Nios II与CF卡的接口设计

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1 CF卡的特点及应用

CF卡是最近几年蓬勃发展固态非易失的存储介质，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，在大容量便携式数据存储和传输过程中，CF 有着非常广泛的应用前景，如数码相机、MP3播放器、PDA(个人数字助理)、数字式录音机、笔记本电脑、手提电话、机顶盒等。预计今后在其他领域将有更为广泛的应用。另外CF卡的兼容性佳，不仅同时支持3.3 V和5 V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%。目前，CF卡容量从最早的2 MB到现今的8 GB，数据传输从最早的5 MB/s发展到现在的20 MB/s。
　　
CF卡由2个基本部分构成：内部控制器和闪存模块。CF卡的闪存模块基本上都使用NAND型闪存，用于存储数据。内部控制器用来实现CF卡与主机的接口以及控制数据的传输。CF卡内部控制器的设计完全模拟硬盘，使用标准的ATA/IDE接口。

CF 的存取方式有3种：PC Card Memory模式、PC Card I/O模式以及True IDE模式。PC Card模式与PCMCIA标准兼容。True IDE模式与ATA标准兼容。

3种方式相比，在True IDE模式下，CF卡与主机通信的信号最少，硬件接口最简单、软件易于实现，因此本设计采用True IDE模式。

2 CF卡接口控制器的寄存器的定义

在设计中，采用Altera提供的一个CF接口控制器内核实现CF卡数据的传输.该内核提供一个连接片外CF卡的Avalon总线接口，通过使用适当的时序把Avalon总线信号映射到CF卡，提供了对标准的实IDE模式寄存器的访问，允许设计者在Nios II系统中简易连接就可以使用CF卡。图1所示为CF卡接口控制器内核的结构框图。