I²C接口将小型闪存卡连接到微控制器
本应用笔记说明如何使用i²c i/o扩展器将cf卡连接到微控制器的i²c接口。解释了用于读取和写入数据的软件命令。max7311 i/o端口扩展器用于设计电路。
数据记录通常需要大量内存来存储测量数据，尤其是在监控通道数量很大的情况下。更复杂的是，小型微控制器的内部数据存储器（ram和eeprom）有限，并且缺少地址和数据端口，这通常妨碍了外部存储器的添加。图1电路使用16位i²c i/o扩展器（u1，max7311）将紧凑型闪存（cf）卡连接到微控制器的i²c接口。i²c接口是一个合理的选择，因为许多电路已经使用它来连接外部adc、dac、实时时钟和其他元件。
图1.该电路采用16位i/o扩展器（max7311）将紧凑型闪存连接器连接到微控制器的i²c总线。
cf 卡以内存映射模式通过 8 位宽的数据总线进行控制。max7311的端口1（i/o线0–7）连接到cf卡的数据总线;端口 2 连接到地址和控制信号。cf卡的数据寄存器可以使用端口1的输入和输出寄存器进行读写。端口 2 寻址正确的寄存器并生成读写信号。
要写入特定寄存器，首先将数据写入配置为输出的端口 1。接下来，使用相同的数据连续三次写入端口 2，wr 除外n通过从 1 到 0 切换到 1 来生成写入信号的 pin。地址位 a2–a0 指示要写入的寄存器。ce 低，而 rdn为高启用 cf 卡。类似的过程允许您从特定的寄存器读取。端口 1 用作输入端口，在三次写入端口 2 后读取，其中 rdnpin 通过从 1 到 0 切换到 1 来生成读取信号。三次写入后，电路读取端口 1 并使数据可用。这三个地址位允许您读取、写入和寻址八个内部寄存器：
地址 注册 地址 注册
0x00 数据 0x04 气缸低
0x01 错误/功能 0x05 气缸高
0x02 扇区计数 0x06 选择卡/头
0x03 扇区编号 0x07 状态/命令
寄存器0x00用于主机和cf卡之间的数据交换。寄存器0x03、0x04、0x05和0x06用于指定读取或写入数据的磁道。每个轨道包含 512 个数据字节。处理器通过写入命令寄存器来指示读/写磁道和其他功能。您可以读取状态和错误寄存器以获取状态（忙、数据就绪等）和错误条件。
端口 2（i/o 10 和 11）上的两个未使用的引脚可用于驱动显示电路活动的 led，或读取指示处理器使用或不使用卡的跳线（由用户设置）。如果第二个cf卡与第二个max7311连接，处理器可以从一个卡切换到下一个卡;用户可以拔下卡并处理其上的数据，而不会干扰数据记录过程。使用特殊的 cf 连接器时，该卡可热插拔。在这种情况下，max7311的中断输出应连接到微控制器上的中断输入。因此，通过放置或移除跳线产生的中断可用于触发处理器切换到另一张卡。
软件
两个i²c功能使微控制器能够读写。如果它具有硬件i²c接口，则功能可以非常简单。首先，读取和写入max7311端口需要两个功能：
write_max7311（slv，prt，dat）此过程启动i²c总线，将数据字节数据发送到max7311上具有从地址slv的prt端口。
read_max7311（slv，prt）此过程启动i²c总线，从max7311端口prt读取数据字节，从地址为slv。
上述函数用于创建另外两个函数，它们读取和写入 cf 卡寄存器：
write_cf_reg（注册，dat）此过程使用 write_max7311 将数据 dat 放在端口 1 上。相同的过程用于将寄存器地址reg与其他控制信号一起放置在端口2上。写入执行三次（切换 wrn） 以生成写入信号。
read_cf_reg（注册）此过程使用write_max7311对cf卡寄存器进行寻址并生成读取信号。然后，read_max7311过程从寄存器读取数据。
可用于读取和写入卡寄存器的函数现在可用于创建访问 cf 卡扇区的函数：
write_cf（cyl,head,sec）此过程使用write_cf_reg在写入操作中指定目标柱面、缸盖和扇区（寄存器0x03到0x06）。然后，通过将0x30写入命令寄存器来配置cf卡进行数据写入。然后执行 512 次write_cf_reg，将数据（存储在全局数组中）写入数据寄存器。cf 卡会自动将此数据添加到当前轨道。
read_cf（cyl,head,sec）此过程使用 write_cf_reg 在读取操作中指定目标柱面、缸盖和扇区。然后，通过将0x20写入命令寄存器来配置cf卡进行数据读取。然后执行 512 次read_cf_reg，通过数据寄存器从轨道读取所有 512 个字节，并将数据放入全局数组中。
如果微控制器的内部存储器太小，无法存储 512 字节的数据，则可以从进行数据采集的环路中写入扇区。也就是说，在接收到每个新的测量数据点后，其值可以直接写入cf卡。
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图1.该电路采用16位i/o扩展器（max7311）将紧凑型闪存连接器连接到微控制器的i²c总线。
cf 卡以内存映射模式通过 8 位宽的数据总线进行控制。max7311的端口1（i/o线0–7）连接到cf卡的数据总线;端口 2 连接到地址和控制信号。cf卡的数据寄存器可以使用端口1的输入和输出寄存器进行读写。端口 2 寻址正确的寄存器并生成读写信号。
要写入特定寄存器，首先将数据写入配置为输出的端口 1。接下来，使用相同的数据连续三次写入端口 2，wr 除外n通过从 1 到 0 切换到 1 来生成写入信号的 pin。地址位 a2–a0 指示要写入的寄存器。ce 低，而 rdn为高启用 cf 卡。类似的过程允许您从特定的寄存器读取。端口 1 用作输入端口，在三次写入端口 2 后读取，其中 rdnpin 通过从 1 到 0 切换到 1 来生成读取信号。三次写入后，电路读取端口 1 并使数据可用。这三个地址位允许您读取、写入和寻址八个内部寄存器：
地址 注册 地址 注册
0x00 数据 0x04 气缸低
0x01 错误/功能 0x05 气缸高
0x02 扇区计数 0x06 选择卡/头
0x03 扇区编号 0x07 状态/命令
寄存器0x00用于主机和cf卡之间的数据交换。寄存器0x03、0x04、0x05和0x06用于指定读取或写入数据的磁道。每个轨道包含 512 个数据字节。处理器通过写入命令寄存器来指示读/写磁道和其他功能。您可以读取状态和错误寄存器以获取状态（忙、数据就绪等）和错误条件。
端口 2（i/o 10 和 11）上的两个未使用的引脚可用于驱动显示电路活动的 led，或读取指示处理器使用或不使用卡的跳线（由用户设置）。如果第二个cf卡与第二个max7311连接，处理器可以从一个卡切换到下一个卡;用户可以拔下卡并处理其上的数据，而不会干扰数据记录过程。使用特殊的 cf 连接器时，该卡可热插拔。在这种情况下，max7311的中断输出应连接到微控制器上的中断输入。因此，通过放置或移除跳线产生的中断可用于触发处理器切换到另一张卡。
软件
两个i²c功能使微控制器能够读写。如果它具有硬件i²c接口，则功能可以非常简单。首先，读取和写入max7311端口需要两个功能：
write_max7311（slv，prt，dat）此过程启动i²c总线，将数据字节数据发送到max7311上具有从地址slv的prt端口。
read_max7311（slv，prt）此过程启动i²c总线，从max7311端口prt读取数据字节，从地址为slv。
上述函数用于创建另外两个函数，它们读取和写入 cf 卡寄存器：
write_cf_reg（注册，dat）此过程使用 write_max7311 将数据 dat 放在端口 1 上。相同的过程用于将寄存器地址reg与其他控制信号一起放置在端口2上。写入执行三次（切换 wrn） 以生成写入信号。
read_cf_reg（注册）此过程使用write_max7311对cf卡寄存器进行寻址并生成读取信号。然后，read_max7311过程从寄存器读取数据。
可用于读取和写入卡寄存器的函数现在可用于创建访问 cf 卡扇区的函数：
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read_cf（cyl,head,sec）此过程使用 write_cf_reg 在读取操作中指定目标柱面、缸盖和扇区。然后，通过将0x20写入命令寄存器来配置cf卡进行数据读取。然后执行 512 次read_cf_reg，通过数据寄存器从轨道读取所有 512 个字节，并将数据放入全局数组中。
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