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CF卡

鎖定
CF卡(Compact Flash)最初是一種用於便攜式電子設備的數據存儲設備。作為一種存儲設備,它革命性的使用了閃存,於1994年首次由SanDisk公司生產並制定了相關規範。當前,它的物理格式已經被多種設備所採用。由於使用的或非型閃存的存儲密度低於較新的與非型閃存,CF卡是90年代初期出現的三種存儲卡中體積最大的(另兩種是Miniature Card—MiniCard和SmartMedia卡)在之後,CF卡也改用了與非型閃存,另外,IBM微型硬盤並沒有使用固態存儲器
中文名
CF卡
外文名
Compact Flash
開發公司
SanDisk公司
屬    性
便攜式電子設備的數據存儲設備
途    徑
閃存
關聯存儲卡
Miniature Card—MiniCard和SmartMedia

CF卡分類

CF卡 CF卡
從外形上CF卡可以分為兩種:CF I型卡以及稍厚一些的CF II型卡。CF II型卡槽主要用於微型硬盤等一些其它的設備。
從速度上它可以分為CF卡、高速CF卡(CF+/CF 2.0規範),更快速的CF 3.0標準也在2005年被採用。

CF卡相機市場

CF卡 CF卡
CF是與出現更早且尺寸更大的PCMCIA I型內存卡競爭的第一批閃存標準之一,它最初是建立在英特爾的或非型閃存的基礎上,之後改為使用與非型閃存。CF是最老也是最成功的標準之一,尤其適合專業相機市場。它具有比其它存儲方式更長的壽命以及較低的單位容量成本,同時也可以在較小的尺寸上提供較大的容量。

CF卡插槽

CF卡 CF卡
CF卡可以通過適配器直接用於PCMCIA卡插槽,也可以通過讀卡器連接到多種常用的端口,如USB、Firewire等。另外,由於它具有較大的尺寸(相對於較晚出現的小型存儲卡而言),大多數其它格式的存儲卡可以通過適配器在CF卡插槽上使用,其中包括SD卡/MMC卡、Memory Stick DuoXD卡以及SmartMedia卡等。

CF卡產品特點

一與二型
CompactFlash的電氣特性PCMCIA-ATA接口一致,但外形尺寸較小。
連接器為43毫米寬,外殼的深度是36毫米,厚度分3.3毫米(CF I型卡)和5毫米(CF II型卡)兩種。
CF I型卡可以用於CF II型卡插槽,但CF II型卡由於厚度的關係無法插入CF I型卡的插槽中。CF閃存卡多數是CF I型卡。
CF卡比早期的PC卡(PCMCIA)I型更細小,然而厚度則和PC卡I及II型相同。CF卡是早期記憶卡規格之中最成功的,受歡迎程度比Miniature Card、SmartMedia卡及PC卡I型更勝一籌.
CF卡 CF卡
在應用體積較小的器材時,SmartMedia卡曾經是CF卡的主要競爭對手,從市場滲透率而言卻一度超越CF卡。不過,SmartMedia的優勢,將因新制式的記憶卡出現而終止(大約於2002-2005年時)。
九十年代末至廿一世紀初出現的記憶卡制式(如SD/MMC,各種Memory StickxD圖像卡等等)有助激烈競爭。新款記憶卡的體積比CF卡小數倍,某程度上與當時CF比PC Card的相差還要大。新制式將會主導掌上電腦,手提電話以及消費級數碼相機,特別是超迷你型號。

CF卡優勢

16G CF卡 16G CF卡
無論如何,CF卡還會繼續被很多設備支持,仍然成為專業數碼相機的主流標準。在2005年出產的消費級數碼相機中,有一定數量還是支援CF卡。CF的主要特點仍是以最少的價錢換取最大的MB數,比小型記憶卡有著最高容量,CF II能使用MicroDrive,以及透過轉接器使用多種較小記憶卡。同時,CF卡接口的記憶卡轉接器比其他類型的平,全因它沒有芯片組
閃存型存儲設備具有非易失性和固態,所以它比磁盤驅動器更穩固,耗電量僅相當於磁盤驅動器的5%,卻仍然具有較快的傳輸速率(SanDisk Extreme III型CF卡的寫入速度和讀取速度可達20MB/s)。它們的工作電壓為3.3volts或5volts,可以在不同的系統間轉換。閃存型CF卡可以適應極端的温度變化,工業標準的閃存卡可以在-45至85攝氏度的範圍內工作。

CF卡應用

CF接口已廣泛用於PDA、筆記本電腦、數碼相機和包括台式機在內的各種設備。
到2005年,CF卡的容量規格從最小的8MB到最大可達12GB。(這裏的1MB=1,000,000byte,1GB=1000MB)
EP7212是CIRRUS LOGIC公司生產的支持MP3格式的數字音頻解碼的微處理器。它採用ARM7TDMI CPU核,時鐘速率高達74MHz;它內含DRAM、FLASH、LCD、串口和數字音頻接口。這些特徵使得開發者容易實現MP3文件的解碼和播放。本例中利用CF卡存儲MP3。
(1)CPLD邏輯關係採用VHDL語言實現
OE <=NCS3 OR NRD;
WE <=NCS3 OR NWR;
CE1 <=A0 AND (NOT WORD);
CE2 <=(NOT A11)AND (NOT WORD);
REG <=A11;
(2)軟件實現
首先,配置結構寄存器,設為MEMORY模式。然後,各個任務寄存器設定參數。最後,將命令寫入命令寄存器,執行操作。下面的代碼段實現將CF卡第一個扇區全部寫入0XAAAA。
LDR R0,=0X30000200; //結構寄存器地址A11=1
LDR R1,=0;
STRB R1,[R0]; //設置為MEMORY方式
LDR R0,=0X30000800; //初始化地址,A11=1
LDR R2,=0X80; //檢測忙信號
LDR R3,=0XAAAA; //測試數據
LDR R1,=1; //傳輸扇區數目。此處是1個扇區大小
STRB R1,[R0,#2];
LDR R1,=0; //起始扇區號
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
STRB R1,[R0,#6];
LDR R1,=0X30; //寫扇區命令
STRB R1[R0,#7];
WAIT
LDRB R1,[R0,#7]; //讀狀態信號,檢測是否忙。
//若忙,在此循環
TST R1,R2;
BNE WAIT
LDR R4,=0; //初值
LDR R5,=0X100; //寫256個字,512個字節。
WRITE
STR R6,[R0];
ADD R5,R5,#1;
CMP R5,R4;
BNE WRITE; //向緩衝寫512個字節
由於篇幅有限,本文僅給出MEMORY模式實現的方法,其它兩種模式實現與MEMORY相似。由於CF卡具有易於攜帶、兼容性好、容量大的特點,可以預見,它必將在更廣闊的領域得到應用。

CF卡容量價格

CF卡 CF卡
Pretec發佈好幾款CF卡,容量有32GB、64GB與100GB,真的是100GB,CF容量終於衝到3位數了。其中32GB標榜速度較快,可達333倍速,寫入可達每秒50MB;100GB的版本則是233倍,寫入達每秒35MB;64GB則可以用在CF轉SATA的用途,會另外出一個轉接盒,內裝4張Pretec 64CF,就變成了SSD。
價格方面,價位從美金399到630元,摺合人民幣2,722元到4,298元不等,內含4張64GB的CF轉SATA 2.5寸轉接盒則是1596美金,摺合人民幣10,889元。
右圖為64GB的CF卡實物。

CF卡技術特點

CF卡(Compact Flash)是1994年由SanDisk最先推出的。CF卡具有PCMCIA-ATA功能,並與之兼容;CF卡重量只有14g,僅紙板火柴般大小(43mmx36mmx3.3mm),是一種固態產品,也就是工作時沒有運動部件。CF卡採用閃存(flash)技術,是一種穩定的存儲解決方案,不需要電池來維持其中存儲的數據。對所保存的數據來説,CF卡比傳統的磁盤驅動器安全性和保護性都更高;比傳統的磁盤驅動器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5到10倍,而且CF卡的用電量僅為小型磁盤驅動器的5%。這些優異的條件使得大多數數碼相機選擇CF卡作為其首選存儲介質

CF卡卡的發展

CF卡 CF卡
雖然最初CF卡是採用Flash Memory的存貯卡,但隨着CF卡的發展,各種採用CF卡規格的非Flash Memory卡也開始出現,CFA後來又發展出了CF+的規格,使CF卡的範圍擴展到非Flash Memory的其它領域,包括其它I/O設備和磁盤存貯器,以及一個更新物理規格的Type II規格(IBM的Microdrive就是Type II的CF卡),Type II和原來的Type I相比不同之處在於Type II厚5mm。
CF卡同時支持3.3伏和5伏的電壓,任何一張CF卡都可以在這兩種電壓下工作,這使得它具有廣闊的使用範圍。CF存貯卡的兼容性還表現在它把Flash Memory存貯模塊與控制器結合在一起,這樣使用CF卡的外部設備就可以做得比較簡單,而且不同的CF卡都可以用單一的機構來讀寫,不用擔心兼容性問題,特別是CF卡升級換代時也可以保證舊設備的兼容性。

CF卡開發平台

CF卡 CF卡
CF卡有相當多的平台支持,包括DOSWindows 3.xWindows 95Windows 98Windows CEOS/2,Apple System 7,Linux和許多種UNIX都能夠支持。
CF卡作為世界範圍內的存儲行業標準,保證CF產品的兼容,保證CF卡的向後兼容性;隨着CF卡越來越被廣泛應用,各廠商積極提高CF卡的技術,促進新一代體小質輕、低能耗先進移動設備的推出,進而提高工作效率。CFA總部在加拿大的Palo Alto,其成員有權免費得到CF卡、CF商標和CF技術詳情。CFA成員包括3COM,佳能柯達惠普日立IBM松下摩托羅拉、NEC、SanDisk、精工愛普生)和Socket Communications等120多個。而且其中的主要數碼相機生產研發廠商已經成立了一個專門組織,從事於CF產品的開發。

CF卡卡的不足

1.容量有限。雖然容量在成倍提高,但仍趕不上數碼相機的像素髮展。目前的千萬像素以上產品已經是流行的高端產品最低規格,而民用主流市場也達到8百萬像素級別。普通民用的JPEG壓縮格式下,容量尚可,但是專業級的TIFF(RAW)格式文件還是放不下幾張圖像數據
2.體積較大。與其他種類的存儲卡相比,CF卡的體積略微偏大,這也限制了使用CF卡的數碼相機體積,所以現下流行的超薄數碼相機大多放棄了CF卡,而改用體積更為小巧的SD卡
3.性能限制。CF卡的工作温度一般是0-40攝氏度。因此0度以下的環境中,數碼相機基本可以説變成了“廢物”。即使是專業機也不能倖免。軍用的CF卡耐寒能力達到-40攝氏度,可是什麼時候普及,價格什麼時候跌到普通老百姓可以承受的地步還不得而知。

CF卡微型硬盤

CF卡 CF卡
微型硬盤是一種符合CF-II型標準的微型硬盤驅動器(約1英寸寬)。1999年IBM首次發佈了擁有340MB容量的微型硬盤,後於2002年將其部門連同Microdrive商標一起賣給了日立。許多其它的廠商(如:希捷索尼等)也在出售微型硬盤,截止到2005年中期,微型硬盤的容量已經達到了6GB並且還在高速增長着。
做為一種機械式存儲設備,這些微型硬盤在運行的時候需要消耗比閃存更多的能源,所以在某些供能不足的設備上它們也許不能很好的運行。同時,作為機械設備,它們對物理震動和温度的變化要比閃存更加敏感,儘管在實際使用中並無大礙。

CF卡CF規範

在CompactFlash規範第一次標準化的時候,即使是全尺寸的硬盤的容量也很少超過4GB的,因此ATA規範自身存在的限制被認為是可接受的。但是,在硬盤由於不斷增長的容量需求而對ATA規範作出大量改變的今天,閃存卡很快就超過了4GB的限制。
  • CF+(或CF2.0)包括了兩個較大的變化:數據傳輸率提高到16MB/s,容量最大可達到137GB(根據CompactFlash協會(CFA)的資料)
  • 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 [1] 

CF卡三代

德國科隆--CF標準有了新的第三修訂版,將接口數據傳輸速率提升了4倍。標準將與FAT32文件系統相結合,完全支持容量超過2.2GB的CF卡。
剛剛宣佈的CF+和CF規範第三修訂版利用了Ultra DMA 33和Ultra DMA 66規範(主要用於IDE硬盤驅動器),將接口數據傳輸速率從16MB/s提高到66MB/s。DMA(直接存儲訪問)接口方式可以降低用於管理CF卡數據傳輸的處理器耗能。據標準化組織CF聯盟(CFA)稱,快速的PCMCIA ATA存儲與I/O模式也可以加入,它可以將接口傳輸速度提高到25MB/s。

CF卡其它設備

CompactFlash規範還被應用於多種輸入/輸出以及接口設備。由於它的電氣性能PCMCIA卡一致,因此大多數PCMCIA卡都有類似的CF版本。如:
數碼相機;
Super VGA顯示適配器;
多種其它閃存卡的讀卡器

CF卡5標準

理論上最大容量1.44億GB
CF卡 CF卡
CF卡聯盟(CompactFlash Association,CFA)宣佈了獲得通過的CF5.0版標準,新標準在現有CF4.1版標準基礎上做出了多項升級,尤其是在閃存容量高速上漲的形勢下,CF5.0將容量上限提升了幾個數量級
和幾年前的硬盤137GB容量限制一樣,CF卡由於使用28bit尋址,最大容量也只有137GB。因此在CF5.0標準中,尋址空間被增加到48bit,理論上的最大容量因此被提升到了144PB(144000TB),應當可以在很長時間內滿足需求。除此以外,新標準中的的數據傳輸單位從128KB提升到32MB,大大提高了傳輸效率
CF5.0標準支持ATA-6和ATA-8/ACS-2標準,併為了改進兼容性修改了接口的電氣定義。和固態硬盤SSD類似,CF5.0標準中也增加了TRIM功能,能夠對空餘空間進行管理,改善性能表現。除了既定規範,CF5.0還提供了一項可選特性“Video Performance Guarantee”(視頻性能保證),針對大數據量高清視頻拍攝提供QoS功能,保證不會出現丟幀現象。通過該功能的引入,CF卡有意進入超高速攝影等專業視頻市場。
參考資料
  • 1.    CF Cards  .國際CFA協會(CompactFlash Association)[引用日期2015-07-29]