嵌入式处理器MPC8250与CF卡的接口设计

　　最近几年，嵌入式处理器蓬勃发展，在通信、航空航天、医疗设备、消费类电子产品等领域一展身手。嵌入式处理器的外围设备也日新月异，例如记忆棒、USB口、CF卡等。本文从硬件和软件角度出发，介绍了CF卡在嵌入式系统中的设计和使用技巧。

　　由于CF卡具有携带方便、易于升级、存储量大、抗震性好等优点，应用范围越来越广。1995年10月，SanDisk、柯达、卡西欧、惠普、摩托罗拉、佳能等125家厂商发起成立了CompactFlash协会，致力于制定新一代的基于RAM和ROM技术的固态非易失的存储介质标准——CF卡标准使不同厂家开发的CF卡及其接口器件可以互相兼容。目前，CF卡标准已有1.4版本，容量从最早的2M字节到现今的1G字节。

　　同时，CF卡遵从ATA-IDE工业设计标准，连接装置与 PCMCIA卡相似，只不过CF卡是50引脚(PCMCIA卡68引脚)，可以很容易插入无源68引脚 TypeII适配卡并完全符合PCMCIA电力和机械接口规格。另外，CF卡的兼容性佳，不仅同时支持3.3V和5V的电压，而且不同的CF卡都可以用单一的机构读写，特别是CF卡升级换代时也可以保证旧设备的兼容性。而纯电子运动的CF卡耗电量很低，仅为IBM微型硬盘的5%。

　　1 系统设计

　　图1是笔者开发的嵌入式系统框图。其中，嵌入式处理器是MPC8250，PCI1410A是连接PCI总线和CF卡的一种接口芯片。

　　MPC8250芯片是Motorola公司开发的一款PowerPC系列嵌入式处理器。芯片采用小巧而强大的32位超标量体系结构PowerPC 603e处理器内核，最高主频为300MHz。它集成了PCI桥、PCI仲裁器、存储器控制器、中断控制器、DMA控制器、16K字节指令高速缓存和16K字节数据高速缓存等部件。MPC8250具有三个可配置为百兆或十兆以太网的FCC口，四个可配置为串口或网口的SCC口，一个多通道HDLC接口。该芯片适用于对成本、空间、功耗和性能都有很高要求的应用领域，例如路由器/接线器、多路MODEM、网络存储应用和图像显示等系统。

　　PCI1410A芯片是TI公司开发的一种高性能的PCI到CF卡的控制器，支持遵循CF卡标准的各类CF卡。它符合PCI总线标准，既可以工作于PCI主设备模式，也可以工作于PCI从设备模式。

　　MPC8250与PCI1410A之间通过32位PCI局部总线连接，工作频率33MHz。MPC8250用作PCI主设备，PCI1410A用作PCI从设备，同时采用MPC8250内部的PCI仲裁器。

　　本设计选用SanDisk公司的型号为SDCFB-64-101的CF卡，64M字节容量，几何尺寸为36.4mm×42.8mm×3mm。PCI1410A与CF卡之间的连接遵循CF卡标准，由地址、数据、控制三组信号组成。PCI1410A提供了五个通用I/O引脚，设计中将其中一个引脚GPIO1用作LED指示。当CF卡工作时，LED会以64ms的周期闪烁。