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QQ群 嵌入式存储技术交流 与 文件系统技术 198521880 ---------------------------------- 振南的硬盘读写模块 模式2（8255扩展IO方式）中 关于82C55芯片的一些问题以及解决方案 振南在研发IDE硬盘读写模块模式2的过程中，发现了一些比较奇怪的问题。模式2通过8255芯片扩展出24个IO，分别是PA、PB与PC，它们与IDE接口相连，间接地完成硬盘的读写。 模式2中的核心器件就是82C55，单片机与它接口需要13个IO（8位数据，5位控制信号），由它扩展出24个IO。所以，这8位数据就是最大的瓶颈。振南使用这种方式，主要目的是为了减少对单片机的IO资源的占用（全IO方式，即模式1，一共需要占用单片机20多个IO）。 82C55的性能主要体现在1、接口时序速率 2、扩展IO的驱动能力 3、抗干扰和抗冲击能力 一方面，82C55芯片采用标准的并行总线接口，可以将它挂接在单片机的外部总线上，也可以使用IO方式来模拟总线时序。82C55的接口所能承受的数据读写速率，限制了其IO操作的速率。如果82C55本身接口比较慢，那么就算单片机再快也没用。过快的时序，将使用82C55输入或输出数据出错，甚至根本没有反应。 我一开始使用的芯片是OKI公司出的，它的接口速率参数如下： 从上图中可知， 向82C55写入一个字节所需要的最短时间tAW+tWW+tWA=0+150ns+20ns=170ns 读取一个字节所需要的最短时间 tAR+tRR+tRA=20ns+100ns+0ns=120ns 另外，每次读写操作之间的最小间隔时间为200ns（tRV）。所以，OKI公司生产的82C55（M82C55A-2）写数据的最大速率为1000/(170+200)≈2.7MBps，读数据的最大速率为1000/(120+200)≈3MBps。 后来我又测试了其它两家公司生产的82C55芯片，分别是NEC（D82C55AC-2）与TOSHIBA（TMP82C55AP-2）。 它们的接口参数如下： NEC公司生产的D82C55-2 写入一个字节的最短时间为 tAW+tWW+tWA=0+200ns+20ns=220ns 读取一个字节所需要的最短时间 tAR+tRR+tRA=0ns+200ns+0ns=200ns 每次读写操作之间的最小间隔时间为200ns（tRV）。另外，后缀-2与-5的两种芯片在读写速率上相差较大，-5要慢得多，这个细节振南一开始吃了亏，我起初买的是OKI的-5的芯片，后来我发现读写硬盘的速率总是上不来，时序太快了，82C55就不响应了。 所以，NEC公司生产的82C55（D82C55A-2）写数据的最大速率为1000/(200+200)=2.5MBps，读数据的最大速率为1000/(200+200)=2.5MBps。 TOSHIBA公司生产的TMP82C55AP-2 写入一个字节的最短时间为 tAW+tWW+tWA=0+120ns+0ns=120ns 读取一个字节所需要的最短时间 tAR+tRR+tRA=0ns+160ns+0ns=160ns 每次读写操作之间的最小间隔时间为200ns（tRV）。 所以，TOSHIBA公司生产的82C55（TMP82C55AP-2）写数据的最大速率为1000/(120+200)≈3MBps，读数据的最大速率为1000/(160+200)≈2.7MBps。 比较之下，OKI与TOSHIBA的82C55芯片速率是比较快的，NEC的芯片最慢。而且仔细研究一下，这三个厂家生产的82C55芯片，在时序上有细微的差别。tAW、tAR是WR和RD选通（即下降沿）之前片选与地址（CS、A1、A0）的保持时间，tWA、tRA是WR和RD关闭（即上升沿）之后CS、A1和A0需要保持的时间，它们在不同芯片上的最小值是不同的，有的是0ns，有的是20ns。如果总线时序上没有考虑这个细节，则可能导致82C55没有响应。其实，我发现TOSHIBA生产的TMP82C55AP-2，tAW tWA与tAR tRA最小值都为0，所以我说它的时序是最“干脆”的，不像其它芯片那样拖沓。实际测试，也确实是TOSHIBA的芯片最容易驱动，很多延时都可以直接拿掉。唯一要注意的就是RD和WR确实要给出足够的时间。 另一方面，是82C55芯片的IO驱动能力。 OKI NEC TOSHIBA 上图中，DB为8255与单片机之间的数据端口的输出与输入电流，PER是扩展IO输出与输入的电流（所谓的拉电流与灌电流）。 可以看到，OKI的芯片IO电流输出与输入较大（mA级），说明它的驱动能力较强。NEC与TOSHIBA的电流均为uA级，驱动能力较差。 我要说的还不是这个，如果82C55芯片是全新原装的话，IO的驱动能力以及接口速率其实不是问题。问题在于市场上很多82C55芯片都是旧件拆机件，翻新的，这使得其芯片性能有所折扣，甚至损坏。我购买了三个牌子的82C55芯片，进行了测试。 同一牌子的芯片，全新与翻新在接口速率与驱动能力上略有差别。这种差别，有时是不可预见的。这会导致，同一个驱动程序，对于有的82C55芯片OK，但是有的则会出问题。翻新芯片推动了原装全新芯片的一致性和保证特有的性能指标。 最终我选用了OKI公司的M82C55A-2，但是这也付出了很大的代价（每片价格高达20元，原因就是此芯片已停产，现市面上9成以上都是翻新的芯片）。我不能去用翻新的旧芯片，这对硬盘读写模块的批量化生产非常不利，这也是对模块使用者的不负责任。 有人问为什么不用TOSHIBA的芯片，上面不是说它时序上更容易吗？原因就是此芯片比较稀缺，导致价格不能接受，高达35块钱一片。
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