ATA协议学习笔记

3标签：ATA协议ATA协议学习笔记本人近期因工作需要在学习ATA总线协议，为了更好的与同行学习交流，把我的学习笔记和心得发布出来。有兴趣的朋友欢迎加入讨论，也希望对ATA协议有研究的同行多多指点。谢谢！1、什么是ATA协议？ATA协议定义了ATA主机控制器与ATA存储设备之间的接口标准，它包括一下几个方面的内容：（1）接口的物理电气特性（2）接口信号定义（3）接口寄存器定义（4）数据传输中使用的命令定义（5）数据传输协议（6）数据传输时序2、ATA接口信号定义ATA物理接口共40根信号线，其中大部分信号由主机控制驱动，另一些由ATA设备（如硬盘）驱动，而16位数据线是双向驱动的。InterfacesignalnameassignmentsDescriptionHostDirDevAcronymCableselect(Seenote1)CSELChipselect0CS0-Chipselect1CS1-Databusbit0DD0Databusbit1DD1Databusbit2DD2Databusbit3DD3Databusbit4DD4Databusbit5DD5Databusbit6DD6Databusbit7DD7Databusbit8DD8Databusbit9DD9Databusbit10DD10Databusbit11DD11Databusbit12DD12Databusbit13DD13Databusbit14DD14Databusbit15DD15Deviceactiveorslave(device1)present(Seenote1)DASP-Deviceaddressbit0DA0Deviceaddressbit1DA1Deviceaddressbit2DA2DMAacknowledgeDMACK-DMArequestDMARQInterruptrequestINTRQI/OreadDIOR-I/OreadyIORDYI/OwriteDIOW-Passeddiagnostics(Seenote1)PDIAG-ResetRESET-Note:1Seesignaldescriptionsforinformationonsourceofthesesignals3、ATA接口的三种数据传输方式（1）PIO（ProgrammableInput-Output）传输，可以分为PIO寄存器传输和PIO数据传输。PIO寄存器传输主要用于对ATA设备中的寄存器进行读写。读写的数据位数为8位DD[7:0]。ATA主机控制器根据所要读写的寄存器地址设置CS0_、CS1_、DA[2:0]地址信号，同时将DIOW_或DIOR_设为有效，ATA主机控制器或ATA设备驱动数据总线释放数据。当DIOW_或DIOR_撤销时，ATA主机控制器或ATA设备从数据总线上读取数据。对于PIO数据传输，所读写的地址为数据端口，读写数据为16位。（2）MDMA（MultiwordDMA）传输，用于数据传输。ATA主机控制器向ATA设备下达MDMA传输命令后，等待设备向主机发送DMARQ数据传输请求信号。当主机收到DMARQ信号后，向设备发送DMACK_响应信号。MDMA数据传输过程与PIO方式大致相同，也是通过DIOW_或DIOR_的周期变化来控制数据的传输。在数据传输过程中，DMARQ和DMACK_握手信号一直保持有效。（3）UDMA（UltraDMA），也是用于数据传输。这种传输方式的传输速度比MDMA要快，ATA/ATAPI-5协议中所定义的UDMA传输方式最高数据传输速率是66MB/s。UDMA对数据传输的控制信号重新进行了定义。另外，UDMA还引入了CRC数据校验机制，保证了数据传输过程的正确性，但其传输过程较为复杂。4、ATA接口寄存器的定义ATA主机与设备的通信是通过主机对ATA接口上的寄存器的读写实现的，而这些接口寄存器由主机发送的地址信号CS1_、CS0_、DA2、DA1、DA0来进行寻址。除了在DMA传输模式下，CS1_和CS0_全有效或全无效都是不可用的地址，在这种情况下，数据线应该在释放状态下（即数据总线没有驱动源）。当CS0_无效，CS1_有效时，DA[2:0]只有在值为06H和07H时地址才为有效，在其他的无效地址状态下，设备会使数据总线处于高阻态。ATA接口寄存器可分为命令块寄存器和控制块寄存器。（1）命令块寄存器是主机用来向设备传输命令或从设备读取状态的，这组寄存器包括：柱面号高（CylinderHigh）8位寄存器柱面号低（CylinderLow）8位寄存器设备/磁头（Device/Head）寄存器扇区数（SectorCount）寄存器扇区号（SectorNumber）寄存器命令（Command）寄存器状态（Status）寄存器特征（Features）寄存器错误（Error）寄存器数据（Data）寄存器。（2）控制块寄存器是用来控制设备和替换状态，这组寄存器包括：设备控制（DeviceControl）寄存器替换状态（AlternateStatus）寄存器驱动器地址（DriveAddress）寄存器