EVBM16C-CF1 MANUAL 2002 by GLYN GmbH & Co KG, Microcontroller Group History 19 April 2002 PD78 V0.1 started 10 Mai 2002 PD78 V1.0 First general release
Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 1.1. Lieferumfang 3 1.2. Empfohlene Speicherkarten 2. Hardware 2.1. DieTechnik der Compact Flash Karte 4 2.1.1. Features 2.2. M16C und Compact Flash 6 2.2.1. Memory Expansion Mode 2.2.2. Beschreibung der verwendeten M16C Pins 2.2.3. Anschluß CF-Karte an M16C 7 2.2.4. 16-Bit Anschaltung im M16C/62A/80 Memory Extend Mode und Memory Map Mode : 8 2.3. Das Board: EVBM16C-CF1 9 2.3.1. Das Board: 2.3.2. Bauteilliste 10 2.3.3. Funktionsbeschreibung 2.3.4. Anschlußbelegung des Display Steckers JP4 11 2.3.5. Schaltplan 12 3. Software 3.1. Initialisierung des externen Busses 13 3.1.1. M16C/62 3.1.2. M16C/80 3.2. Beschreibung der Demosoftware "Waveplayer 14 3.3. Adreßbereich CompactFlash im Memory Map Modus 15 3.4. Flußlaufdiagramm Sector Read 16 3.5. Flußlaufdiagramm Sector Write 17 2002 GLYN GmbH & Co. KG Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieser Dokumentation darf in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder einem anderem Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung der GLYN GmbH & Co. KG, D-65510 Idstein reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Bezüglich des Inhaltes dieser Dokumentation sowie des EVBM16C-CF1 Software & Hardware Paketes übernimmt die GLYN GmbH & Co. KG, D-65510 Idstein keinerlei Haftung oder Garantie. Die Firma GLYN GmbH & Co. KG, D-65510 Idstein behält sich das Recht der Überarbeitung dieses Werkes oder des EVBM16C-CF1 Software & Hardware-Paketes vor. Alle Programme und Beschreibungen wurden nach bestem Wissen erstellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch können wir Fehler nicht ganz ausschließen. Aus diesem Grund übernimmt die GLYN GmbH & Co. KG keine Garantie für mögliche Fehler und Folgeschäden, die in Verbindung mit der Bereitstellung, Leistung oder Verwendung dieses Materials stehen. PD78/10.05.02-2 - GLYN GmbH & Co. KG
Compact-Flash Adapter für M16C/62/6N/80 V1.0 Rev.A 1. Einleitung Das Glyn EVBM16C-CF1 Applikations- Board ist ein Zusatz zu den GLYN Evaluationboards EVBM16C/62/6N/80. Mit diesem Board ist es einfach und preiswert möglich, den M16C Controller um ein Compact-Flash Laufwerk zu erweitern. Durch den Zugriff auf eine Compact-Flash Karte verfügt man über ein flexibles und zuverlässiges Speichermedium mit einer hohen Speicherdichte. Die Speicherkarte ist jederzeit austauschbar und kann an die Größe des benötigten Speichers angepasst werden. Der Anwender hat zwei Möglichkeiten die Daten auf der Compact Flash Karte abzulegen. Er kann ein projektspezifisches Format verwenden, das nur von ihm lesbar ist und keinen großen Softwareaufwand erfordert, als auch ein FAT-System implementieren und somit die Daten für andere Geräte mit CF-Schnittstelle austauschbar machen. Das FAT-System erfordert allerdings einen großen Softwareanteil und ist momentan nicht Bestandteil des Lieferumfangs. Beispielapplikationen für ein Controllersystem mit CF-Speichermedium sind z.b. Datenlogger, Protokolliergeräte, GPS, Audiosysteme, Sprachausgabe, Betriebssystem-Updates, Austausch von Betriebsparametern u.s.w. 1.1 Lieferumfang Dem EVBM16C-CF1 Board liegt folgendes bei: 1. dieses Manual 2. eine CD mit Beispielsoftware, Datenblättern, Application Notes und Eagle-Dateien 3. das Board (der Audio- und Display-Teil ist unbestückt und kann bei Bedarf vom Anwender nachgerüstet werden) 4. zwei 50-polige Buchsenleisten zum Auflöten 1.2. Empfohlene Speicherkarten: Für die Verwendung im EVBM16C-CF1 als auch für industrielle Anwendungen empfehlen wir Toshiba Compact Flash Karten. Für Ihr Projekt können wir Ihnen die entsprechenden Speicherkarten in Ihrem Kundendesign zur Verfügung stellen und unter verschiedenen Industriederivaten (ext. Temp, Full Metal,..) auswählen. Preisinformationen, Beratung und Applikationshilfen zu Speicherkarten, Schreib/Lesegeräten erhalten Sie unter : Tel.: 06126-590-250 Fax: 06126-590-150 e-mail: cards@glyn.de PD78/10.05.02-3 - GLYN GmbH & Co. KG
2. Hardware 2.1 DieTechnik der Compact Flash Karte 2.1.1 Features Entspricht der CF Spezifikation der CompactFlash Association Robuste Bauweise Industriederivate verfügbar 5V oder 3.3V single power supply Speicherkapazitäten: 8 bis 512 MB (auch größere möglich) 3 verschiedene Interface-Modi keine Batterien erforderlich Interne ECC Funktion 50 Pin Steckverbinder im 1,27mm Raster Über Adapterkarte PC Card kompatibel. 2.1.2 Interface-Modi Es gibt bei den Compact Flash Karten 3 Interface-Modi. Für Embedded-Anwendungen ist hierbei der Memory Map Mode zu empfehlen, da dieser den Zugriff auf alle Register, Speicherbereiche und Features ermöglicht und auch das Ziehen und Stecken der Karte im Betrieb (unter Verwendung der Card Detect Signale CD1# u. CD2#) realisiert werden kann. True IDE-Mode: In diesem Mode verhält sich die Compact Flash Karte wie eine Festplatte am IDE-Bus. Über einen rein mechanischen Adapter kann die Karte direkt am IDE-Bus betrieben werden. Für Embedded Systeme nicht sinnvoll, da nicht hot plugable. Aktivierung durch OE#=L während des Power-Up Fester Einbau in Systemen mit IDE-Interface 16 Bit Zugriff, 8 Bit Zugriff möglich lange existierender Standart Memory Map Mode: Der Memory Map Modus ist der ideale Betriebsmodus für die Anschaltung an einen Controller. Aktivierung durch OE#=H während des Power-Up Zugriff über ein Adreß-Fenster in der Applikation Sinnvoll für Systeme mit extern adressierbaren Speicherbereich und Aktivierung durch einen Adreßdekoder (Chipselect). 8/16 Bit Zugriff über CE1# u. CE2# Einfacher Zugriff auf die Daten über Speicherblöcke PD78/10.05.02-4 - GLYN GmbH & Co. KG
Minimale Leitungskonfiguration im Memory Map Mode: Signalname Beschreibung INPACK# Nicht benutzt. CSEL Nicht benutzt. WAIT# Ist bei vielen Karten auf festem High Pegel. Bei derartigen Karten ist dieses Signal nicht notwendig READY Ready/Busy kann ebenfalls durch eine Statusabfrage eingelesen werden. Bei einem System das das Statusregister pollt, ist dieses Signal nicht notwendig. WP Ist bei vielen Karten auf festem Low Pegel. Bei derartigen Karten ist dieses Signal nicht notwendig BVD1, BVD2 Ist bei vielen Karten auf festem High Pegel. Bei derartigen Karten ist dieses Signal nicht notwendig RESET Ein Hardware Reset ist nicht unbedingt notwendig und kann durch einen Software-Reset ersetzt werden. REG# Dieses Signal wird für den Zugriff auf CIS und FCR benötigt. Der Interface-Mode kann dadurch geändert werden. Wenn nur der Memory Map mode verwendet wird und kein Zugriff auf die CIS und FCR erfolgen soll, kann REG# auch fest auf High gelegt werden. Address Wenn nicht auf FCR und CIS zugegriffen wird, langen A3 A0 für einen Zugriff auf alle ATA-Register. Data Im Falle eines 8-Bit Zugriffs sind nur D7 - D0 notwendig. CE1#, CE2# Im Falle eines 8-Bit Zugriffs kann die Steuerung nur über CE1# erfolgen.. WE#, OE# Notwendig. IORD#, IOWR# Nicht benutzt. CD1#, CD2# Diese Signale werden für eine Karte gesteckt/gezogen Überprüfung verwendet. Bei Systemen in denen die Karte nicht heiß gezogen oder gesteckt wird, sind sie nicht erforderlich. Wenn verwendet, dann sollte auf beide Signale geprüft werden, um ein schiefes Einstecken zu verhindern. VS1#, VS2# Hiermit kann die Versorgungsspannung der ATA-Karte detektiert werden. Wenn diese Parameter vorher bekannt sind, werden diese Signale nicht benötigt I/O Mapped Mode Aktiviert durch Setzen von index=1 im configuration option register in Adresse 200h (REG#=L) Benötigt 16-Bit I/O-Bereich 8/16 Bit Zugriff über CE1# und CE2# Adressen A4 bis A9 werden ignoriert 2.2 M16C und Compact Flash: 2.2.1 Memory Expansion Mode Der M16C wird für die Benutzung des Memory Mapped Modus der Compact Flash Karte im Memory Expansion Modus betrieben. In diesem Modus kann externer Speicher zusätzlich zum internen Speicher benutzt werden. Der CNVss Pin muß hierzu auf Low /Vss liegen. Bei Verwendung des M30803 muß zusätzlich der External memory area mode 3 eingestellt werden. Vor dem Schreiben in das PM0 muß das Bit1 des Protect-Registers gesetzt werden. Im Memory Expansion Modus müssen der HOLD (JP3) und der RDY Pin auf High liegen. Der Chip-Select ist aktiviert und liegt im Speicherbereich: M16C/62/6N: 28000h bis 2FFFFh = CS1 M16C/80: 200000h bis 2FFFFFh = CS2 Achtung: für das Flashen des Speichers muss Hold wieder auf Low sein (JP5 gezogen). PD78/10.05.02-5 - GLYN GmbH & Co. KG
2.2.2 Beschreibung der verwendeten M16C Pins Memory-Map Mode: M16C Pins Beschreibung Richtung A1-A10, A14 Adreßleitungen O Extended memory mode D0-D15 Datenleitungen I/O Extended memory mode /CS1, bei M16C/80 CS2 Chip Select O : 0x28000 bis 0x2FFFF 200000h bis 2FFFFFh /CS2/ bei M16C/80 /RD Read O /WR Write O HOLD Expansion Mode I Muß High sein (Jumper) RDY Expansion Mode I Muß High sein (Pullup) P100 CD1# I Geht bei gesteckter Karte auf Low & CD2 P101 CD2# I Geht bei gesteckter Karte auf Low & CD1 P102 VS1# I Voltage Sense 1 (GND) P103 VS2# I Voltage Sense 1 (open) P104 Reset O Low active P105 LED O Schreib/Lese-LED P106 Wait# I P107 Ready I High when ready Für das Display im 4-Bit Modus: P90 Display D0/D4 I/O P91 Display D1/D5 I/O P92 Display D2/D6 I/O P93 Display D3/D7 I/O P97 Display RS O P95 Display Enable O P96 Display RW O Für den Audio-Ausgang: P94 D/A Ausgang O Hold muß high sein für Expansion Mode (auf Board auf Low gelegt). Im Single Chip Mode werden die Pins von Port P5 nur als I/O gewertet. JP5 muß geöffnet sein (EPN/WRL Pin) CS: M16C/62/6N: 28000h bis 2FFFFh = CS1 M16C/80 (Mode 3): 200000h bis 2FFFFFh = CS2 Max Offset : 0x7FF (A0-A10) Adreßbereich M16C/62/6N: A14(REG#)=L: 0010 1000 0000 0000 0000 = 0x28000 Attribute Memory Space A14(REG#)=H:0010 1100 0000 0000 0000 = 0x2C000 M16C/80: A14(REG#)=L: 0010 0000 0000 0000 0000 0000 = 0x200000 Attribute Memory Space A14(REG#)=H: 0010 0000 0100 0000 0000 0000 = 0x204000 PD78/10.05.02-6 - GLYN GmbH & Co. KG
2.2.3 Anschluß CF-Karte an M16C Memory- Mapped CF-Card M16C/62 Pin Name Pin Name Pull- Bemerkung Up 1 GND 2D3 85D3 3D4 84D4 4D5 83D5 5D6 82D6 6D7 81D7 7 CE1# nach CE2# 49 CS1 X M16C/80: CS2 8 A10 60 A10 9 OE# 44 RD X Karten-Mode 10 A9 61 A9 11 A8 63 A8 12 A7 65 A7 13 VCC 14 A6 66 A6 15 A5 67 A5 16 A4 68 A4 17 A3 69 A3 18 A2 70 A2 19 A1 71 A1 20 A0 GND 21 D0 88 D0 22 D1 87 D1 23 D2 86 D2 24 WP N.U. 25 CD2# 95 P101 X 26 CD1# 97 P100 X 27 D11 77 D11 28 D12 76 D12 29 D13 75 D13 30 D14 74 D14 31 D15 73 D15 32 CE2# gebrückt mit CE1# 49 CS1 X M16C/80: CS2 33 VS1# 94 P102 X 34 IORD# N.U. 35 IOWR# N.U. 36 WE# 46 WR X 37 READY 89 P107 X 38 VCC 39 CSEL N.U. 40 VS2# 93 P103 X 41 Reset 92 P104 X 42 WAIT# 43 INPACK# N.U. 44 REG# 56 A14 X 45 BVD2 N.U. 46 BVD1 N.U. 47 D8 80 D8 48 D9 79 D9 49 D10 78 D10 50 GND PD78/10.05.02-7 - GLYN GmbH & Co. KG
M16C/62 Pin Name 8 BYTE Pull-down 9 CNVs Brücke zu BYTE s 39 RDY X 41 Hold Schalter an Vcc (auf EVB mit Pull-Down) X= Pull Up >100k M16C/62A im Memory Space Expansion Mode 2.2.4 16-Bit Anschaltung im M16C/62A/80 Memory Extend Mode und Memory Map Mode : Aus Interface Design Manual [C10003E] von Mitsubishi Anmerkung: Auf dem EVBM16C-CF1 ist beim M16C/62 der CS1# und beim M16C/80 der CS2# verwendet (liegen auf dem gleichen Pin). PD78/10.05.02-8 - GLYN GmbH & Co. KG
2.3 Das Compact-Flash Applikationsboard 2.3.1 Das Board: PD78/10.05.02-9 - GLYN GmbH & Co. KG
2.3.2 Bauteilliste: Teil Wert Gehäuse Bemerkung C1 10µ/10V E2,5-5 C2 10µ/10V E2,5-5 Option C3 1µF/10V E2,5-5 Option CF050 CF050P2-003-10-D1 LED3MM LED3MM LED3MM JP1 PINHD-2X25 JP2 PINHD-2X25 JP3 JP1E Jumper JP4 LCD-Display PINHD-2X8 Option: Displayanschluß JP5 JP1E Option: Audioanschluß R1 100k R-EU_R1206 R2 100k R-EU_R1206 R3 100k R-EU_R1206 R4 100k R-EU_R1206 R5 100k R-EU_R1206 R6 100k R-EU_R1206 R7 100k R-EU_R1206 R8 100k R-EU_R1206 R9 100k R-EU_R1206 R10 100k R-EU_R1206 R11 10k POT_EU-V10 PT-10S Option R12 820 R-EU_R1206 R13 100k R-EU_R1206 Option R14 10k R-EU_R1206 Option R15 100k R-EU_R1206 2.3.3 Funktionsbeschreibung Das M16C CF-Board ist für die Glyn Evaluation Boards M16C/62/6N/80 (100 Pin) ausgelegt. Der auf der Platine aufgedruckte Bereich Audio und Display ist nicht bestückt und kann bei Bedarf vom jeweiligen Endbenutzer nachgerüstet werden. Display: An dem 16pol. Stecker JP4 kann ein Text-Display im 4-Bit Modus mit Standart Controller angeschlossen werden, wobei der Kontrast mit dem Trimmer R11 geregelt wird. Verwendete Baueile hierfür sind C1, R11 und JP4. Audio: Hier kann ein NF-Verstärker angeschlossen werden, um das auf max 0,5V und über C3 entkoppelte Signal des D/A Ausganges DA1 hörbar zu machen. Das beigelegte Demoprogramm des Wave-Players gibt sein Signal an diesen Port aus. Verwendete Bauteile sind: R13, R14,C3 und JP5. Die Anschaltung der Compact-Flash-Karte erfolgt am externen Bus des M16C analog der Application-Note Interface Design Manual [C10003E] von Mitsubishi im Memory Expansion Mode. PD78/10.05.02-10 - GLYN GmbH & Co. KG
2.3.4 Anschlußbelegung des Display Steckers JP4: Pin Bezeichnung M16C Bemerkung 1 VSS GND 2 VDD +5V 3 VO 0-5V An Trimmpoti R11 einstellbar 4 RS P97 5 R/W P96 6 Enable P95 7 DB0 - Nicht verwendet 8 DB1-9 DB2-10 DB3-11 DB4 P90 4-Bit Modus 12 DB5 P91 13 DB6 P92 14 DB7 P93 15 Beleuchtung Anode - Nicht belegt 16 Beleuchtung Kathode - PD78/10.05.02-11 - GLYN GmbH & Co. KG
3.5 Schaltplan: PD78/10.05.02-12 - GLYN GmbH & Co. KG
3 Software 3.1 Initialisierung des externen Busses 3.1.1 M16C/62 Die Umschaltung in den im Memory Expansion Modus geschieht im Processor Mode Register 0. Vor Schreiben in das PM0 Register muß Bit 1 des Protect-Registers "PRC1" gesetzt werden. Initialisierungssequenz (vorher wurde mit CD1 und CD2 geprüft, ob die Karte auch vorhanden ist): /**** mexpm Memory Expansion Mode *************************************/ void mexpm(void) { waitlong(10); /*nach PowerOn ca 10ms warten */ prc1 = 1; /* bit 1 Protect Register */ pm0 = 0xC1; /*11000001bin, Memory expansion Mode PM00/01 = 01b PM02=0, RD+WR werden benutzt PM03=0 PM04/5=0, multiplexed Bus Nicht benutzt PM 6/7=1, P40 bis 43 haben Portfunktion, BCLS is not output cs1 = 1; /* CS1 enabled */ cs1w = 0; /* No Wait state inserted*/ } /**** mexpm_off Memory Expansion Mode off ****************************/ void mexpm_off(void) { prc1 = 1; /* bit 1 Protect Register */ pm0 = 0x80; /* Single Chip Mode */ cs1 = 0; /* CS1 disabled */ } 3.1.1 M16C/80 Der M16C/80 verfügt über eine komplexere Einstellung des Prozessor Modes wie der M16C/62. Das Processor mode register 0 ist analog zum M16C/62. Im Processor mode register 1 muß zusätzlich noch der Mode 3 (ohne DRAM) eingestellt werden. Zusätzlich müssen 1 Waitstate für "external Area 1" - CS2 - und 16 Bit Datenbusbreite eingestellt werden. /**** mexpm Memory Expansion Mode **************************************/ void mexpm(void) /* schaltet den mexpm ein */ { waitlong(10); /*nach PowerOn ca 10ms warten */ prc1 = 1; /* bit 1 Protect Register */ pm0 = 0xC1; /*11000001bin, Memory expansion Mode PM00/01 = 01b PM02=0, RD+WR werden benutzt PM03=0 PM04/5=0, multiplexed Bus Nicht benutzt PM 6/7=1, P40 bis 43 haben Portfunktion, BCLS is not output prc1 = 1; /* bit 1 Protect Register pm1 = 0xC3; /* Prozessor Mode Register 1 */ PM10/11 = 11b = Mode3 ohne DRAM PM12=0; kein waitstate für int. Memory PM14/15 = 10b PM16=1 */ wcr=0x04; /* 1 Wait State external Area 1 */ ds = 0x07; /* 16 Bit Datenbusbreite */ } /**** mexpm_off Memory Expansion Mode off ******************************/ PD78/10.05.02-13 - GLYN GmbH & Co. KG
void mexpm_off(void) { prc1 = 1; /* bit 1 Protect Register */ pm0 = 0x80; /* Single Chip Mode */ } 3.2 Beschreibung der Demosoftware "Waveplayer" Auf der beiliegenden CD sind 2 Versionen der Waveplayer-Software für jeweils das EVBM16C/62 und das EVBMB16C/80. Von der Funktion sind beide gleich. Für die volle Funktionalität dieser Software müssen die Audio- und Display-Bereiche der EVBM16C-CF1 Platine bestückt werden. An den Audio-Ausgang wird ein normaler Audio-Verstärker oder z.b. PC-Aktivboxen und an den Displayanschluß ein 4x20 Zeichen Textdisplay (mit 4-Bit Modus) angeschlossen. An P63 kann eine Taste gegen GND angeschlossen werden (vorher JP7 öffnen) die im folgenden Text mit T1 bezeichnet wird. Funktionsbeschreibung: Das Programm startet ohne externen Bus und prüft über CD1 und CD2 ob eine Karte gesteckt ist. Wenn T1 gedrückt wird kommt man in ein Menü, das beim zweiten Drücken der Taste ein Low level "formatieren" auslöst, welches beim nachfolgenden Stecken einer CF-Karte diese mit FFh löscht. Wird T1 kein zweites mal gedrückt, verfällt diese Option wieder. Beim Stecken einer Karte wird der externe Bus aktiviert, die Kartendaten angezeigt, und eine Wave-Datei mit Mono 8Bit-Auflösung gesucht. Achtung: sobald der externe Bus aktiviert ist, muß der Pin HOLD auf High sein (JP3 stecken) sonst hält der Controller an. Falls das Programm eine Wave-Datei im unter Windows üblichen Format findet, wird dessen Header ausgewertet und das File mit der entsprechenden Samplerate abgespielt. Wenn Taste T1 gedrückt wird oder wenn das File zu Ende ist, springt das Programm an das Ende des jeweiligen Wave-Files und sucht von dort aus das nächste File. Die CF-Karte kann während des Betriebs gezogen oder gesteckt werden, aber sinnvollerweise nur nach Beendigung der jeweiligen Funktionsblöcke. Vorbereitung der Karte zum Aufspielen der Wave-Files unter Windows: Da in diesem Softwarebeispiel kein echtes FAT-System verwendet wird, müssen die WAVE-Dateien ohne Fragmentierung direkt hintereinander auf der CF-Karte abliegen (ohne Dateireste mit Wave-file Kennung darauf). Hierzu muß die Karte zu Beginn formatiert werden (falls noch Datenreste vorhanden sind, kann es zu Störungen im Betrieb kommen und es ist eine Low Level Formatierung vorzunehmen). Danach werden die Files im Mono/8Bit Format hintereinander auf die Karte kopiert. PD78/10.05.02-14 - GLYN GmbH & Co. KG
3.3 Adreßbereich CompactFlash im Memory Map Modus (16 Bit Datenbreite, CE1=CE2=0): Offset High Byte D15-D8 Address Low Byte D7-D0 4FFh 256 Worte 400h Data register Data register Eh read: Drive address register read: Alternate status register write: Device control register Ch read: Error register Invalid write: Function selection register Abs. Adresse Ah Invalid Invalid M16C/62/6N: 8h Data Register D15-D8 Data Register D7-D0 2C000h M16C/80: 204000h 6h read: Status register Drive Head Register write: Command register 4h Cylinder upper register Cylinder lower register : 2h Sector number register Sector count register REG = 1 Offset 0h Data register Data register M16C/62/6N: 28000h M16C/80: 200000h Offset High Byte D15-D8 Low Byte D7-D0 Address (even) 7FEh CIS........ 208h CIS 206h Socket copy register 204h Pin replacement register 202h Configuration status register 200h Configuration option register 1FEh CIS.... 4h. 2h. REG = 0 Offset 0h CIS PD78/10.05.02-15 - GLYN GmbH & Co. KG
3.4 Flußlaufdiagramm Sector Read : PD78/10.05.02-16 - GLYN GmbH & Co. KG
2.3 Flußlaufdiagramm Sector Write PD78/10.05.02-17 - GLYN GmbH & Co. KG