FPGA与CF卡的接口原理及其在多路串口通信中的应用

摘要

本文来源于LED楼宇亮化工程。在LED亮化工程设计中，基于传统主从总线技术的应用方案最为成熟，使用也最为广泛。但是，采用CAN或工业以太网的主从总线在应用中存在不能兼顾高可靠性和高实时性的矛盾，从而在限制了在一些特定场合中的应用。
　　本文针对实际应用，要求实现一个主机控制多个从机的输出，进而控制每一路的LED显示，完成复杂亮化方案设计。其中，控制数据的文件存放在存储卡中，要求实现每一个文件控制一路LED灯，且每一路从机都能及时响应主机控制。为了在类似应用中具有较强的可移植性和较好的通用性，要求实现主机可根据文件数自定义决定从机的应用数目。
　　本文针对该需求，提出了利用CF卡存储控制数据、利用FPGA扩展串口的思路，在传统主从总线应用方案的基础上提出了一种新方法，解决了传统主从总线在应用中不能兼顾实时性和可靠性的矛盾。扩展的多个串口具有高速同步输出数据的特点。文中在分析了两种设计方案的基础上，给出了利用上位机软件设计的思路，简化了整体设计。本文设计在实际应用中运行稳定可靠，对类似需求的应用具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 存储卡应用

1．2．2 多路串口扩展

1．3 主要工作及目标

1．4 本文的结构安排

第二章 CF卡接口简介

2．1 CF卡物理结构

2．2 CF卡电气接口

2．3 CF卡工作模式

2．4 CF卡寻址方式

2．5 CF卡接口时序

2．6 本章小结

第三章 文件系统

3．1 FAT16文件系统结构

3．2 文件操作

3．3 本章小结

第四章 系统方案设计

4．1 使用外部存储器方案

4．2 使用内部存储器方案

4．3 系统方案确定

4．4 本章小结

第五章 基于FPGA系统设计

5．1 FPGA设计流程以及开发环境

5．1．1 FPGA概述

5．1．2 FPGA开发流程

5．1．3 FPGA开发环境

5．2 硬件接口设计

5．3 软件设计

5．3．1 CF卡读取数据模块

5．3．2 CF卡控制模块

5．3．3 FIFO模块

5．3．4 串口控制模块

5．3．5 串口模块

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间发表的论文