以導(dǎo)航設(shè)備存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用為例，本文討論了intel xscale pxa255嵌入式處理器與cf卡的硬件接口設(shè)計(jì)，并以讀寫(xiě)cf卡扇區(qū)的程序?yàn)槔�，給出了cf卡軟件編寫(xiě)的技巧。該設(shè)計(jì)為基于pxa255處理器的嵌入式系統(tǒng)提供了擴(kuò)展存儲(chǔ)空間的一種方法。

    圖1：cf卡結(jié)構(gòu)框圖。

    intel xscale pxa255處理器是新一代的嵌入式處理器，基于armv5te體系結(jié)構(gòu)的微處理器，性價(jià)比較高、功耗較低，適合于數(shù)字移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理、網(wǎng)絡(luò)路由器等嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。在采用pxa255處理器開(kāi)發(fā)諸如車載導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，電子地圖等海量地理信息數(shù)據(jù)需要一個(gè)容量大、體積小、性能優(yōu)異的存儲(chǔ)器�！癱ompact flash”卡，簡(jiǎn)稱cf卡，具有高速度、大容量、體積小、重量輕、功耗低和高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，十分適合嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。因此，可選擇cf卡作為地理信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)載體。pxa255處理器提供了pcmcia/cf卡控制器，可以方便地實(shí)現(xiàn)pxa255處理器與cf卡的接口設(shè)計(jì)。

    cf卡結(jié)構(gòu)和工作原理

    compact flash技術(shù)是由cf協(xié)會(huì)(cfa)提出的一種與pc機(jī)ata接口標(biāo)準(zhǔn)兼容的技術(shù)。如圖1，cf卡由兩個(gè)基本部分構(gòu)成：內(nèi)部控制器和閃存模塊。cf卡的閃存模塊基本上都使用nand型閃存，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。內(nèi)部控制器用來(lái)實(shí)現(xiàn)cf卡與主機(jī)的接口以及控制數(shù)據(jù)的傳輸。cf卡內(nèi)部控制器的設(shè)計(jì)完全模擬硬盤(pán)，使用標(biāo)準(zhǔn)的ata/ide接口。

    cf卡的存取方式有三種：pc card memory模式、pc card i/o模式以及true ide模式。pc card模式與pcmcia標(biāo)準(zhǔn)兼容。true ide模式與ata標(biāo)準(zhǔn)兼容。三種方式相比，在true ide模式下，cf卡與主機(jī)通信的信號(hào)最少，硬件接口最簡(jiǎn)單、軟件易于實(shí)現(xiàn)，因此本設(shè)計(jì)采用了true ide模式。

    cf卡扇區(qū)尋址有兩種方式：物理尋址方式(chs)和邏輯尋址方式(lba)。物理尋址方式使用柱面、磁頭和扇區(qū)號(hào)表示一個(gè)特定的扇區(qū)，起始扇區(qū)是0磁道、0磁頭、1扇區(qū)，接著是2扇區(qū)，一直到eof扇區(qū)；接下來(lái)是同一柱面1頭、1扇區(qū)等。邏輯尋址方式將整個(gè)cf卡同一尋址。邏輯塊地址和物理地址的關(guān)系為：lba地址=(柱面號(hào)×磁頭數(shù)+磁頭號(hào))×扇區(qū)數(shù)+扇區(qū)數(shù)-1。

    cf卡沒(méi)有機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此cf卡的扇區(qū)尋址適宜采用邏輯尋址方式。邏輯尋址方式?jīng)]有磁頭和磁道的轉(zhuǎn)換操作，因此在訪問(wèn)連續(xù)扇區(qū)時(shí)，操作速度比物理尋址方式快得多。

    對(duì)于cf卡的操作(如：讀/寫(xiě))，其實(shí)就是對(duì)cf卡控制器的寄存器進(jìn)行操作。所以，必須對(duì)cf卡的寄存器十分熟悉。這些寄存器統(tǒng)稱為任務(wù)文件(task file)寄存器：

    1．?dāng)?shù)據(jù)寄存器(讀/寫(xiě))，用于cf卡的讀寫(xiě)操作。主機(jī)通過(guò)該寄存器向cf卡數(shù)據(jù)緩沖寫(xiě)入或從cf卡數(shù)據(jù)緩沖讀出數(shù)據(jù)。

    2．錯(cuò)誤寄存器(read)和特性寄存器(write)。讀操作時(shí)，此寄存器為錯(cuò)誤寄存器，用于指明錯(cuò)誤的原因；寫(xiě)操作時(shí)，此寄存器為特性寄存器。

    3．扇區(qū)數(shù)寄存器(讀/寫(xiě))，用來(lái)記錄讀、寫(xiě)扇區(qū)的數(shù)目。

    4．扇區(qū)號(hào)寄存器(讀/寫(xiě))，用來(lái)記錄讀、寫(xiě)和校驗(yàn)命令指定的起始扇區(qū)號(hào)或邏輯塊地址(lba)的bit7：0。

    5．柱面號(hào)寄存器(讀/寫(xiě))，用來(lái)記錄讀、寫(xiě)、校驗(yàn)和尋址命令指定的柱面號(hào)或lba的bit23：8。

    6．驅(qū)動(dòng)器/磁頭寄存器(讀/寫(xiě))，記錄讀、寫(xiě)、校驗(yàn)和尋道命令指定的驅(qū)動(dòng)器號(hào)、磁頭號(hào)或lba的bit27：24，其中bit6(lba)用來(lái)設(shè)置cf卡扇區(qū)的尋址方式(lba=0，采用chs模式；lba=1，采用lba模式)。

    圖2：cf卡地址空間存儲(chǔ)映像。

    7．狀態(tài)寄存器(讀)和命令寄存器(讀/寫(xiě))，讀操作時(shí)，該寄存器是狀態(tài)寄存器，指示cf卡控制器執(zhí)行命令后的狀態(tài)，讀狀態(tài)寄存器則返回cf卡的當(dāng)前狀態(tài)；寫(xiě)操作時(shí)，