原创 如何阅读ATA-5协议文档

    ATA-5标准规范文档（下文简称ATA-5文档）是我工作以后用到的第一份比较全面而复杂的标准文档。这份文档，在我第一份工作近三年的时间内被我反复的阅读和使用。在它的指导下，我完成了一款ATA设备端产品的维护、升级和另一款新产品的开发。正如对自己的第一份工作怀有深厚的感情一样，对ATA协议，我也一直在关注着它的发展变化。 riple
    最近在“ATA协议A、B、C”小组看到有网友说看了ATA标准规范文档后不知道从何入手，这一困惑我也曾经有过。在这篇文章里，我就尝试着把ATA-5文档的大致结构捋一下，把文档中我熟悉的重点和难点部分标示出来。 riple

    ATA-5文档共分10个条款：
    条款4、5是物理规范部分，描述了PATA设备的接口特性，是进行物理设计的参考；条款的7、8、9、10是逻辑规范部分，描述了ATA设备的行为特性，是进行逻辑设计的参考；条款6是对ATA设备特征的一个概述，为后面4个章节做了铺垫。 riple

    ATA-5文档是从规范性和兼容性角度描述PATA协议的，内容是详细完整而自洽的。文档的内容包含了完成主机端或设备端硬件和软件设计的所有规范。但是，从设计实现的角度看，文档的结构并不适合顺序地逐章阅读，原因是每一个条款的内容都很丰富，对于初次接触文档的读者来说，由于对协议的整体框架和ATA接口要实现的功能没有整体的把握，很难理解每一个条款对于设计实现的意义所在，很难把文档的具体内容与设计实现过程中的各个主题联系起来，很容易看了前面，忘记了后面，反复多次通读文档才能逐渐有所收获。 riple

    如果按照如下的顺序阅读ATA-5文档，就比较容易掌握文档的结构：
    0. 在网络上查找对ATA接口的通俗解释和说明，弄清ATA接口的基本用途和功能。 riple
    1. 通读条款3，不要求对内容记忆深刻，只要求掌握条款3的结构，记得条款3都说过哪些内容即可。这么说，并不代表条款3的内容不重要；相反，条款3是最重要的，在对文档整体熟悉后，进行设计实现时，必须按照条款3的要求对后续条款字斟字酌。由于条款3是为后续条款服务的，所以只有在阅读后续条款时它才有意义。在阅读后续条款的过程中遇到问题时再返回条款3来查找，几次之后就烂熟于心了。 riple
    2. 精读条款6，选读条款8。精读条款6的目的是明确ATA设备都具备哪些功能，为后续条款的阅读做准备。精读要根据自己的设计实现要求有侧重点地进行。比如只要求实现PIO，那么就可以略过DMA的相关内容；比如只要求兼容ATA，那么就可以略过ATAPI相关的Packet命令。初次阅读略过的内容，可以在基本协议实现后，返回来阅读。可以不阅读6.7以后的各个小节。 riple
    精读条款6的6.4小节，就可以确定设计实现必须要实现的基本命令集，明确设计目标，也明确了后续条款的阅读目标。在此过程中，要参考条款8中各条命令的描述部分，以明确各条命令的意义。在阅读完6.4小节之后，需要生成一个列表，该列表包括了要实现的所有命令及其对应的协议。命令和协议的对应关系可以通过附录中的表格F.3获得。 riple
    3. 精读条款4和5。这两章，对PCB设计和FPGA引脚约束（位置、电平、电流强度）是至关重要的。这是整个板级设计成功的保证。没有稳定的物理接口这个基础，FPGA实现和调试是不可能顺利的。这两个条款不要求反复阅读，只要求在PCB设计确定前读透读明白。对于FPGA设计者来说，UDMA相关的内容可以在初次阅读时略去，在实现MDMA基本功能后返回来阅读；对PCB设计者来说，出于兼容性设计的考虑，UDMA相关的内容应该尽量读明白。 riple
    4. 精读条款9、8、7。要按照“先协议、后命令、最后寄存器”的逆序进行。协议是一类命令的共同行为特性，掌握了一个协议，就可以掌握一类命令；明白了命令的输入和输出，就可以弄明白为什么要设置这些寄存器和寄存器的位意义。要打破条款的自然章节划分，按照协议及相关的命令和寄存器纵向阅读。比如9.4小节的non-data命令协议对应了28条命令，所有这些命令都遵循同一个协议规定的简单行为；8.37小节的SET FEATURES命令属于non-data协议，8.37.8给出了该命令的描述，8.37.9 - 8.37.20给出了该命令的子命令介绍，8.37.4和8.37.5给出了该命令对应的输入输出寄存器；大部分寄存器的内容都是命令相关的，所以条款7必须结合着条款8阅读才有意义；附录中的表格F.4给出了寄存器与物理引脚之间的关系。 riple
    明确了协议-命令-寄存器-引脚之间的关系，就可以着手进行逻辑实现了。 riple
    5. 通读条款10。这是对第一次阅读文档的要求。在进行逻辑实现时，必须详细阅读这一条款，明确主机与设备之间的物理握手，并明确各个时序参数该如何在具体设计中得以实现。 riple

    条款1、2没有什么实际内容，可以略去不读；附录的6个小节中包含了重要的信息和表格，需要深入阅读和反复参考。 riple


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