cfIDE: Compact Flash přes IDE

6. 6. 2003 | Pavel Cimbal | Hardware | 28115×

Vyrobte si doma redukci pro připojení Compact Flash karet na standardní IDE řadič. Článek obsahuje kompletní popis a technickou dokumentaci od Pavla Cimbala (Zilogat0r).

Autor textu a dokumentace: Pavel 'Zilogat0r' Cimbal

Přiložené materiály obsahují úplnou technickou dokumentaci - podle ní byla redukce vyrobena a může si ji kdokoli znalý postupu sériové výroby plošných spojů zreprodukovat (dovolil jsem 5ks pro vlastní potřeby - zas nechci, aby si na tom někdo mastil kapsu, když jsem to navrhoval původně pro kamarády zadarmo).

O co jde? Compactflash karta, konkrétně CF-I, je vynikající standard. Jednak je open a free, druhak jsou tato paměťová média jedna z nejlevnějších, nejrychlejších, s největší kapacitou a s nejširší kompatibilitou. Specifikaci si každý může stáhnout z compactflash.org.

CF je v podstatě takový modernější kříženec PCMCIA a IDE. To není nijak nemožné, protože PCMCIA i IDE jsou deriváty staré dobré ISA. Zkrátka, každá CF lze krom jiného přepnout do tzv. 'true ide' módu (uzemněním pinu /SELATA), kdy se začne chovat jako plnokrevný AT-IDE disk se vším všudy. Má svou defaultni geometrii, sektory, hlavy, cylindry, LBA adresaci, identifikační sektor - zkrátka není ji pak možné od disku rozlišit.

Má redukce téhle kupodivu dost opomíjené vlastnosti využívá a vhodným propojením CF konektorů s IDE konektorem dělá z CF karty fyzické IDE zařízení. IDE konektory jsou dva, jeden samčí (pro připojení na kabel, třeba místo disku nebo pro vložení do populárních šuplíku) a vedle zespodu samičí (umožní destičku narazit přímo na piny řadiče a ani kabel nepotřebujeme). Kdo chce tichý počítač nebo nechce čekat na pomalý USB transfer fotek do počítače, či chce nahradit diskety CFkami, určitě tuhle redukci využije.

Redukci jsem původně navrhoval pro komunitu Spectristů používající můj IDE řadič DivIDE. Ten držel na /DMAACK tvrdých 5V (to může; je to TTL-ready vstup na všech IDE zařízeních) a karta se z něj napájela (tedy přímo datovým kabelem nebo nasunutím na pinový hřebínek řadiče). Většina systémů má na tomto vývodu také cosi ~3..5V a redukce je zkusí využít k napájení také. Pokud je některý (takové neznám) řadič slabý a kartu neutáhne, jsou na redukci i konektory na PC napájení - 5.25" i 3.5". Dioda D1 pak brání zpětnému proudu z legálního napájení do /DMAACK. Tedy stačí datový kabel a redukce už funguje. Pouze pokud by byl nějaký problém, zapojíme i napájení.

Přepínač na redukci simuluje IDE signál /CABLESELECT. Samotný signál je tažen izolovaně dál. V jedné poloze jej přepínač uzemňuje (karta se chová jako master), ve druhé nechává interní pullup (slave).

Červená dioda je klasická indikace aktivity zařízení, žlutá správného vložení karty (krajní kratší piny v konektoru jsou oba kartou uzemněné, tj. karta 'sedí'), zelená power on.

Pro správnou funkci však stačí jen konektor pro CF, IDE hřebínek a napájení (buď z kabelů přes D1 nebo zapájíme i konektor na 5.25" nebo 3.5"). Karta se pak chová jako slave. Zbytek jsou jen master/slave blikající nebo stabilizační features navíc.

Formát CF

Na závěr ještě jaký formát má CF - je to jako disk bloková device, organizovaná po sektorech (v tomto módu). Má i jako disk svůj MBR a partition table, kde je už od výrobce preventivně vytvořena FAT16 (06h kód, tzv. BIGDOS) primární partition zabírající celou kapacitu karty. Některé zařízení (Minolta Dimage) na toto spoléhají (tj. nelze používat dosový fdisk - ten tam s oblibou bude vytvářet FAT12 nebo LBA-FAT16 - Bill made). Další problémek pak může být přidávání dalších IDE řadičů do jádra u toho, kdo už má 4 devices, protože v případě manuálního nastavování špatně parsuje bootparametr ide<číslo>=<číslo>,<číslo>,<číslo> (třeba zakomentovat ide-model check v ide.c, který parametr předčasné zamítal s chybou).

Nakonec

Konektor pochází z firmy Omnitron (v Praze vedle AAA Auto u tramvajové otočky nád. Kobylisy), jinak všechny součástky lze sehnat v pohodě v GM. Základní verze mne přišla na ~290 Kč, plná verze asi ~ 350 Kč. Oproti ~600,- za konkurenční 'profesionální' výrobky to myslím není špatně. Podobných 'amatérských' redukci již bylo více - Kosťova byla asi první, pak Samiho Vehmaa - ale každá měla nějaké minus, ať už použitý konektor, přepínání master/slave, indikace, nebo prostý layout a přímá připojitelnost do systému. Proto jsem tomu čas obětoval, z každé vzal to lepší, něco ještě dodělal a jak tak koukám, vyplatilo se ;).

Technická dokumentace

cfIDE_4c.zip, 367 KB

Licence

Příloha obsahuje úplnou výrobní dokumentaci, kterou je zakázáno používat jakkoli jinak než pro svou osobní potřebu (= výrobu zařízení v množství převyšujícím 5ks). Je zakázáno bez vědomí autora jakoukoli část návrhu přebírat či kopírovat. Zařízení NESMÍ být produkováno ani prodáváno za účelem zisku.

Odkazy a zdroje

compactflash.org
pandora.cz (kde najdete autora)

       

Komentáře

[Petr]

Trochu prablem u CF pres ide je, ze se musi poc. restartnout, kdyz chcete vlozit CF, protoze linuxovy jadro neumoznuje hot-plug ide. Nebo se mylim? Vi nekdo jak na to? Ja jsem koupil stavebnici na http://linux.mikroservis.cz/cf.html za 410,- Coz mi prislo jako docela rozumna cena.

[Mti.]

No ... na boot systemu (router) to nepotrebujes a na hotplug se musis smirit s "horsimi" variantami... (usb1.1 mi (zapis) "vali" 370kB/sec , pcmcia 1.5MB (rh9;P3 1GHz); kolik delaji ctecky na usb2.0 , pripadne jake rychlosti dosahujete s ide?)

[Petr Krčmář]

Ta rychlost mě taky zajímá. Liší se to nějak podle značky? Díky Peter

[Pavel Čejka]

Zkoušel jsem komerční ADM karty od Apaceru, tj. Compact Flash s IDE konektorem už z továrny, a udělají zhruba 4,5MB/s, výrobce přitom u současných nových typů udává až 5,5MB/s. Seek samozřejmě 0ms, resp. benchmarky nejsou schopné změřit.

[Jimmy]

Rychlost zavisi i na karte. Obycejne levne karty byvaji s rychlosti 4x tj. 600kB/s, nejrychlejsi je zatim 40x tj. 6MB/s. S moji kartou 12x a multiformatovou cteckou Lexar s USB 1 ctu i zapisuju asi 930 kB/s coz je limit USB. Podle testu jsou USB 2 ctecky omezeny jen rychlosti karty. Lepsi karty maji rychlost vzdy mapsanou na sobe, je to preci jen reklama .

[Beda]

hdparm -R nebo hdparm -U je ten spravny prikaz pro hot swap ide a uz existuje hooooodne dlouho

[voidless]

Nakolik je slozite to z te stavebnice smontovat dohromady? Zvladne to nekdo se zakl. znalostmi pajeni a elektroniky? Dik

[Aloner]

Bootujte počítač z Compact Flash

[Pavel Beníšek]

Secure Digital karty asi budou uplne jine ze? :(

[Jiří]

SD mají jiný konektor i komunikaci, ale existuje univerzální IDE čtečka, viz http://www.kobe.cz/endcenik.htm#ctecky - CTICSSM (CF&SM&SD&MMC&MS, hot swap).

[kix]

Dá se tento nebo obdobný adaptér někde koupit? Každý nemá možnost si to vyrobit...

[petr]

dá se koupit na http://www.pcservisbrno.cz/redukce je tam i verze na 2,5" kabel, kabel samotny i konektory

a bacha na CF karty A-data, ty IDE mod nepodporuji!

[Honza]

Slyšel jsem, že CF karta má omezenou životnost zápisu a proto se nehodí pro běh systému, který často zapisuje (swapuje) na disk (CF). Nemate někdo podrobnější informace?

[petr svestka]

no, vetsina vyrobcu garantuje milion zapisu, coz je docela dost. minimalne na foceni .. :)

jako pevny disk je pak dobry pouzit linuxovou distribuci, ktera je jako read-only, treba v Brne pouzivame tuhle ... brno-czfree.net, Odkaz Linuxova distribuce

Druha vec je, ze radic v karte si hlida kam uz zapisoval, a kazdy dalsi zapis udela na misto dalsi v poradi (jednoduse receno), takze tu "zatez" rovnomerne rozklada po cele karte. Nemelo by se tedy stat, ze mas 4GB kartu, na ni jeden maly souborek ktery neustale prepisujes a ten maly kousek mista co to zabira se pak rychle opotrebuje.

[Pavel Čejka]

Moc se mi to líbí, rád bych si redukci vyrobil. Jen mne tak napadá, při větším množství tišťáků (třeba 20 kusů?) by jejich výrova přišla levněji a navíc by se zajištěním výroby nemusel zabývat každý zájemce (bylo by zájemců mezi čtenáři víc?). Určitě bych jeden nebo dva koupil, nejlépe i s CF konektorem, zbylý materiál určitě najdu po šuplících.

[Pavel Čejka]

Ještě upřesním, tišťáky koupím klidně od autora - bude-li se tím chtít zabývat, pokud by vadilo, kdyby je vyrobil někdo jiný v množství větším než 5 kusů.

[CIJOML]

presne tak, to licence zakazuje - dale zakazuje prodavat casti nebo cele zarizeni za ucelem zisku, tzn vynosy minus naklady se musi rovnat nule

[hwsoft]

No pokud to licence zakazuje, tak udelam tuhle redukci od nuly(teda dle volne dokumentace). Stejne ji budu potrebovat pro nasi CZFree.Net sit. Dale mam moznost za naklady delat prokoveny DPSky, tak mi poslete mail na cfide@lbcfree.net, a ja po dohode tech plosnaku necham udelat vic. Jen mi musite nechat tak mesic casu, v tuto chvili jsem uplne vytizen Petr Lascak ITF FreeNet Liberec

[Jozef Vondrák]

Tu redukci bych si rád koupil, je to hodně užitečná vecička, ale vyrobit sám? Udělal bych akorát škodu za 10000.

[Pavel Cimbal]

Holla. Smyslem toho dovetku o 5ks je snaha 'mit neco v ruce' pro pripad, ze by nekdo vzal adresar 'Fabrication' z onoho zipu, prohnal vyrobni linkou u nej ve firme, a drze zacal prodavat treba za tech 600,-. Nepochybuji, ze by mel i tak vyborny obrat, protoze toto na nasem trhu stale citelne chybi. Pokud ale chcete nekdo nasekat vic desticek pro kamarady a podobne, resp. pak to treba i prodavat dal za vyrobni cenu (pripadne o trosku vyssi, aby se vam pokryly naklady na veci okolo toho), klidne se se mnou domluvte, neni problem. Ostatne, 20 desticek bych tu mel, za 125,- jedna budiz vase (Praha Strahov). Nekolik jich mam i se zapajenou redukci (za 280,-), ale ty jsou uz temer vsechny 'zabookovane' puvodnimi odberateli, Spectristy ;). Zil0g

[mikael]

Máš ještě ten hotový plošňák? Jeden kus bych od tebe koupil. Dík. mikael@czela.net

[Jiří]

Léta se to dá koupit, viz např. http://linux.mikroservis.cz/nabidka_pas.html - CF-IDE (stavebnice 410 Kč, hotové 680Kč) nebo http://www.kobe.cz/endcenik.htm#ctecky - CTICB (bootovací, 3.5"), CTICSSM (CF&SM&SD&MMC&MS, hot swap).

[Chain]

proc to delat na kolene, kdyz se da od cinanu koupit za 180 cela hotova redukce?

[Georg]

Zdravim vsechvy, panove jakou mi doporucite Linuxovou distribuci na pocitac s CF? Hledal jsem nejakou "read only" distribuci, ale do oka mi prisla jen FloppyFW coz jiste neni to prave orechove. CF by mohla umet vic... Dik J.

[lukic]

leaf.sourceforge.net

[hwsoft]

Nejlepe WISP z leaf.sf.net

[guh]

nebo m0n0wall

[the.max]

http://www.czfree.net/czfdebian

[tuxmartin]

http://wiki.webstep.net/czfree/2

[Jury]

Zkoušel jsem zhotovit popsanou redukci a vyskytuje se mi tento jev: Pokud je připojeno externí VCC a provedu kopii souboru na CF zpět na CF pod jiným jménem a následně oba soubory porovnám, jsou v kopii chyby. Bez externího VCC je kopie OK, ovšem napájení není ani z /DACK (zde je 0V, D1 mohu odpojit). Je taková varianta korektní a z čeho je potom CF modul napájen? Díky za odpověď. Jury

[V.Mlich]

Tak jsem to taky zkusil. Do koupene redukce jsem vlozil 4G CF o rychlosti 120x. Windows XP se podarilo nainstalovat v pohode, vytvoril si tam NTFS, zustalo 2.6G free. Jediny problem byl, ze ten smejd nejakym zpusobem poznal, ze disk je 'removable' a pak mel problem s vytvarenim swapovaciho souboru, bylo potreba rucne swapovani zakazat. Prenosova rychlost kolem 20M/sec celkem prijemna a vyrobcem garantovanych milion cyklu by melo vydrzet nekolik let, uvidime...
Bohuzel zadny z linuxu, co mam doma, se nepodarilo nainstalovat. Kazdy skonci pri pokusu pristupovat na ten disk vetsinou 'lost interrupt' nebo nejakou hlaskou s DMA. Pritom autodetekce spravne zjisti, ze DMA not supported. Nevite nekdo, co s tim?

[DuckDaffy]

Zkuste prosím rychlost přenosu a další testy programem DiskSpeed32, zajímá mě vytížení systému a dosahované rychlosti čtení. Mám obavy, že např. karty SanDisk Extreme IV, které mají 40MB při čtení (odpovídá 266x) této rychlosti na IDE nejsou schopny dosáhnout...

[MM..]

Problem je v tom ze tato redukcia NEMA zapojene piny pre DMA! to je samozrejme zle pre nove rychle CF karty, ktore vedia (a aj hlasia ze vedia) pracovat aj cez DMA. Mozes si DMA vypnut v BIOSe, alebo je potrebne prepojit tam dalsich par dratov. Zhlavy neviem presne vsetko, treba trochu pouzit google, spravna schema pre DMA sa pozna tak ze ma zapojeny pin 43 CF konektora na pin 21 IDE (DRQ), pin 44Cf na pin 29 IDE (DACK), a este nejake zmeny, zhlavy neviem. pouzit google.

[Z.]

Probuh, NEPOUZIVEJTE DMA! Tyhle karty, visici na IDE ksande, uz i na standardnim PIO elektricky melou z posledniho, a ty novejsi se spatne terminovanymi a prizpusobenymi budici delaji teprve divy. Coz teprv na DMA s dvojnasobnou frekvenci....

Ostatne kazdy slusny system pouziva ze zacatku PIO, a pred zapnutim DMA jeho funkci overi.

[Petr Slansky]

Pokud klasicky pevny disk umi DMA pres klasickou IDE ksandu, proc by IDE modul nemel zvladnout pres stejnou ksandu take DMA prenosy (pokud DMA podporuje)? Vyhoda DMA neni jen v rychlosti, ale i v mensi zatezi pro CPU. Pokud ma modul externi napajeni, proc by mel mlyt z posledniho? Mozna mate pravdu, ale mozna take ne. Mate spatnou zkusenost s nejakym konkretnim modulem?

[DuckDaffy]

Příloha:

• CF A-Data SIL+ RAID0 256kB_FAT32_32kB_BIOS_R_3.2.20.PNG (18211 bytů)

Musím bohužel potvrdit slova "23.1.2007 10:07 Z.", ale jen částečně.

Pořídil jsem 3 typy CF-ATA redukcí (2x byly bez DMA "na kabel" a "plug-in", 1x s DMA "plug-in") a 2 kusy 2048MB CompactFlash A-Data Turbo 266x. Vše pořízeno na www.stromecek.cz (Brno, zboží 11073, 15384, 20550, 59090 - dříve 20436).

Testoval jsem je celkem 4 (+1) různé řadiče s čipsety HPT370 (ATA/100), SIL0680A (ATA/133), IT8212F (ATA/133) a VIA čipset VIA VT8237 (od KT600, ATA133), v pozdějším čase i prastarý Intel 440BX (ATA/66). Redukce s DMA fungovala dobře všude. Na zbylých dvou jsem pečlivě provedl úpravy k dosažení DMA podpory. Dokonce jsem studoval různá konstrukční řešení. :) Nad čím mi však dlouho zůstával rozum stát, tak že se tyto dvě upravené redukce chovají naprosto nevyvzpytatelně. Jedna šla na jednom řadiči, druhá na druhém a jak jsem pak zkoušel různé firmwary (ATA/RAID) a různé kombinace zapojení, tak z toho mám pěkný zmatek... To se jen tak nevidí. :) Takže možná na tom nevyhovujícím terminování taky něco bude. Provozní stabilita je velice vrtkavá a správný design plošného spoje je rozhodující. Možná má vliv i kabeláž, ale nemám konkrétní poznatky, protože obě redukce, "na kabel" i "plug-in", se chovaly prapodivně.

Mimo jiné jsem zkoušel, zda řadič použije to, co nadetekuje z CF karty. Když byly CF karty s DMA na redukci bez DMA (tedy ještě neupravené), tak to nefungovalo. :| Už však nevím za jakých dalších podmínek (řadiče, kabely, firmware).

Jinak po zakoupení druhé "plug-in" redukce s DMA jsem bez problémů udělal dlouhou řadu testů (ATA i RAID) s velmi zajímavými výsledky, viz přiložený obrázek. :) /2x CF A-Data Turbo 266x @ PM&SM, SIL0680A, RAID0/block 256kB, FAT32/cluster 32kB, BIOS RAID v3.2.20/

Budu rád, když se mi pisatel "23.1.2007 10:07 Z." ozve, rád vyměním zkušenosti. :)

DD

P.S. Víte někdo o nějakém 2x ATA (RAID či nonRAID) řadiči na PCIe? Při zapojení 4 ks CF karet už totiž výkon v RAIDu spolehlivě překročí možnosti PCI sběrnice. ;)

[DuckDaffy]

Jo a hot plug nefunguje. Bylo nutno vypnout a zapnout PC. Ani při rebootu řadič CF kartu nenašel. Zkoušeno však minimálně.

[frr]

Jasně, stará diskuse, ale Google ji vyhodil mezi prvními Sám jsem o pár let později problém řešil, a tady je moje zjištění.

[Mira]

Chtěl bych také tu redukci, ale co nejlevněji. Našel jsem na eBay nabídky za cca 1USD. Je fakt že něco stojí poštovné a platba přes banku takže by to chtělo nakoupit ve větším množství. Má ještě někdo zájem? Kdyžtak mi napište na e-mail mira-adamec@volny.cz

[Jarda n.]

Koupil jsem redukci na http://www.pcservisbrno.cz/redukce/
ale nefunguje. Pomocí google jsem zjistil, že existují adaptéry, které nemají zapojený pin 43 a 44, a tím nepodporují DMA mód, což je právě tento případ - kontrola pod lupou.
Tato redukce tedy chodí pouze se starými a pomalými typy karet (to jsem ověřil se zapůjčenou "pomalou" kartou), které neumí dma.
Nepovedlo se mi rozchodit IPCop, m0n0wal, pfSense, Mandrivu ani Suse. Končí to na různé chyby, související s DMA. Vypnutí DMA v biosu, nebo nastavení parametru při zavádění kernelu nodma nepomáhá. Karta stejně oznámí, že podporuje dma a linux se snaží tento mód použít i přes to že drát není zapojený.

Buď budu muset vyškrábat jeden spoj a naletovat trafopájkou dva dráty, což se mi asi nepovede, nebo jsem vyhodil peníze a budu muset koupit novou redukci.

[Jarda N.]

Tak to dopadlo jak jsem říkal, ty dva piny se mi nepovedlo propojit - je to moc titěrný. Objednal jsem jinou od jiného výrobce 'PC Engines', který má zapojený všechny piny a je běžně k dostání (je o stovku dražší). Vyzkoušel jsem instalace IPCop - proběhla bez sebemenšího problému. Po několika dnech jsem zkusil PfSense a m0n0wall - taktéž bez chyby. Nakonec jsem jej zkusil přidat do klasické distribuce Mandriva 2007 a tam taky chodí. Ostatní distribuce jsem už nezkoušel, předpokládám, že budou také bez problémů. Zkusil jsem ještě naposledy tu původní redukci z pcservisbrno a ta opravdu nefunguje. Takže pokud nemáte vysloveně historický CF karty, vyhněte se starým redukcím s nezapojenými piny i přesto že jsou podstatně levnější.

[Phate]

Redukce: pcservis brno
Karta: 512MB 80×
Arch linux běží, volby jádra "noapic" "nolapic" a "apm=off" dávám jen tak pro formu

DMA samozřejmě nefunguje, rychlost je reálně kolem 5,5MB/s. Štve mě to, ale teď aspoň vím že "chyba" je v redukci.

OT: v notebooku Thinkpad X21 je integrovaná čtečka interně připojená přes ISA bridge a rychlost mam ještě menší.

[Krakonoš]

Při chybách s DMA občas pomáhá kombinace noapic a acpi=off. Za zkoušku nic nedáš a možná se to i někomu bude hodit.