在工业应用的许多场合需要来存储大量的数据，而且要求断电时能够保存数据。但一些单片机的Flash Memory芯片容量有限，在大数据量的场合使用难以满足要求。相比较而言，CF卡是与出现更早且尺寸更大的PCMCIA I型内存卡竞争的批闪存标准之一，它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是老也是成功的标准之一，尤其适合相机市场。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。

　　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卡的体积是90年代初期出现的三种存储卡中的（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。

　　1 CF卡简介

　　CF卡（Compact Flash）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。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。在应用在体积较小的器材时，SmartMedia卡曾经是CF卡的主要竞争对手，从市场渗透率而言甚至一度超越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）有着激烈竞争。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。

　　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卡的容量规格从的8MB到可达12GB。CF卡（Compact Flash）是1994年由SanDisk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卡作为其存储介质。

　　CF卡的结构是在一个纸板火柴盒大小的卡空间上包含了一个单片控制器和闪存模块，集成了控制装置、Flash Memory阵列和读写缓冲区，可以提供相当可观的存储容量和标准的电气接口协议，控制器和主机接口允许闪存模块的数据被读写。

　　2  CF卡的硬件接口模式

　　由于CF卡有一个内置的控制器，因此对CF卡内部数据的存取和对ATA硬盘的存取很相似，而与大多数通过线性地址来存取数据的RAM、ROM和其他闪存却不一样。CF卡和主机的接口灵活，且有多种接口模式。每一种硬件接口模式都有自己的执行设置，引脚的定义也略有差异。

　　2.1 真正的IDE模式（True IDE Mode）

　　将CF卡连接器的-OE引脚接地，即可实现IDE模式。在IDE模式下，单片机对CF卡的存取如同单片机操作等容量的硬盘一样。这种模式常用于不要求CF卡的可移动性或者是一旦主机系统上电，CF卡被专有使用的情况。CF卡转化成IDE模式的典型电路如图1所示。

　　通过图1所示的电路可以将CF卡的50个引脚转化成44个引脚的IDE接口，1～40个引脚即可组成标准的IDE接口。转化后的IDE接口和单片机相连使操作CF卡就像操作硬盘一样，引脚CE1、CE2用作片选信号，引脚HD0～HD7用作数据线，IORD、IOWR和单片机读写引脚相连，通过主机发出读写信号来读写CF卡，IORDY作为输入/输出准备好信号，IOCS16用来决定是16位数据存取还是8位数据存取。

　　2.2 映射存储模式

　　在映射存储模式（Memory Mapped Mode）下，CF卡被配置为主存储空间的一个地址范围，CF卡为缺省工作模式。该模式能够通过配置选项寄存器（偏移地址为＄200）来设置。

　　2.3 映射I/O模式

　　通过配置选项寄存器（偏移地址为＄200）来设置CF卡到映射I/O模式（I/O Mapped Mode）。该模式能和PC-AT（ISA）信号兼容，并通过引脚-SPKR、-IORD、-IOWR、-IREQ、-IOCS16、-INPACK和-STSCHNG来达到这一目的。映射I/O模式允许设计者将闪存地址空间合并到Intel处理器的存储空间，使得CF卡似乎有明确的输入/输出地址线。

　　2.4 由PCMCIA控制装置控制的PCMCIA卡模式

　　这种模式完全独立于主机设计，CF卡能够通过一个PC卡接口芯片控制器（如PD6710 PC，Intel 365卡主机）被主机系统存取。PCMCIA是一种很好的工业标准，能够支持除ATA闪存卡以外的其他存储卡。

　　3 典型接口电路及工作原理

　　对于与单片机接口而言，IDE模式和映射存储模式是2种应用多的模式，而映射I/O模式和PCMCIA卡模式主要用于和PC机接口，不是本文所讨论的范围，故在此不详述，CF卡的典型电路如图2所示。

　　CF卡的主要功能引脚有：数据线D0～D15（用于数据的读写），地址线A0～A9，片选及数据选择CS1、CS0，读写控制端ATA SEL、WE，寄存器选择REG，卡读写忙判断INTRQ、RESET等。CF可以工作于16位数据总线方式也可以工作于8位总线方式。在读写速度的要求不是很严格的情况下，为了便于和8位MCU接口，一般选择8位数据总线工作方式。若选择8位工作方式，CS1应接固定高电平，而CS0低电平有效。CF卡在Memory工作方式下，仅地址线A0～A3起作用，用于选择读写端口，其余地址线可以接固定电平。REG用于选择是对CF卡发送命令、状态读写还是读写CF卡的属性寄存器。REG=1时为读写命令。在Memory方式下，对CF的控制和数据读写均是通过对这几个端口的读写来实现的。INTRQ用于判断CF卡是否处于读写忙状态，可以在对CF卡进行读写之前利用此引脚来判断CF卡是否空闲。

　　图2中：CF卡工作于Memory方式，8位数据总线，单片机按标准的P2、P0口复用方式与CF卡接口。CS0～CS1、REG分别接单片机的P2.6、P2.5、P2.7，端口选择A3～A0接收经373锁存的低4位地址，CF卡的读写引脚分别与单片机的读写信号相接。若把闲置地址引脚接固定电平，则系统分配给CF卡的端口地址为[B000]～[B007]。INTRQ（即BSY/RDY）脚接到单片机的P1.7。

　　CF卡读写以扇区为单位，每扇区为512字节，每次可读写1个或多个连续的扇区。设计时使用逻辑块寻址方式（Logical Block Addressing，LBA）访问CF卡数据。读写操作时首先指定读写的扇区数和LBA地址，然后往命令寄存器发出读命令（20H）或写命令（30H），等待CF卡就绪后即可通过数据寄存器连续读写数据。使用LBA模式来存取CF卡的子程序如下：

　　虽然初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。

　　本文给出了CF卡和单片机接口的方法，通过这些方法能够实现大容量的数据采集和存储，存储到CF卡中的数据能长期保存，携带方便。实践证明，CF卡是一种理想的大容量数据存储卡，具有广泛的应用前景。