基于ARM的嵌入式系统CF卡存储技术

1 引 言

    随着应用需求的不断提高，许多嵌入式系统在应用时都要求带有扩展的大容量存储器来存储数据。CF 卡（Compact Flsah Card）由于价格便宜、存储容量大、体积小、兼容性好等优点被广泛应用于嵌入式产品。然而现有的 CF 卡接口电路存在接口复杂，稳定性不高等缺点[1]，不能满足客户的需求。通过深入研究 ARM 处理器 AT91RM9200 的外部总线接口（EBI）、CF 卡和 CPLD 的工作原理，提出利用 CPLD来改进 CF 卡接口电路以解决现有接口电路中存在的缺点。

2 器件简介

2.1 外部总线接口

    系统采用了以 ARM920T 为内核的 AT91RM9200作为微处理器，它是完全围绕 ARM920T Thumb 处理器构建的系统。它有丰富的系统与应用外设及标准的接口，包括一个高速片上 SRAM 工作区及一个低等待时间的外部总线接口（EBI）以完成应用所要求的片外存储区和内部存储器映射外设配置的无缝连接。外部总线接口结构如图 1 所示。

    EBI 通过集成电路支持 CF 卡与 SmartMedia 协议，从而极大地降低了对外部组件的需求。此外，EBI可处理多达 8 个外设的数据传输，每个外设分配 8 个在内置存储控制器中定义的地址空间。数据通过16 位或 32 位数据总线进行传输，地址总线高达26位，8 个芯片选择口(NCS[7:0])和在不同外部存储控制器间复用的多个控制引脚进行复用。

2.2 CF卡

    CF卡（Compact Flash Card）是采用 Flash Memory技术的存储卡，具有体积小、价格低廉、兼容性强、存储量大等优点。CF 卡支持三种接口模式，分别是 PCCard Memory Mode、PC Card I/O Mode、True IDEMode。因为 True IDE Mode 不经常使用，故接口电路以 PC Card Memory Mode 和 PC Card I/O Mode设计。

2.3 CPLD

    CPLD （Complex Programmable Logic Device）是一种较 PLD 复杂的逻辑元件[2]，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

    该文采用的 CPLD 是 Altera 公司的 MAX7000S系列的 EPM7128SQL100-10。它有 84 个引脚，其中5 根用于 ISP（IN System Programmable）下载，可方便的对其进行“在系统”编程。  EPM7128SQL100-10支持对电压工作，可以利用 Altera 公司的第四代开发平台 quartus Ⅱ方便地进行仿真、综合和下载。

3 硬件接口电路设计

    硬件接口电路的电路图如图 2 所示。在此电路中用 CPLD 来实现一般 CF 卡接口电路中的双向缓冲器和与非门等一些逻辑器件的逻辑功能，使接口电路变的更为简单、稳定、高速，而且可以通过现场修改程序来实现不同的功能。