以導航設備存儲系統應用為例，本文討論了intel xscale pxa255嵌入式處理器與cf卡的硬件接口設計，并以讀寫cf卡扇區的程序為例，給出了cf卡軟件編寫的技巧。該設計為基于pxa255處理器的嵌入式系統提供了擴展存儲空間的一種方法。

    圖1：cf卡結構框圖。

    intel xscale pxa255處理器是新一代的嵌入式處理器，基于armv5te體系結構的微處理器，性價比較高、功耗較低，適合于數字移動電話、個人數字助理、網絡路由器等嵌入式系統的應用。在采用pxa255處理器開發諸如車載導航系統時，電子地圖等海量地理信息數據需要一個容量大、體積小、性能優異的存儲器。“compact flash”卡，簡稱cf卡，具有高速度、大容量、體積小、重量輕、功耗低和高性價比等優點，十分適合嵌入式系統的應用。因此，可選擇cf卡作為地理信息數據的存儲載體。pxa255處理器提供了pcmcia/cf卡控制器，可以方便地實現pxa255處理器與cf卡的接口設計。

    cf卡結構和工作原理

    compact flash技術是由cf協會(cfa)提出的一種與pc機ata接口標準兼容的技術。如圖1，cf卡由兩個基本部分構成：內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，用于存儲數據。內部控制器用來實現cf卡與主機的接口以及控制數據的傳輸。cf卡內部控制器的設計完全模擬硬盤，使用標準的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標準兼容。true ide模式與ata標準兼容。三種方式相比，在true ide模式下，cf卡與主機通信的信號最少，硬件接口最簡單、軟件易于實現，因此本設計采用了true ide模式。

    cf卡扇區尋址有兩種方式：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、磁頭和扇區號表示一個特定的扇區，起始扇區是0磁道、0磁頭、1扇區，接著是2扇區，一直到eof扇區；接下來是同一柱面1頭、1扇區等。邏輯尋址方式將整個cf卡同一尋址。邏輯塊地址和物理地址的關系為：lba地址=(柱面號×磁頭數+磁頭號)×扇區數+扇區數-1。

    cf卡沒有機械結構，因此cf卡的扇區尋址適宜采用邏輯尋址方式。邏輯尋址方式沒有磁頭和磁道的轉換操作，因此在訪問連續扇區時，操作速度比物理尋址方式快得多。

    對于cf卡的操作(如：讀/寫)，其實就是對cf卡控制器的寄存器進行操作。所以，必須對cf卡的寄存器十分熟悉。這些寄存器統稱為任務文件(task file)寄存器：

    1．數據寄存器(讀/寫)，用于cf卡的讀寫操作。主機通過該寄存器向cf卡數據緩沖寫入或從cf卡數據緩沖讀出數據。

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

    3．扇區數寄存器(讀/寫)，用來記錄讀、寫扇區的數目。

    4．扇區號寄存器(讀/寫)，用來記錄讀、寫和校驗命令指定的起始扇區號或邏輯塊地址(lba)的bit7：0。

    5．柱面號寄存器(讀/寫)，用來記錄讀、寫、校驗和尋址命令指定的柱面號或lba的bit23：8。

    6．驅動器/磁頭寄存器(讀/寫)，記錄讀、寫、校驗和尋道命令指定的驅動器號、磁頭號或lba的bit27：24，其中bit6(lba)用來設置cf卡扇區的尋址方式(lba=0，采用chs模式；lba=1，采用lba模式)。

    圖2：cf卡地址空間存儲映像。

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