摘要：嵌入式系统在网络控制和通信领域有着越来越广泛的应用。本文通过分析PC卡时序，利用ARM处理器S3C4510B和外部电路设计PCMCIA接口，实现与无线网卡的软、硬件接口，从而可以使用基于ARM的嵌入式系统来开发无线网络产品。
关键词：S3C4510B  PCMCIA接口  PC卡

引言
    ARM处理器具有小体积、低功耗、低成本、高性能的特点，基于ARM的嵌入式系统可广泛的应用于无线领域。本文采用北京微芯力公司的ARM Linux评估板做为嵌入式硬件平台，处理器为三星公司的S3C4510B，操作系统为uCLinux，使用S3C4510B和外围电路模拟PC卡时序，完成PCMCIA接口的设计，解决该硬件平台与无线网卡的软、硬件接口问题，使其成为开发无线网络设备的理想平台。
1. PCMCIA接口电路分析
    PCMCIA是个人计算机存储卡国际协会的简称，由于PC卡具有重量轻、方便灵活的性质，所以在生活中应用广泛，同时也是嵌入式平台下开发无线网络很好的产品。
    PCMCIA接口信号定义有3种模式：存储器模式（Memory Mode）、输入/输出模式（I/O Mode）、卡总线模式（CardBus Mode），每种模式下的接口信号定义都有所不同。PCMCIA无线网卡是Type II 类型的卡，接口信号定义属于I/O模式，详细的68针脚定义可参考PC卡规范。图1给出了PCMCIA的体系结构：

 
图1 PCMCIA体系结构

    PC卡接口主要实现两种功能：一是与S3C4510B上的扩展总线相连。二是对无线网卡内部的操作，包括对缓冲RAM的读写、MAC芯片的控制、读写存储空间及I/O空间等。根据PC卡规范的说明，除去68针脚中固定的连接方式针，表1列出了PCMCIA接口电路必须使用的总线信号（不考虑电源线和地线），并且对主要信号的工作方式做出说明。

表1  PCMCIA接口使用的总线信号

（1） 从网卡上传送的数据格式为大端格式，即字数据的高字节存储在低位地址，低字节存储高地址，而S3C4510B通常工作在小端格式，所以D0~D7接S3C4510B的高八位数据线，D8~D15接低八位数据线。
（2） 网卡中包括I/O空间和存储空间，其中存储空间分为两部分：属性存储空间（Attribute Memory）和公共存储空间（Common Memory）。当REG信号有效时，表示存取限于属性和I/O空间；无效时，表示存取公共空间的数据。在设计中只需要PC卡提供的低22根地址线A0~A21，高四位接地即可。
（3） 卡使能信号CE1，CE2，低有效。CE1表示对PC卡偶数地址字节访问，CE2表示对奇数地址字节的访问。S3C4510B对网卡采用半字（16bit）访问方式，故在对网卡读写时，CE1,2应始终保持低电平。
（4） I/O端口读写控制信号应由S3C4510B的输入输出使能信号与外电路组合逻辑产生。如果考虑DMA操作，则要将PC卡INPACK引脚作为DMA请求信号（DREQ），REG作为DMA应答信号，具体DMA操作时序请参考PC卡规范。
    通过对PC卡接口信号线的详细分析，可以得出PCMCIA与S3C4510B相连所需要的信号线，从而可以确定S3C4510B提供的控制信号和外围电路。

2. S3C4510B与PC卡接口硬件电路
    S3C4510B是三星公司推出的针对嵌入式网络控制和通信领域应用的16/32位嵌入式处理器，CPU内核为国际上广泛使用的ARM7TDMI处理器。本文所设计的就是用该ARM处理器实现与PCMCIA无线网卡的软、硬件接口，从而展开对基于ARM平台的无线网络的研究。根据上面对PC卡接口电路的分析，表2列出了S3C4510B所用的引脚信号：

表2  S3C4510B与PCMCIA接口所需引脚

     从表1、表2看出，PCMCIA接口电路信号线与S3C4510B引脚之间不能直接相连，所以在设计中选用一片CPLD，用它来进行时序转换和产生控制信号的组合逻辑。ARM Linux开发板上将一片FLASH映射到ROM/SRAM/FLASH组0，用于存放用户自己编写的启动代码，所以在设计中将网卡映射到ROM组1和组2中，具体操作如下：
nRCS[1]   nRCS[2]
0          0   软复位
0          1   组1：映射属性空间和I/O空间
1          0   组2：映射公共空间
1          1   不选用网卡
    由此可以得出逻辑表达式：  ，  。此外，PC卡的I/O读写信号能否通过简单的组合逻辑与S3C4510B相连，还需要分析两者的I/O读写时序。以读时序为例，图2给出了PC卡的I/O读时序，图3给出了S3C4510B的I/O读时序。通过分析两个时序图的不同，在设计中使用CPLD产生I/O空间选择信号/IS，S3C4510B可按下述应用对网卡进行操作。

 
图2  PCMCIA接口I/O读时序

 
图3  S3C4510B的I/O读时序

（1） 数据线，地址线可以直接相连。网卡只使用S3C4510B的XDATA0~XDATA15数据线。
（2） /IORD、/IOWR信号线可通过/IS，/nOE，/nWBE，/nRCS[1]这四根信号线译码得到：

图4给出了S3C4510B与PCMCIA接口连接的硬件框图，CPLD完成译码逻辑和协调时序的工作：
 
图4 S3C4510B与PCMCIA接口的硬件连接框图

3．结束语
    本文利用S3C4510B开发PCMCIA接口，通过在uCLinux下编译接口的驱动程序，使无线网卡可以工作在基于ARM的嵌入式平台上，为实现利用ARM Linux评估板来开发无线网络设备完成了基础工作。

参考文献
1  www.pcmcia.org. PC Card Standard Realese 7.0
2  毛章根. PCMCIA接口及其接口卡设计. 微型机与应用. 2001，8： 17~18
3  李驹光，聂雪媛等编著. ARM应用系统开发详解. 北京：清华大学出版社，2003
4  三星公司S3C4510B处理器数据手册