Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия

Таблица 9.3. Интерфейс ATA (IDE)

Сигнал	Тип^1	Контакт	Контакт	Тип^1	Сигнал
RESET#	I	1	2	–	GND
DD7	I/O TS	3	4	I/O TS	DD8
DD6	I/O TS	5	6	I/O TS	DD9
DD5	I/O TS	7	8	I/O TS	DD10
DD4	I/O TS	9	10	I/O TS	DD11
DD3	I/O TS	11	12	I/O TS	DD12
DD2	I/O TS	13	14	I/O TS	DD13
DD1	I/O TS	15	16	I/O TS	DD14
DD0	I/O TS	17	18	I/O TS	DD15
GND	–	19	20	–	Ключ (нет штырька)
DMARQ	O TS^2	21	22	–	GND
DIOW#/STOP^3	I	23	24	–	GND
DIOR#/HDMARDY#/HSTROBE^3	I	25	26	–	GND
IORDY/DDMARDY#/DSTROBE^3	O TS^2	27	28	I/O	SPSYNC/CSEL^7
DMACK#	I	29	30	–	GND
INTRQ	O TS^2	31	32	O OK	IOCS16#^8
DA1	I	33	34	I, O^4	PDIAG#/CBLID^3
DA0	I	35	36	I	DA2
CS0#	I	37	38	I	CS1#
DASP#	I/O OK^5	39	40	–	GND
+5 В (Logic)	–	41^6	42^6	–	+5 В (Motor)
GND	–	43^6	44^6	–	Зарезервирован

¹ Тип сигнала для устройства: I — вход, О — выход, I/O — двунаправленный, TS — тристабильный, OK — открытый коллектор. Для хост-адаптера значения I и О имеют противоположный смысл.

² У старых устройств сигнал может иметь тип OK (при разнотипных сигналах на одной шине возможен конфликт).

³ Сигналы, приведенные после символа /, используются только в режиме Ultra DMA (ATA-4).

⁴ У ведущего устройства — вход, у ведомого — выход.

⁵ У ведомого устройства — только выход.

⁶ Контакты 41–44 используются только для миниатюрных дисков.

⁷ Начиная с ATA-3 — только CSEL.

⁸ Начиная с ATA-3 зарезервирован.

Рис. 9.2. Интерфейсный кабель ATA

Рис. 9.3. Ленточный кабель интерфейса ATA с кабельной выборкой

Начиная с ATA/ATAPI-4 в шлейфах узаконили кабельную выборку и для подключения устройства 1 определили средний коннектор. В нем контакт 28 либо не соединен с проводом, либо просто отсутствует. Вполне понятно, что при использовании кабельной выборки хост-контроллер подключать к среднему коннектору нельзя (как и к правому на рис. 9.3). Если номер устройства назначается джампером, то для 40-проводного кабеля можно подключать устройства и хост-контроллер к любым коннекторам произвольно (но желательно избегать «висячих» концов).

Для устойчивой работы в режиме Ultra DMA рекомендуется применение 80-проводных кабелей, обеспечивающих чередование сигнальных цепей и проводов схемной земли (GND). Такие кабели требуются для режимов UltraDMA выше 2 (скорость выше 33 Мбайт/с). Эти кабели разделываются на специальные разъемы, имеющие 40-контактные гнезда с обычным назначением контактов, но ножевые контакты для врезки 80 проводов. В шлейфе для схемной земли используются либо все четные, либо все нечетные провода — это зависит от применяемых разъемов (на них должна быть маркировка EVN GND или ODD GND соответственно). Установка на одном шлейфе разнотипных разъемов недопустима (тогда все 80 проводов окажутся соединенными вместе). На 80-проводном кабеле в разъеме для подключения контроллера контакт 34 соединен с шиной GND и не соединен с проводом шлейфа; этим обеспечивается идентификация типа кабеля (CBLID). Провод шлейфа соединяет контакты 34 разъемов устройств, что обеспечивает прохождение сигнала PDIAG# от ведомого устройства к ведущему. С учетом возможности кабельной выборки на 80-проводном шлейфе положение коннекторов уже однозначно.

♦ Коннектор хост-контроллера расположен на конце шлейфа, у него контакт 34 заземлен и не соединен со шлейфом. Корпус коннектора должен быть синего цвета.

♦ Коннектор устройства 0 расположен на противоположном конце шлейфа, у него все контакты соединены со шлейфом. Корпус коннектора должен быть черного цвета.

♦ Коннектор устройства 1 (необязательный) расположен в середине шлейфа, у него контакт 28 не соединен со шлейфом. Корпус коннектора должен быть серого цвета.

Если кабельная выборка не используется, то устройства 0 и 1 можно менять местами.

Спецификация ATA «узаконивает» как 40-контактный интерфейсный разъем, так и 4-контактный разъем питания (рис. 9.4), но для малогабаритных устройств питание может подаваться по 44-проводному интерфейсному кабелю.

Рис. 9.4. Разъемы интерфейса ATA (вилки на устройствах): а — интерфейсный, б — питания

Для большинства устройств применяется 40-контактный разъем с шагом контактов 2,54 мм. Рядом с ним могут располагаться дополнительные контакты, служащие для конфигурирования устройства и технологических целей (диагностики и других операций по служебному последовательному интерфейсу). Спецификация ATA/ATAPI предусматривает два варианта, приведенные на рис. 9.5, а и б. Здесь пустым квадратиком обозначены позиции ключевых (пропущенных) выводов, контакты 1-40 используются для интерфейса (см. табл. 9.3), а контакты А-Н — для установки джамперов (табл. 9.4) и технологических целей. Для миниатюрных устройств предназначен 50-контактный разъем с шагом выводов 2 мм (рис. 9.5, в), у которого контакты 1-44 соответствуют табл. 9.3, контакты A-D — табл. 9.4 (используются для конфигурирования, а пара пропущенных контактов является дополнительным ключом). Для 50-контактного кабеля принято назначение выводов накопителей IBM Thinkpad/Travelstar:

♦ контакт А через резистор 10 кОм соединяется с шиной +5 В;

♦ контакт В для устройства задает его роль: низкий уровень — устройство 0, высокий — устройство 1;

♦ контакт С определяет режим устройства по включении питания: низкий уровень — Standby, высокий — Idle;

♦ контакт D соединяется с контактом 28 (CSEL) и через резистор 10 кОм — с шиной +5 В.

Это назначение, позволяющее конфигурировать и адресацию, и режим потребления, применяется не на всех устройствах. На винчестерах фирмы Toshiba контакты А и В могут использоваться как выход и вход последовательного интерфейса (В подтянут к шине +5 В через резистор 47 кОм), С — GND, D — роль устройства (низкий уровень для устройства 1).

Рис. 9.5. Дополнительные контакты на разъемах интерфейса ATA: а — SFF8057, б — SFF8058, в — SFF8212 (50-контактный разъем)

Таблица 9.4. Использование дополнительных контактов

Выборка	SFF8057	SFF8058	SFF8212	Toshiba (1996)
Используемые контакты	Е-Н	A-F	A-D	A-D
Кабельная выборка	E-F	A-B	B-D	B-D
Master	G-H	E-F	–	–
Master при наличии Slave	G-H, E-F	E-F	–	–
Slave	–	C-D	A-B	C-D

Для малогабаритных внешних устройств существует довольно распространенный разъем HP 36, но в спецификацию ATA/ATAPI он не входит. Для устройств хранения на флэш-памяти используется коннектор, соответствующий спецификации CompactFlash Association.

В документации на устройства могут быть указаны несколько отличающиеся обозначения сигналов. Здесь приведены обозначения из стандарта ATA/ATAPI- 4.

♦ RESET# (Device Reset) — сброс устройства (инвертированный сигнал сброса системной шины). Сигнал длительностью не менее 25 мкс вырабатывается после установления питающих напряжений. Сигнал вызывает сброс интерфейса в исходное состояние и устанавливает параметры по умолчанию.

♦ DA[2:0] (Device Address) — три младших бита системной шины адреса, используемые для выбора регистров устройств.

♦ DD[15:0] (Device Data) — двунаправленная 16-битная шина данных между адаптером и устройствами. При 8-битных обменах используются младшие биты D[7:0]. У устройства не должно быть «подтягивающего» резистора на линии DD7 — на хост-контроллере эта линия через резистор 10 кОм соединена с шиной GND. Это позволяет хосту определить факт отсутствия устройства на шине сразу после аппаратного сброса: при чтении регистра состояния отсутствующего устройства бит BSY окажется сброшенным.

♦ DIOR# (Device I/O Read) — строб чтения портов ввода-вывода. Данные фиксируются по положительному перепаду сигнала.

♦ DIOW# (Device I/O Write) — строб записи портов ввода-вывода. Данные фиксируются по положительному перепаду сигнала.

♦ IORDY (I/O channel Ready) — готовность устройства завершить цикл обмена. Низким уровнем сигнала во время цикла обмена устройство может ввести такты ожидания шины. Сигнал требуется при обмене в PIO Mode 3 и выше. На хост-контроллере эта линия через резистор 1 кОм должна подтягиваться к шине питания.