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CF卡 发布于:

CF卡(Compact Flash)最初是一种用于便携式电子设备的数据存储设备。作为一种存储设备,它革命性的使用了闪存,于1994年首次由SanDisk公司生产并制定了相关规范。当前,它的物理格式已经被多种设备所采用。由于使用的或非型闪存的存储密度低于较新的与非型闪存,CF卡是90年代初期出现的三种存储卡中体积最大的(另两种是Miniature Card—MiniCard和SmartMedia卡)在之后,CF卡也改用了与非型闪存,另外,IBM的微型硬盘并没有使用固态存储器。

从外形上CF卡可以分为两种:CF I型卡以及稍厚一些的CF II型卡。CF II型卡槽主要用于微型硬盘等一些其它的设备。

从速度上它可以分为CF卡、高速CF卡(CF+/CF 2.0规范),更快速的CF 3.0标准也在2005年被采用。

CF是与出现更早且尺寸更大的PCMCIA I型内存卡竞争的第一批闪存标准之一,它最初是建立在英特尔的或非型闪存的基础上,之后改为使用与非型闪存。CF是最老也是最成功的标准之一,尤其适合专业相机市场。它具有比其它存储方式更长的寿命以及较低的单位容量成本,同时也可以在较小的尺寸上提供较大的容量。

CF卡可以通过适配器直接用于PCMCIA卡插槽,也可以通过读卡器连接到多种常用的端口,如USB、Firewire等。另外,由于它具有较大的尺寸(相对于较晚出现的小型存储卡而言),大多数其它格式的存储卡可以通过适配器在CF卡插槽上使用,其中包括SD卡/MMC卡、Memory Stick Duo、XD卡以及SmartMedia卡等。

一与二型

CompactFlash的电气特性与PCMCIA-ATA接口一致,但外形尺寸较小。

连接器为43毫米宽,外壳的深度是36毫米,厚度分3.3毫米(CF I型卡)和5毫米(CF II型卡)两种。

CF I型卡可以用于CF II型卡插槽,但CF II型卡由于厚度的关系无法插入CF I型卡的插槽中。CF闪存卡多数是CF I型卡。

CF卡比早期的PC卡(PCMCIA)I型更细小,然而厚度则和PC卡I及II型相同。CF卡是早期记忆卡规格之中最成功的,受欢迎程度比Miniature Card、SmartMedia卡及PC卡I型更胜一筹.

在应用体积较小的器材时,SmartMedia卡曾经是CF卡的主要竞争对手,从市场渗透率而言却一度超越CF卡。不过,SmartMedia的优势,将因新制式的记忆卡出现而终止(大约于2002-2005年时)。

九十年代末至廿一世纪初出现的记忆卡制式(如SD/MMC,各种 Memory Stick,xD图像卡等等)有助激烈竞争。新款记忆卡的体积比CF卡小数倍,某程度上与当时CF比PC Card的相差还要大。新制式将会主导掌上电脑,手提电话以及消费级数码相机,特别是超迷你型号。

无论如何,CF卡还会继续被很多设备支援,仍然成为专业数码相机的主流标准。在2005年出产的消费级数码相机中,有一定数量还是支援CF卡。CF的主要特点仍是以最少的价钱换取最大的MB数,比小型记忆卡有著最高容量,CF II能使用MicroDrive,以及透过转接器使用多种较小记忆卡。同时, CF卡接口的记忆卡转接器比其他类型的平, 全因它没有芯片组。

闪存型存储设备具有非易失性和固态,所以它比磁盘驱动器更稳固,耗电量仅相当于磁盘驱动器的5%,却仍然具有较快的传输速率(SanDisk Extreme III型CF卡的写入速度和读取速度可达20MB/s)。它们的工作电压为3.3volts或5volts,可以在不同的系统间转换。闪存型CF卡可以适应极端的温度变化,工业标准的闪存卡可以在-45至85摄氏度的范围内工作。

CF接口已广泛用于PDA、笔记本电脑、数码相机和包括台式机在内的各种设备。

到2005年,CF卡的容量规格从最小的8MB到最大可达12GB。(这里的1MB=1,000,000byte,1GB=1000MB)

EP7212是CIRRUS LOGIC公司生产的支持MP3格式的数字音频解码的微处理器。它采用ARM7TDMI CPU核,时钟速率高达74MHz;它内含DRAM、FLASH、LCD、串口和数字音频接口。这些特征使得开发者容易实现MP3文件的解码和播放。本例中利用CF卡存储MP3。

(1)CPLD逻辑关系采用VHDL语言实现

OE <=NCS3 OR NRD;

WE <=NCS3 OR NWR;

CE1 <=A0 AND (NOT WORD);

CE2 <=(NOT A11)AND (NOT WORD);

REG <=A11;

(2)软件实现

首先,配置结构寄存器,设为MEMORY模式。然后,各个任务寄存器设定参数。最后,将命令写入命令寄存器,执行操作。下面的代码段实现将CF卡第一个扇区全部写入0XAAAA。

LDR R0,=0X30000200; //结构寄存器地址A11=1

LDR R1,=0;

STRB R1,[R0]; //设置为MEMORY方式

LDR R0,=0X30000800; //初始化地址,A11=1

LDR R2,=0X80; //检测忙信号

LDR R3,=0XAAAA; //测试数据

LDR R1,=1; //传输扇区数目。此处是1个扇区大小

STRB R1,[R0,#2];

LDR R1,=0; //起始扇区号

STRB R1,[R0,#3];

LDR R1,=0; //柱面低8位地址

STRB R1,[R0,#4];

LDR R1,=0; //柱面高8位地址

STRB R1,[R0,#5];

LDR R1,=0XE0; //磁道数

STRB R1,[R0,#6];

LDR R1,=0X30; //写扇区命令

STRB R1[R0,#7];

WAIT

LDRB R1,[R0,#7]; //读状态信号,检测是否忙。

//若忙,在此循环

TST R1,R2;

BNE WAIT

LDR R4,=0; //初值

LDR R5,=0X100; //写256个字,512个字节。

WRITE

STR R6,[R0];

ADD R5,R5,#1;

CMP R5,R4;

BNE WRITE; //向缓冲写512个字节

由于篇幅有限,本文仅给出MEMORY模式实现的方法,其它两种模式实现与MEMORY相似。由于CF卡具有易于携带、兼容性好、容量大的特点,可以预见,它必将在更广阔的领域得到应用。

Pretec发布好几款CF卡,容量有32GB、64GB与100GB,真的是100GB,CF容量终于冲到3位数了。其中32GB标榜速度较快,可达333倍速,写入可达每秒 50MB;100GB的版本则是233倍,写入达每秒35MB;64GB则可以用在CF转SATA的用途,会另外出一个转接盒,内装4张Pretec 64CF,就变成了SSD。

价格方面,价位从美金399到630元,折合人民币2,722元到4,298元不等,内含4张64GB的CF转SATA 2.5寸转接盒则是1596美金,折合人民币10,889元。

右图为64GB的CF卡实物。

CF卡(Compact Flash)是1994年由SanDisk最先推出的。CF卡具有PCMCIA-ATA功能,并与之兼容;CF卡重量只有14g,仅纸板火柴般大小(43mm x 36mm x 3.3mm),是一种固态产品,也就是工作时没有运动部件。CF卡采用闪存(flash)技术,是一种稳定的存储解决方案,不需要电池来维持其中存储的数据。对所保存的数据来说,CF卡比传统的磁盘驱动器安全性和保护性都更高;比传统的磁盘驱动器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5到10倍,而且CF卡的用电量仅为小型磁盘驱动器的5%。这些优异的条件使得大多数数码相机选择CF卡作为其首选存储介质。

虽然最初CF卡是采用Flash Memory的存贮卡,但随着CF卡的发展,各种采用CF卡规格的非Flash Memory卡也开始出现,CFA后来又发展出了CF+的规格,使CF卡的范围扩展到非Flash Memory的其它领域,包括其它I/O设备和磁盘存贮器,以及一个更新物理规格的Type II规格(IBM的Microdrive就是Type II的CF卡),Type II和原来的Type I相比不同之处在于Type II厚5mm。

CF卡同时支持3.3伏和5伏的电压,任何一张CF卡都可以在这两种电压下工作,这使得它具有广阔的使用范围。CF存贮卡的兼容性还表现在它把Flash Memory存贮模块与控制器结合在一起,这样使用CF卡的外部设备就可以做得比较简单,而且不同的CF卡都可以用单一的机构来读写,不用担心兼容性问题,特别是CF卡升级换代时也可以保证旧设备的兼容性。

CF卡有相当多的平台支持,包括DOS,Windows 3.x,Windows 95,Windows 98,Windows CE,OS/2,Apple System 7,Linux和许多种UNIX都能够支持。

CF卡作为世界范围内的存储行业标准,保证CF产品的兼容,保证CF卡的向后兼容性;随着CF卡越来越被广泛应用,各厂商积极提高CF卡的技术,促进新一代体小质轻、低能耗先进移动设备的推出,进而提高工作效率。CFA总部在加拿大的Palo Alto,其成员有权免费得到CF卡、CF商标和CF技术详情。CFA成员包括3COM,佳能、柯达、惠普、日立、IBM、松下、摩托罗拉、NEC、SanDisk、精工(爱普生)和Socket Communications等120多个。而且其中的主要数码相机生产研发厂商已经成立了一个专门组织,从事于CF产品的开发。

1.容量有限。虽然容量在成倍提高,但仍赶不上数码相机的像素发展。目前的千万像素以上产品已经是流行的高端产品最低规格,而民用主流市场也达到8百万像素级别。普通民用的JPEG压缩格式下,容量尚可,但是专业级的TIFF(RAW)格式文件还是放不下几张图像数据。

2.体积较大。与其他种类的存储卡相比,CF卡的体积略微偏大,这也限制了使用CF卡的数码相机体积,所以现下流行的超薄数码相机大多放弃了CF卡,而改用体积更为小巧的SD卡。

3.性能限制。CF卡的工作温度一般是0-40摄氏度。因此0度以下的环境中,数码相机基本可以说变成了“废物”。即使是专业机也不能幸免。军用的CF卡耐寒能力达到-40摄氏度,可是什么时候普及,价格什么时候跌到普通老百姓可以承受的地步还不得而知。

微型硬盘是一种符合CF-II型标准的微型硬盘驱动器(约1英寸宽)。1999年IBM首次发布了拥有340MB容量的微型硬盘,后于2002年将其部门连同Microdrive商标一起卖给了日立。许多其它的厂商(如:希捷、索尼等)也在出售微型硬盘,截止到2005年中期,微型硬盘的容量已经达到了6GB并且还在高速增长着。

做为一种机械式存储设备,这些微型硬盘在运行的时候需要消耗比闪存更多的能源,所以在某些供能不足的设备上它们也许不能很好的运行。同时,作为机械设备,它们对物理震动和温度的变化要比闪存更加敏感,尽管在实际使用中并无大碍。

在CompactFlash规范第一次标准化的时候,即使是全尺寸的硬盘的容量也很少超过4GB的,因此ATA规范自身存在的限制被认为是可接受的。但是,在硬盘由于不断增长的容量需求而对ATA规范作出大量改变的今天,闪存卡很快就超过了4GB的限制。

CF+(或CF2.0)包括了两个较大的变化:数据传输率提高到16MB/s,容量最大可达到137GB(根据CompactFlash协会(CFA)的资料)

CF3.0,支持UDMA mode 4,最高66MB/s

CF4.0,支持UDMA mode 5,最高100MB/s

CF4.1,支持UDMA mode 6,最高133MB/s Up to 137GB

CF5.0,支持UDMA mode 6,最高133MB/s Up to 144PB

CF6.0,支持UDMA mode 7,最高167MB/s Up to 144PB

德国科隆--CF标准有了新的第三修订版,将接口数据传输速率提升了4倍。标准将与FAT32文件系统相结合,完全支持容量超过2.2GB的CF卡。

刚刚宣布的CF+和CF规范第三修订版利用了Ultra DMA 33和Ultra DMA 66规范(主要用于IDE硬盘驱动器),将接口数据传输速率从16MB/s提高到66MB/s。DMA(直接存储访问)接口方式可以降低用于管理CF卡数据传输的处理器耗能。据标准化组织CF联盟(CFA)称,快速的PCMCIA ATA存储与I/O模式也可以加入,它可以将接口传输速度提高到25MB/s。

CompactFlash规范还被应用于多种输入/输出以及接口设备。由于它的电气性能与PCMCIA卡一致,因此大多数PCMCIA卡都有类似的CF版本。如:

以太网 ;

调制解调器 ;

无线局域网 ;

数码相机 ;

GPS(全球卫星定位系统) ;

条码扫描仪 ;

磁条读写器 ;

Super VGA显示适配器 ;

多种其它闪存卡的读卡器 ;

GBA电影播放器 。

理论上最大容量1.44亿GB

CF卡联盟(CompactFlash Association,CFA)宣布了获得通过的CF5.0版标准,新标准在现有CF4.1版标准基础上做出了多项升级,尤其是在闪存容量高速上涨的形势下,CF5.0将容量上限提升了几个数量级。

和几年前的硬盘137GB容量限制一样,CF卡由于使用28bit寻址,最大容量也只有137GB。因此在CF5.0标准中,寻址空间被增加到48bit,理论上的最大容量因此被提升到了144PB(144000TB),应当可以在很长时间内满足需求。除此以外,新标准中的的数据传输单位从128KB提升到32MB,大大提高了传输效率。

CF5.0标准支持ATA-6和ATA-8/ACS-2标准,并为了改进兼容性修改了接口的电气定义。和固态硬盘SSD类似,CF5.0标准中也增加了TRIM功能,能够对空余空间进行管理,改善性能表现。除了既定规范,CF5.0还提供了一项可选特性“Video Performance Guarantee”(视频性能保证),针对大数据量高清视频拍摄提供QoS功能,保证不会出现丢帧现象。通过该功能的引入,CF卡有意进入超高速摄影等专业视频市场。


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