FPGA與CF卡的接口設(shè)計

1 前言
CF卡是目前應用最為廣泛的存儲卡，由于它不帶驅(qū)動器，也沒有其它的移動部件，因此，極少出現(xiàn)機械故障，使存儲的圖像數(shù)據(jù)更加安全。CF卡的使用壽命也非常長，即使用上 100多年也可以保證數(shù)據(jù)完好無損。而且 CF卡耗電量小，只有普通硬盤的 5%。與其它存儲卡相比，容量大是 CF卡的另一個優(yōu)勢，目前主流產(chǎn)品已經(jīng)達到 512Mb和 1Gb標準。另外它還具備速度快、價格便宜等優(yōu)點。
最近幾年，FPGA[1]以其應用的靈活方便蓬勃發(fā)展，在通信、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域一展身手。使用 FPGA控制 CF的技術(shù)到目前為止還沒有成熟，本文從硬件和軟件角度出發(fā)，介紹了 FPGA與 CF卡的接口設(shè)計、給出了用 Verilog HDL語言編寫的讀取 CF卡中數(shù)據(jù)的源程序并給出了用雙 RAM訪問 CF卡的編程技巧。

2 系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)采用 EP1C6Q240C8[2]為主控制芯片，它是 Altera公司開發(fā)的一款 Cyclone系列的FPGA芯片。它有豐富的 I/O接口、PLL和內(nèi)部存儲資源，無需外接 SRAM，既節(jié)約成本又簡化了設(shè)計過程。
系統(tǒng)采用 Kingston公司生產(chǎn)的 CF卡，容量為 1Gb。
2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計 [3][4]

CF卡的訪問方式有三種，分別為 I/O模式、 Memory模式和 TrueIDE模式。本系統(tǒng)采用 TrueIDE模式訪問 CF卡。需要注意的是當主機電源一直接通時，拔插 CF卡將會使其從原來的 TrueIDE方式重新配置成 Memory方式。所以要讓 CF卡一直工作在 TrueIDE模式，需要在電源加電啟動時將 OE輸人信號接地。此方式也支持 8位存取方式。
當 CSEL輸入信號接地時， CF卡工作方式為主模式；CSEL輸入信號接高電平時，CF卡工作方式為從模式。本系統(tǒng)中將 CF卡配置成從模式工作方式。當采用 TrueIDE訪問模式工作時，第 3位到第 10位地址線需要接地， WE信號需要接高電平。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
CF卡的數(shù)據(jù)存儲以扇區(qū)為基本單位。系統(tǒng)讀寫 CF卡時都是以扇區(qū)為單位進行的。為了滿足系統(tǒng)對速度和控制連續(xù)性的要求，系統(tǒng)的程序設(shè)計中，利用 FPGA的內(nèi)部資源開辟了兩塊 RAM，用于存儲一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)，這樣從 CF卡讀數(shù)據(jù)到 RAM和將 RAM中的數(shù)據(jù)讀到被控系統(tǒng)中就成了兩個相對獨立的工作過程，這樣既利用了 CF卡大容量的存儲特性又利用了 EP1C6Q240C8的工作速度快和內(nèi)部資源豐富的優(yōu)點。圖 2是利用雙 RAM的具體程序設(shè)計的流程圖。