Intel Xscale PXA255嵌入式处理器与CF卡的

本设计仅采用一个CF卡插槽，使用Socket0的I/O地址空间，而且CF卡采用True IDE模式。则访问地址空间为0x20000000-0x24000000时，PC Card/CF卡控制器将同时驱动信号SA_A25：0、nPREG和nPSKTSEL，并使用nPIOW和nPIOR信号作为读写控制信号。True IDE模式支持8位存取，也支持16位存取。

在True IDE模式下，某些信号有特殊的含义，必须采用True IDE模式下特有的设置方法。如表1所示，nCE1是任务文件寄存器片选信号，低电平有效；nCE2是交替状态(Alternate Status)寄存器和设备控制(Device Control)寄存器片选信号，也是低电平有效。因为实际操作中，极少使用交替状态寄存器和设备控制寄存器，所以对CF卡的操作实际就是对任务文件寄存器的操作。因此，一般设置nCE1=0，nCE2=1。实现方法：在CPLD中设置nCE1=SA_A4，nCE2=not SA_A4。这样设置是有根据的。表1是True IDE模式下I/O编码表。主机操作CF卡时，系统仅使用地址总线A2：0，用于选择组成任务文件寄存器的8个寄存器之一。而地址总线A10：3由主机接地。因此，nCE1=SA_A4即nCE1=0；nCE2=not SA_A4即nCE2=1。表1中，-CE1=0时，对应的8个寄存器统称为任务文件寄存器。

需要注意的是，在True IDE模式下，nOE不是读使能信号，而是CF卡True IED模式的使能信号。CF卡上电时，若nOE(PIN9)为0，则CF卡自动进入True IDE模式；若nOE=1则进入PC Card 模式。当电源一直接通时，热拔插CF卡将会使其从原来的True IDE模式重新配置成PC Card模式。因此，热插拔过程中，为了使CF卡工作在True IDE模式，需要在CF卡加电启动的时侯，同时将nOE信号接地。实现的方法：在CPLD中将nOE置0。True IDE模式下，nWE也不用作写使能信号，而应该由主机将之接地。处理方法：在CPLD中将其只置为1。

还有一点需要注意的是： Reset信号在True IDE 模式下低电平有效，而在其它模式下高电平有效。将Reset信号接到PXA255的系统复位信号Reset_SYS。

True IDE模式下，PXA255处理器与CF卡的硬件接口电路如图3所示。

在图3中，D15：0为数据总线。RDnWR信号用来控制数据总线的方向(系统处于读状态时，RDnWR=1；系统处于写状态时，RDnWR=0)。nPSKTSEL信号用作数据总线的传输使能。SA_A10：0(CF_A10：0)为地址总线。在True IDE 模式下，CF卡的PSKTSEL引脚是主从(Master/Slave)选择信号：当PSKTSEL悬空时，CF卡是Slave设备；当PSKTSEL=0时，CF卡是Master设备。设计仅采用一个CF卡插槽，所以将PSKTSEL接地。在TRUE IDE模式下，REG信号没有用处，应该接电源VCC。IREQ是中断请求信号。利用IREQ信号，PXA255处理器可以判断CF卡是否处于读写忙状态，对CF卡进行读写之前利用此引脚判断CF卡是否空闲。nWAIT信号用于指示读写操作正在进行，请求处理器等待。

3. CF卡热插拔、即插即用功能的实现

在自身设计上，CF卡注重软硬件两方面的配合。软硬件的协同设计可以实现CF卡热插拔、即插即用的功能。

一是硬件提供判断条件。CF卡硬件电路提供了两个用来检测CF卡是否存在的引脚(nCD1和nCD2)。nCD1和nCD2的有效电平均为低电平，当主机检测到与其相连的nCD1和nCD2引脚同时为低电平时，可判断出CF卡与主机相连；当主机检测到与其相连的nCD1和nCD2两个引脚不同时为低电平，则可判断出CF卡未与主机相连。

表1：True IDE模式I/O编码

二是软件。首先定义全局变量(如：Cf_IsInsert)，用于记录CF卡是否与主机相连：当Cf_IsInsert为0时表示CF卡未与主机相连；当Cf_IsInsert为1时表示CF卡与主机相连。然后，在每次操作CF卡之前都先检测CF卡的nCD1和nCD2引脚。当检测到nCD1和nCD2引脚同时为低电平(有卡插入)且Cf_IsInsert为0时，复位CF卡，重新检测CF卡的FAT表，统计还有多少剩余空间可以分配。检测完毕后，置变量Cf_IsInsert为1，然后设置MECR寄存器CIT比特位。当检测到nCD1和nCD2引脚同时为低电平，且Cf_IsInsert为1时，设置MECR寄存器CIT比特位，继续CF卡的正常操作。当检测到nCD1和nCD2引脚为高时(无卡插入)，停止CF卡操作，清除MECR寄存器CIT比特位，置变量Cf_IsInsert为0。

读/写CF卡扇区程序的编写方法

CF卡的读写是以一个扇区为基本单位的。在读写一个扇区之前必须先指明当前需要读写的柱面、头和扇区或LBA地址，然后发送读写命令。一个扇区的512字节需要一次性连续读出或者写入。主机读/写CF卡上一个文件的过程是这样的：
1．CF卡初始化。CF卡上电复位和统计剩余空间的大小。
2．CF卡内部控制器向CF卡某些寄存器填写必要的信息。如向扇区号寄存器填写读写数据的起始扇区号或LBA地址、向扇区数寄存器填写读写数据所占的扇区个数、设置CF卡的扇区寻址方式等。
3．向CF卡的命令寄存器写入操作CF卡的命令。如写操作向CF卡的命令寄存器写入30H，读操作向CF卡的命令寄存器写入20H。
4．CF卡有数据传输请求之后，主机读写CF卡的数据寄存器，从而实现从CF卡数据缓冲读出数据或向CF卡数据缓冲写入数据。
5．在执行以上操作的过程中，每执行一步，都应该检测状态寄存器，确定CF卡的当前状态，从而确定下一步应该执行什么操作(参考状态寄存器的BIT位的意义，编写检测代码)。

本文小结

前面详细介绍了CF卡的工作原理、PXA255处理器的PC Card/CF卡控制器的特性，给出了基于PXA255处理器的嵌入式导航设备存储系统的一种实现方案。目前，该设计已经在印刷电路板上实现，运行稳定可靠。