ATA协议
ATA协议
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。
Interface signal name assignments
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Description |
Host |
Dir |
Dev |
Acronym |
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Cable select |
(See note 1) |
CSEL |
||
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Chip select 0 |
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® |
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CS0- |
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Chip select 1 |
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® |
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CS1- |
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Data bus bit 0 |
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« |
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DD0 |
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Data bus bit 1 |
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« |
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DD1 |
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Data bus bit 2 |
|
« |
|
DD2 |
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Data bus bit 3 |
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« |
|
DD3 |
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Data bus bit 4 |
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« |
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DD4 |
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Data bus bit 5 |
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« |
|
DD5 |
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Data bus bit 6 |
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« |
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DD6 |
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Data bus bit 7 |
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« |
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DD7 |
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Data bus bit 8 |
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« |
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DD8 |
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Data bus bit 9 |
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« |
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DD9 |
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Data bus bit 10 |
|
« |
|
DD10 |
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Data bus bit 11 |
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« |
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DD11 |
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Data bus bit 12 |
|
« |
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DD12 |
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Data bus bit 13 |
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« |
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DD13 |
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Data bus bit 14 |
|
« |
|
DD14 |
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Data bus bit 15 |
|
« |
|
DD15 |
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Device active or slave (device 1) present |
(See note 1) |
DASP- |
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Device address bit 0 |
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® |
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DA0 |
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Device address bit 1 |
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® |
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DA1 |
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Device address bit 2 |
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® |
|
DA2 |
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DMA acknowledge |
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® |
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DMACK- |
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DMA request |
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¬ |
|
DMARQ |
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Interrupt request |
|
¬ |
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INTRQ |
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I/O read |
|
® |
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DIOR- |
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I/O ready |
|
¬ |
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IORDY |
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I/O write |
|
® |
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DIOW- |
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Passed diagnostics |
(See note 1) |
PDIAG- |
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Reset |
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® |
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RESET- |
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Note: 1 See signal descriptions for information on source of these signals |
||||
3、ATA接口的三种数据传输方式
（1）PIO（Programmable Input-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（Multiword DMA）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（Ultra DMA），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（Cylinder High）8位寄存器
柱面号低（Cylinder Low）8位寄存器
设备/磁头（Device/Head）寄存器
扇区数（Sector Count）寄存器
扇区号（Sector Number）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（Device Control）寄存器
替换状态（Alternate Status）寄存器
驱动器地址（Drive Address）寄存器
