基于ARM的嵌入式系统CF卡与CPLD连接技术详解
出处:电子发烧友 发布于:2018-09-19 14:13:52
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。
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),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。
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。
将片选任务寄存器的CS4A 编程为1 则可使能EBI 的复用引脚NCS4/CFCS、NCS5/CFCE1、NCS6/CFCE2 为CompactFlash 信号CFCS、CFCE1、CFCE2,使能NOE/NRD/CFOE、NWR0/NEW/CFWE、NWR1/NBS1/CFIOR、NWR3/NBS3/CFIOW、A25/CFRNW为Compact Flash 信号CFOE、CFWE、CFIOR、CFIOW、CFRNW。这样就可以通过访问保留给NCS4 的地址空间来访问外部的CF 卡。在NCS4 的地址空间中用当前的传输地址来分辨I/O 模式,通用存储模式是标志存储模式。传输地址总线的A23 用作I/O 模式选择。该文CF 卡用A22/REG 来分离通用存储模式和标志存储模式。
在I/O 模式下,CompactFlash 的逻辑驱动CFIOR与CFIOW 信号上SMC 的读写信号,此时CFOE 与CFWE 信号失效。同样在通用存储模式和标志存储模式下驱动CFOE 与CFWE 信号上的SMC,CFIOR与CFIOW 信号失效。该逻辑如图3 所示。
CFIOE 与CFIOW 通过是I/O Mode 的使能。除了使能信号外,其他的信号对2 种模式都是相同的。
CFCE1 与CFCE2 信号使能CF 卡的数据总线由上或是由下访问,具体信息见表1。只有当NCS4 引脚上的SMC 配置为驱动8 位存储器时才可进行奇字节访问,NCS4 地址空间中的片选寄存器必须如表1所示进行设置。
4 CPLD 程序开发
CPLD 程序在quartus Ⅱ下用Verilog HDL 语言编写。程序经过编译后,到CPLD 中固化。连接电路板和CF 卡,对CF 卡进行数据的读写操作,测试结果表明数据传输正确无误,且传输速率更高。
5 结束语
该文重点研究了如何利用CPLD 来连接基于ARM 的嵌入式系统与CF 卡。其中使用的CPLD 不但简化了接口电路,使其适合现场编程,同时改进的接口电路还适合产生各种复杂组合逻辑和时序逻辑。这种存储技术的正确性已在电路板上得到验证,它为基于ARM 的嵌入式系统的CF 卡存储提供了一种有效的解决方案。
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