基于無線通信技術(shù)的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)記錄設(shè)備的實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速度、避免數(shù)據(jù)堵塞，利用FPGA硬件設(shè)計(jì)上的靈活性，在其內(nèi)部構(gòu)建了一個(gè)寬度為16位、深度為512的異步FIFO模塊，作為DSP與CF卡之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^站。

　　異步FIFO的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。它包括4個(gè)模塊：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、寫地址產(chǎn)生模塊、讀地址產(chǎn)生模塊和標(biāo)志位產(chǎn)生模塊。FIFO的讀寫采用讀時(shí)鐘和寫時(shí)鐘兩個(gè)時(shí)鐘。寫時(shí)鐘同步的信號(hào)有寫地址產(chǎn)生模塊生成的寫請(qǐng)求和寫地址;讀時(shí)鐘同步的信號(hào)有讀地址產(chǎn)生模塊生成的讀請(qǐng)求和讀地址。寫使能和讀使能分別由DSP與FPGA數(shù)據(jù)傳輸控制邏輯和CF卡讀寫控制邏輯生成。標(biāo)志位產(chǎn)生模塊由讀寫地址關(guān)系生成FIFO存儲(chǔ)狀態(tài)標(biāo)志，并反饋給主機(jī)DSP。DSP通過查詢?cè)摌?biāo)志來控制與FPGA的數(shù)據(jù)傳輸。

　　3.1.2 CF卡讀寫模塊

　　CF卡讀寫模塊分為CF卡讀控制模塊和CF卡寫控制模塊。CF卡讀或?qū)懩K的設(shè)計(jì)具有相似性。這里僅介紹寫CF卡的工作過程。

　　首先，設(shè)置CF卡的屬性寄存器。CF卡有4個(gè)屬性寄存器，通常只需設(shè)置“配置選擇寄存器”以選擇CF卡的讀寫模式。CF卡的讀寫模式有3種：I/O模式、Memory模式和True IDE模式。本設(shè)計(jì)使用16位的Memory模式讀寫CF卡。Memory模式是CF卡默認(rèn)的讀寫模式，所以在CF卡初始化過程中不需要設(shè)置“配置屬性寄存器”。

　　其次，設(shè)置CF卡的任務(wù)文件寄存器。本設(shè)計(jì)中使用的任務(wù)文件寄存器有：數(shù)據(jù)寄存器、扇區(qū)數(shù)寄存器、扇區(qū)號(hào)寄存器、低柱面號(hào)寄存器、高柱面號(hào)寄存器、驅(qū)動(dòng)器選擇/磁頭寄存器和狀態(tài)/命令寄存器。對(duì)它們進(jìn)行沒置，可選擇扇區(qū)尋址方式，設(shè)定每次讀寫的扇區(qū)數(shù)和邏輯尋址地址，并獲取CF卡狀態(tài)以及輸入讀寫命令。

　　CF卡的尋址方式與計(jì)算機(jī)的硬盤操作方式類似。扇區(qū)的尋址方式有兩種：物理尋址方式(CHS)和邏輯尋址方式(LBA)。本設(shè)計(jì)使用LBA尋址，對(duì)應(yīng)28位LBA地址。

　　磁頭寄存器存放LBA地址的27～24位;柱面號(hào)寄存器存放LBA地址的23～8位;扇區(qū)號(hào)寄存器存放LBA地址的7～0位。

　　寫CF卡一個(gè)扇區(qū)的流程如圖3所示。每次向CF卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該先獲取上次存儲(chǔ)到的扇區(qū)的LBA地址，從而獲得此次存儲(chǔ)的起始扇區(qū)地址。為了記錄每次存儲(chǔ)到的扇區(qū)的地址，將LBA地址為0的扇區(qū)保留，專用于記錄扇區(qū)地址。在開始一次寫操作之前，應(yīng)該先讀取LBA地址為O的扇區(qū)，獲得上次存儲(chǔ)的LBA地址;然后加1獲得此次寫操作的LBA地址，并向指定的扇區(qū)寫數(shù)據(jù)。

　　利用QuartusII作為FPGA開發(fā)平臺(tái)，使用VHDL硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了FPGA與DSP的接口、異步FIFO的存儲(chǔ)以及CF卡的讀寫邏輯。在QuartusII自帶仿真工具下得到的寫CF卡時(shí)序仿真結(jié)果如圖4所示。