[发明专利]实现PCIe接口转CF卡接口的FPGA芯片及方法

说明书

技术领域

本发明涉及PCIe接口转CF卡接口领域，具体来讲涉及实现PCIe接口转CF卡接口的FPGA芯片及方法。

背景技术

随着PCIe(Peripheral Component Interconnect express，外设部件互连标准接口)技术的日趋成熟和高性能特点，CPU外设接口有限，使用PCIe接口挂载外部设备的应用越来越广泛。CF(Compact Flash，便携式电子设备的数据存储设备)卡作为一种通用可靠的可移动便携存储器，在通信设备和工业设备中具有广泛的需求，CF卡接口符合PATA(Parallel Advanced Technology Attachment，并行硬盘接口技术)接口协议的定义。

PCIe接口转CF卡接口的桥接功能芯片种类较少，现有的PCIe接口转CF卡接口的芯片，均是统一生产，而对于不同使用场景中的一些特殊需求，例如定时启动数据传输，DMA模块主动发起数据传输，CF卡接口时序可配置等功能，无法一一满足要求，灵活性低，不能够适应多种使用场景。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种实现PCIe接口转CF卡接口的FPGA芯片及方法，能够适用不同使用场景的不同需求，灵活性高。

为达到以上目的，本发明采取一种实现PCIe接口转CF卡接口的FPGA芯片，分别连接CPU和CF卡，包括：PCIe IP核模块，用于向CPU提供标准PCIe接口；适配模块，用于PCIe IP核模块的接口总线到本地总线的适配；直接内存访问模块，与PCIe IP核模块连接，用于发起CF卡与CPU之间的数据传输；CF卡接口协议模块，与直接内存访问模块连接，用于向CF卡提供满足并行硬盘接口技术的接口；控制寄存器，通过适配模块挂接在PCIe基地址空间下，用于控制直接内存访问模块和CF卡接口协议模块。

在上述技术方案的基础上，所述PCIe IP核模块的接口总线为Avalon总线或AXI总线。

在上述技术方案的基础上，所述控制寄存器包括控制直接内存访问模块的直接内存访问控制器，以及控制CF卡接口协议模块的CF卡控制器。

在上述技术方案的基础上，所述直接内存访问模块包括发送方向控制器、接收方向控制器和先入先出队列模块，发送方向控制器用于控制直接内存访问模块由PCIe IP核模块读取需要写入CF卡的数据，接收方向控制器用于控制直接内存访问模块，读取CF卡接口协议模块从CF卡中读取的数据，先入先出队列模块包括两个先入先出队列，分别用于存储所述需要写入CF卡的数据和所述从CF卡中读取的数据。

在上述技术方案的基础上，在用于存储需要写入CF卡的数据的先入先出队列中，当数据量达到总线突发传输长度时，向CF卡接口协议模块发起数据传输。

在上述技术方案的基础上，在用于存储从CF卡中读取的数据的先入先出队列中，当数据量达到与PCIe IP核模块对应的接口总线长度时，由直接内存访问模块通过PCIe IP核模块写入数据到CPU。

在上述技术方案的基础上，所述控制寄存器中的CF卡控制器还包括模块寄存器、指令先入先出队列寄存器、读先入先出队列寄存器和写先入先出队列寄存器，模块控制寄存器用于配置接口时序、各个先入先出队列深度、先入先出队列阀值。

本发明还提供一种实现PCIe接口转CF卡接口的方法，包括：

对于PIO类指令，控制寄存器控制CF卡接口协议模块，将指令内容组成相应的CF卡接口指令时序，若是PIO读指令，将CF卡返回的数据存放在控制寄存器中，通过读取控制寄存器获取数据；若是PIO写指令，将该数据反映在接口时序；

对于Ultra直接内存访问类指令，通过控制寄存器控制直接内存访问模块，设置最大总线突发传输长度、CPU侧存储地址和本次传输数据长度，直接内存访问模块等待CF卡接口协议模块给出的数据/空间准备好的请求，控制寄存器控制CF卡接口协议模块发送Ultra直接内存访问传输指令；若是向CF卡写数据的指令，在控制寄存器存储数据量低于阀值时，直接内存访问模块从CPU侧读取数据，并存储在控制寄存器，通过CF卡接口协议模块按照CF接口时序写入CF卡；若是CF卡读数据的指令，则CF卡接口协议模块读取CF卡中目的地址的数据，并储存在控制寄存器中，当储存数据量高于阀值时，内存访问模块直接分次读取目的地址的数据，并写到CPU侧。