采用可編程邏輯器件和VHDL語言實現(xiàn)CF卡接口的設(shè)計

采用可編程邏輯器件和VHDL語言實現(xiàn)CF卡接口的設(shè)計1前言CF卡是目前應(yīng)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，F(xiàn)PGA以其應(yīng)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VerilogHDL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。3CF卡讀數(shù)據(jù)從CF卡讀取一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)，如圖3所示。首先根據(jù)表1所示的控制命令設(shè)定8位工作模式、設(shè)置讀取的扇區(qū)數(shù)目、相應(yīng)地址和訪問模式；然后發(fā)送讀命令（0x20），等待CF卡準備就緒后，從數(shù)據(jù)寄存器中連續(xù)讀取一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)放入到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。4CF卡讀數(shù)據(jù)源程序由于篇幅限制，這里僅給出部分程序。always@（posedgeclkornegedgereset）beginif（（set_finished==0）||（（cf_to_ram1）&（ram1_finished==0））||（（cf_to_ram2）&（ram2_finished==0））||（（cf_to_ram2_first）&（ram2_finished==0）））beginif（time_cont《=166）begintime_cont《=time_cont+1;endelsebegintime_cont《=0;endendif（time_cont==26）beginceaddr《=`features_wr;write_data《=`features_data;write_start《=1;endif（time_cont==28）beginiowr《=0;endif（time_cont==34）beginiowr《=1;endif（time_cont==35）beginceaddr《=5‘b11111;write_start《=0;endend5結(jié)束語本設(shè)計采用FPGA讀寫CF卡，既利用了FPGA的內(nèi)部資源豐富和設(shè)計方便的優(yōu)點，同時利用了CF卡容量大、體積小和價格低廉等優(yōu)點，給出了高效讀寫CF