx CoolRunner-II CPLD(XC2C256) 。它也可以在其它 多种器件中得以实现， 从而提高逻辑集 成度和灵活性。该设计由图2所示的功 能块（或模块）组成。 CPU 接口和寄存器功能块接口和寄存器功能块 通过使用“就绪” （RDY）信号，本地 总线接口自动处理PXA27x VLIO。 RDY信号用于在高速总线操作期间使 IDE控制器设备严格同步响应CPU读/ 写命令。SRAM准备好读或写操作时， IDE控制器向CPU断言中断，表明 SRAM就绪。 寄存器功能块包含多个寄存器， 用于设 置控制器模式， 指示状态机状态和选择 操作模式。 SRAM 控制器控制器 SRAM控制器明确定义IDE控制器和 SRAM之间的接口。 它产生控制信号并 在处理器或IDE控制器正在访问SRAM 时缓存数据。 状态机功能块状态机功能块 该功能块包括两种状态机：PIO 和 DMA。 这些状态机负责读写 IDE 数据， 包括访问外部 IDE 设备寄存器。所有 IDE 信号时序在该功能块内实现。在 PIO 模式 下，PIO 状态机负责控制业务。在 DMA 模 式下，DMA 状态机负责控制业务。 IDE接口接口 该模块控制IDE的接口，从而区分状态机功 能块和SRAM控制器功能块的数据业务。 微型微型HDD 概述概述 有多家微型HDD厂商可供选择。比较有名 的厂商是： 日立公司 美国东芝公司 GS Magic公司 Cornice公司 希捷科技公司 参考平台参考平台 如图 3 所示的 PXA27x 处理器手持应用参 考平台支持具备存储能力的 HDD 子卡。 HDD 子卡如图 4 所示。 IDE 解决方案套件解决方案套件 iWave开发套件包括： IntelPXA27x手持应用参考平台 IDE控制器参考设计文件 Windows CE设备驱动器和应用指南 用户指南和文档 图4-HDD子卡 结论结论 iWave Systems提供可在CPLD中得以实 现的超低功耗IDE接口，可充当 IntelBulverde PXA 27x处理器的芯片伴 侣。该接口采用16位接口设计，可提供高 达7.4 MBps的数据率，因此可在手持式设 备中使用，并且不会损害性能和功耗。