BR0006063B1 - Dispositivo de memória flash usb - Google Patents

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Description

"DISPOSITIVO DE MEMÓRIA FLASH USB" Campo e Histórico da Invenção A presente invenção está relacionada com dispositivos de memória por semicondutor e, particularmente, com módulos de memória não-volátil removíveis e programáveis, que estão conectados a uma plataforma central que usa o barramento de PC USB ("UNIVERSAL SERIAL BUS"). Módulos de memória não-volátil removíveis e programáveis, a que mais adiante se refere como memória flash ("flash memory") ou dispositivos flash ("flash devices"), são conhecidos na técnica para armazenagem de informações. Dispositivos flash incluem memórias somente para leitura, removíveis e programáveis eletricamente (EEPROMs), feitas de transistores de porta flutuante, tipo flash ("flash-type, floating-gate transistors"), e são memórias não-voláteis, similares em funcionalidade e desempenho a memórias EPROM, com uma funcionalidade adicional que permite uma operação interna ao sistema, programável, para remover páginas da memória.
Um exemplo de uma implementação de tal dispositivo flash é dado na patente norte-americana de N° 5.799.168, incorporado por referência como se tivesse sido totalmente exposto no presente documento.
Dispositivos flash apresentam a vantagem de serem relativamente pouco dispendiosos e requererem relativamente pouca energia elétrica, comparados com discos magnéticos de armazenagem tradicionais.
Contudo, num dispositivo flash, não é prático reescrever uma área anteriormente escrita da memória, sem uma remoção precedente de páginas da área.Esta limitação dos dispositivos flash torna-os incompatíveis com programas típicos de sistemas operacionais existentes, uma vez que os dados não podem ser escritos numa área da memória dentro do dispositivo flash, na qual tenham sido escritos dados anteriormente, a menos que o conteúdo da área seja removido primeiro. Um sistema de gerenciamento de software, tal como o divulgado na patente norte-americana de N° 5.404.485, depositada em 5 de março de 1993, que é incorporado como se tivesse sido totalmente exposto no presente documento, é necessário para gerenciar estas funções do dispositivo de memória flash.
Geralmente, esses dispositivos de memória flash apresentam uma segunda limitação, que consiste em que eles têm de estar estaticamente ligados à plataforma central, ou ligados e destacados dinamicamente mediante a utilização da interface da PCMCIA [Associação Internacional de Cartões de Memórias de Computadores Pessoais].
Ambas as implementações apresentam desvantagens, inclusive dificuldade de utilização e alto custo.
Uma implementação mais proveitosa seguiría a norma USB, conforme descrito na Especificação USB, Versão 1.1, que é incorporada como se tivesse sido totalmente exposta no presente documento. A norma USB oferece um fator de forma menor e maior facilidade de utilização para o usuário final, ao mesmo tempo que reduz o custo da implementação. Esta norma é especificada como sendo uma norma de âmbito industrial, promovida por companhias tais como Compaq Computer Corporation, Microsoft, IBM e Intel, para servir como um prolongamento da arquitetura de PC, com um foco na Integração de Telefonia Computadorizada (CTI), no consumidor e em aplicações de produtividade.
Os critérios que foram aplicados para definir a arquitetura para a norma USB incluem a facilidade de expansão periférica de PC (computador pessoal), baixo custo, suporte de taxas de transferência de até 12 Mb/segundo e suporte pleno para dados de tempo real, voz, áudio e vídeo comprimido. Esta norma também oferece flexibilidade de protocolo para transferências de dados isócronos de modalidade mista e transmissão assíncrona de mensagens, integração em tecnologia de dispositivos de conveniência e provisão de uma interface padrão para integração rápida em qualquer produto básico dado. Além disso, a norma USB representa um modelo único para cablagem e fixação de conectores, de maneira que todos os detalhes das funções elétricas, inclusive terminações de barramentos, estão isolados do usuário final. Através da norma, os dispositivos periféricos são auto- identificáveis, e auxiliam um mapeamento automático de funções para um acionador. Além disso, a norma possibilita que todos os dispositivos periféricos sejam dinamicamente ligáveis e reconfiguráveis.
Um sistema construído de acordo com a norma USB está descrito por três áreas definidas separadas: interconexão USB, dispositivos USB e a plataforma central USB. A
interconexão USB é a maneira pela qual dispositivos USB são ligados à plataforma central e se comunicam com a mesma. As funções e componentes associados incluem a topologia de barramento, que é o modelo de conexão entre dispositivos USB e a plataforma central. A interconexão física USB apresenta uma topologia de estrela nivelada ("tiered star topology"). Há um conector no centro de cada estrela. Cada segmento de fio é uma conexão ponto-a-ponto entre a plataforma central e um conector ou função, ou um conector ligado a outro cubo ou função.
Em termos de uma lista de capacidades, as tarefas USB que são realizadas em cada nível do sistema incluem um modelo de fluxo de dados e um programa. Um modelo de fluxo de dados é a maneira pela qual os dados se movem no sistema através do USB, entre produtores de dados e consumidores de dados. Um programa determina o acesso â interconexão, que é compartilhada. Tal programação possibilita que sejam auxiliadas transferências de dados isócronos e elimina despesas gerais de arbitragem. A própria USB é um barramento varrido para verificação ("polled bus"). 0 controlador central na plataforma central inicia todas as transferências de dados. Todas as transações de barramento envolvem a transmissão de até três pacotes. Cada transmissão começa quando o controlador central, numa base programada, envia um pacote USB, que descreve o tipo e a direção da transação, o endereço do dispositivo USB e o número final. Faz-se referência a este pacote como o "pacote de símbolos". 0 dispositivo USB ao qual o pacote está endereçado seleciona a si próprio mediante a decodificação dos campos apropriados do endereço. Numa dada transação, dados são transferidos da plataforma central para um dispositivo, ou de um dispositivo para a plataforma central. A direção da transferência de dados é especificada no pacote de símbolos. Então a fonte da transação envia um pacote de dados ou indica que a fonte não tem dados para transferir. O destino, em geral, responde com um pacote de estabelecimento de comunicação ("handshake packet"), indicando se a transferência foi bem-sucedida.
Ao modelo de transferência de dados USB entre uma fonte e o destino na plataforma central e um ponto final num dispositivo se faz referência como a um "tubo" . Há dois tipos de tubos: corrente e mensagem. Dados de corrente não têm estrutura definida de acordo com USB, enquanto dados de mensagem têm. Adicionalmente, tubos têm associações de largura de faixa de dados, do tipo de serviço de transferência, e características de ponto final, como direcionalidade e tamanhos de memória intermediária. A maioria dos tubos passam a existir quando um dispositivo USB é configurado. Um tubo de mensagem, o tubo de controle padrão, sempre existe, uma vez que um dispositivo é energizado, a fim de prover acesso à configuração, ao status e a informações de controle para o dispositivo. O programa de transação para a norma USB permite controle de fluxo para alguns tubo de corrente. A nível de hardware, isto impede situações em que memórias intermediárias experimentam subcarga ou sobrecarga ("underrun or overrun") , mediante a utilização de um estabelecimento de comunicação negativa ("NAK handshake") para estrangular a velocidade de transmissão de dados.
Com o estabelecimento de comunicação negativa, uma transação é tentada novamente quando estiver disponível uma freqüência de troca de dados de barramento ("bus time"). O mecanismo de controle de fluxo permite a construção de programas flexíveis, que acomodam a operação simultânea de uma mistura heterogênea de tubos de corrente. Desta maneira, múltiplos tubos de corrente podem ser operados a diferentes intervalos, com pacotes de diferentes tamanhos. A norma USB, conforme descrito, tem três tipos principais de pacotes, inclusive pacotes de símbolos, pacotes de dados e pacotes de estabelecimento de comunicação. Um exemplo de cada tipo de pacote está representado nas figuras ilustrativas do nível da técnica 1 a 3. A figura ilustrativa do nível da técnica 4 representa um dispositivo abstrato USB exemplar.
Um pacote de símbolos 10, conforme representado na figura ilustrativa do nível da técnica 1, inclui um campo PID (identificação do pacote) 12, especificando um de três tipos de pacote: INTERNO, EXTERNO ou AJUSTE. Se o campo PID 12 especificar o tipo de pacote INTERNO, a transação de dados é definida a partir de uma função para a plataforma central. Se o campo PID 12 especificar os tipos de pacote EXTERNO ou DE AJUSTE, a transação de dados é definida a partir da plataforma central para uma função.
Um campo ADDR 14 especifica o endereço, enquanto um campo ENDP 16 especifica o ponto final para o pacote de símbolos 10. Para transações EXTERNAS e DE AJUSTE, nas quais o campo PID 12 especifica que o pacote de símbolos 10 é um tipo de pacote EXTERNO ou um tipo de pacote DE AJUSTE, o campo ADDR 14 e o campo ENDP 16 identificam unicamente o ponto final para receber o pacote de dados subseqüente, representado na Figura 2, que segue após o pacote de símbolos 10. Para transações INTERNAS, em que o campo PID 12 especifica que o pacote de símbolos 10 é um pacote do tipo INTERNO, o campo ADDR 14 e o campo ENDP 16 identificam unicamente quais pontos finais transmitem um pacote de dados. Um campo CRC5 18 contém o total de controle, para determinar que o pacote de símbolos 10 foi recebido sem deturpação. Somente a plataforma central pode emitir pacotes de símbolos 10, de maneira que pacotes de símbolos 10 proveem o controle sobre a transmissão dos pacotes de dados subseqüentes.
Conforme representado na figura ilustrativa do nível da técnica 2, um pacote de dados USB do nível da técnica 20 também inclui um campo PID (identificação de pacote) 22, para identificar o tipo de pacote de dados. O pacote de dados 20 também inclui um campo de dados 24 para opcionalmente conter dados, e um campo CRC 26, para conter o total de controle, conforme descrito anteriormente. A figura ilustrativa do nível da técnica 3 representa um pacote de estabelecimento de comunicação USB do nível da técnica 28, que inclui somente um campo PID (identificação de pacote) 30. Pacotes de estabelecimento de comunicação 28 são usados para relatar o satus de uma transação de dados e podem devolver valores que indicam recebimento bem-sucedido de dados, aceitação ou rejeição do comando, controle de fluxo e condições de parada.
Somente tipos de transação que auxiliam o controle de fluxo podem devolver pacotes de estabelecimento de comunicação 28. Pacotes de estabelecimento de comunicação 28 são sempre devolvidos na fase de estabelecimento de comunicação de uma transação e podem ser devolvidos, em vez de pacotes de dados 20, na fase de dados de uma transação.
Estes três diferentes tipos de pacotes são permutados durante várias fases da transação, o que inclui um dispositivo USB. Um diagrama em blocos esquemático dos blocos funcionais num dispositivo USB típico 32 está representado na Figura 4 para um dispositivo USB abstrato do nível da técnica. O dispositivo USB 32 inclui tipicamente uma interface elétrica USB 34, que inclui um cabo e um conector, que é uma interface física para receber e transmitir sinais elétricos que são compatíveis com a especificação USB, conforme descrito anteriormente.
Em seguida, os sinais são transmitidos a uma interface lógica 36, que inclui uma ou mais memórias intermediárias, o decodificador de endereços de dispositivos, para decodificar o endereço do dispositivo- fonte para os sinais, e um sincronizador de campo SYNC, para sincronizar os sinais. As informações e estruturas necessárias para o gerenciamento do dispositivo abstrato USB 3 2 como um dispositivo USB estão armazenadas num mecanismo de enumeração e controle de classe USB 38. Um mecanismo de função e dispositivo 40, também denominado a "aplicação”, controla e gerencia as funções e propriedades específicas do dispositivo abstrato USB 32.
Além disso, o mecanismo de função e dispositivo 40 também consome e produz a maioria dos dados através do barramento USB.
No entanto, a especificação USB não define a relação entre diferentes entidades no dispositivo abstrato USB 32. Em vez disso, a especificação USB descreve somente os requisitos para os pacotes, bem como para a conexão elétrica e física entre o dispositivo abstrato USB 32 e o barramento. Portanto, as conexões e relações representadas na figura ilustrativa do nível da técnica 4 são apenas um exemplo de uma implementação que preenche os requisitos da especificação USB. Desta forma, qualquer dispositivo específico para cumprir a especificação USB precisa ter uma arquitetura especificamente definida e descrita.
Infelizmente, não existe tal arquitetura para um dispositivo de memória flash que contém um ou mais módulos de memória flash, que possibilitaria que o dispositivo de memória flash se conectasse a um barramento definido de acordo com a especificação USB e, desta maneira, fizesse parte de um sistema USB sobre uma plataforma central. Por exemplo, a patente norte- americana de N° 5.799.168 não ensina ou sugere tal implementação para o dispositivo flash. Conforme mencionado anteriormente, tal arquitetura seria particularmente útil por diversos motivos, inclusive custo baixo, facilidade de utilização e transparência para o usuário final.
Deste modo, há necessidade - e seria útil tê-la - de uma arquitetura que defina e descreva um dispositivo de memória flash que seja compatível com um sistema USB e que siga a especificação USB, de maneira que o dispositivo de memória flash pudesse ficar assentado sobre um barramento definido de acordo com USB e comunicar-se com a plataforma central através deste barramento.
Breve descrição dos desenhos A FIG. 1 é um diagrama em blocos esquemático de uma estrutura de pacote de símbolos USB do nível da técnica; A FIG. 2 é um diagrama em blocos esquemático de uma estrutura de pacote de dados USB do nível da técnica; A FIG. 3 é um diagrama em blocos esquemático de uma estrutura de pacote de dados de estabelecimento de comunicação USB do nível da técnica; A FIG. 4 é um diagrama em blocos esquemático de um dispositivo exemplar USB do nível da técnica; A FIG. 5 é um diagrama em blocos esquemático de um sistema com uma funcionalidade de dispositivo USB flash de acordo com a presente invenção; A FIG. 6 é um diagrama em blocos esquemático do disco flash ("FLASH DISK") USB; A FIG. 7 é um diagrama em blocos esquemático de um pacote de solicitação de identificação flash; A FIG. 8 é um diagrama em blocos esquemático de um pacote de status de identificação flash; A FIG. 9 é um diagrama em blocos esquemático de um pacote de solicitação de escrita flash; A FIG. 10 é um diagrama em blocos esquemático de um pacote de status de escrita flash; A FIG. 11 é um diagrama em blocos esquemático de um pacote de solicitação de leitura flash; A FIG. 12 é um diagrama em blocos esquemático de um pacote de status de leitura flash; A FIG. 13 é um diagrama em blocos esquemático de um pacote de solicitação de remoção flash; e A FIG. 14 é um diagrama em blocos esquemático de um pacote de status de remoção flash.
Sumário da invenção A presente invenção é de um dispositivo de memória flash, que contém um ou mais módulos flash, em que a memória flash é mapeada para o espaço de endereço de um ASIC ou um controlador que tem uma interface elétrica definida de acordo com USB e uma interface lógica definida de acordo com USB. Este controlador/ASIC (em seguida denominado "controlador") auxilia a funcionalidade USB de acordo com a norma USB, auxiliando, desta maneira, a enumeração sobre o barramento USB, bem como a recepção e transmissão de dados através de tubos USB, para e de pontos finais USB. Este controlador também auxilia a funcionalidade e controle do dispositivo de memória flash, bem como o processamento de pacotes de comando e dados a partir do controlador central. 0 controlador central usa um de vários protocolos possíveis, sejam padrão, sejam patenteados, para sinalizar o próximo comando a ser executado para o controlador flash USB. Deste modo, o dispositivo inteiro atua como um dispositivo de memória não-volátil, dinamicamente ligável/destacável, para a plataforma central.
De acordo com a presente invenção, é provido um dispositivo de memória flash USB, para conexão a um barramento definido de acordo com USB, compreendendo o dispositivo de memória flash: (a) pelo menos um módulo de memória flash para armazenar dados; (b) um conector USB, para conexão ao barramento definido de acordo com USB, e para enviar pacotes para o barramento definido de acordo com USB e para receber pacotes do mesmo; e (c) um controlador USB, para controlar aquele pelo menos um módulo de memória flash e para controlar o conector USB de acordo com pelo menos um pacote recebido do barramento definido de acordo com USB, de maneira que os dados sejam escritos para aquele pelo menos um módulo de memória flash e lidos a partir do mesmo. A seguir, o termo "computador" inclui, mas não está limitado a computadores pessoais (PC) que têm um sistema operacional tal como DOS, Windows™, OS/2™ ou Linux;
computadores Macintosh™; computadores que têm JAVA™ OS como sistema operacional; e estações de trabalho gráficas tais como os computadores de Sun Microsystems™ e Silicon Graphics™, e outros computadores que têm alguma versão do sistema operacional UNIX, tais como AIX™ ou SOLARIS™ de Sun Microsystems™; ou qualquer outro sistema operacional conhecido e disponível, inclusive sistemas operacionais tais como Windows CE™ para sistemas embutidos, inclusive telefones celulares, dispositivos de computação manuais e dispositivos de computação "palmtop", e qualquer outro dispositivo de computação que possa ser conectado a uma rede. A seguir, o termo "Windows™” inclui, mas não está limitado a Windows95™, Windows3.x™, em que "x" é um número inteiro, tal como "1", WindowsNT™, Windows98™, WindowsCE™ e quaisquer versões aprimoradas destes sistemas operacionais, desenvolvidas por Microsoft Inc. (Seattle, Washington, EUA) .
Descrição Detalhada da Invenção A presente invenção é de um dispositivo de memória flash, que contém um ou mais módulos flash, em que a memória flash é mapeada para o espaço de endereço de um ASIC ou um controlador que tem uma interface elétrica definida de acordo com USB e uma interface lógica definida de acordo com USB. Este controlador/ASIC (em seguida denominado "controlador") auxilia a funcionalidade USB de acordo com a norma USB, auxiliando, desta maneira, a enumeração sobre o barramento USB, bem como a recepção e transmissão de dados através de tubos USB, para e de pontos finais USB. Este controlador também auxilia a funcionalidade e controle do dispositivo de memória flash, bem como o processamento de pacotes de comandos e dados a partir do controlador central. 0 controlador central usa um de vários protocolos possíveis, sejam padrão, sejam patenteados, para sinalizar o próximo comando a ser executado para o controlador flash USB. Deste modo, o dispositivo inteiro atua como um dispositivo de memória não-volátil, dinamicamente ligável/destacável, para a plataforma central.
Embora a invenção seja suscetível de várias modificações e possa ser implementada mediante a utilização de muitas formas alternativas, a configuração está representada a título de exemplo nos desenhos e será descrita em detalhe nas páginas seguintes. Deve-se compreender que alguém de habilidade comum na técnica avalia que a presente invenção podería ser implementada de várias outras maneiras. A intenção é de abranger todas as modificações e alternativas que se enquadrem dentro do espírito da presente invenção.
Os princípios e a operação de um dispositivo e sistema flash USB de acordo com a presente invenção poderão ser melhor compreendidos com referência aos desenhos e à descrição correspondente, compreendendo-se que estes desenhos são fornecidos somente para fins ilustrativos e não pretendem ser limitativos.
Agora, com referência aos desenhos, a Figura 5 é um diagrama em blocos esquemático dos componentes principais de um dispositivo e sistema de memória flash de acordo com a presente invenção. Um sistema de memória flash 42 inclui uma plataforma central 44, conforme representado. A plataforma central 44 opera o dispositivo flash USB 46 como um espaço de memória não-volátil. A plataforma central 44 está conectada ao dispositivo flash 4 6 de acordo com a presente invenção através de um cabo USB 48. A plataforma central 44 se liga ao cabo USB 48 através de um conector central USB 50, enquanto o dispositivo flash USB 46 se liga ao cabo USB 48 através de um conector de dispositivo flash USB 52. A plataforma central 44 inclui um controlador central USB 54, para controlar e gerenciar todas as transferências USB para o barramento USB. O dispositivo flash USB 46 inclui um controlador do dispositivo flash USB 56, para controlar os outros componentes do dispositivo flash USB 46 e para prover uma interface para o dispositivo flash USB 46 em relação ao barramento USB, um conector do dispositivo flash USB 52 e pelo menos um módulo de memória flash 58. O módulo de memória flash 58 é preferivelmente uma série de módulos de memória flash 58, nos quais os dados estão armazenados.
Sempre que o dispositivo flash USB 46 passa a estar conectado à plataforma central 44, ocorre um processo de enumeração USB padrão. Neste processo, a plataforma central 44 configura o dispositivo flash USB 46 e o modo de comunicação com o dispositivo flash USB 46. Embora haja muitos métodos diferentes para configurar o dispositivo flash USB 46, somente para fins de clareza e sem pretender ser limitativa, a presente invenção é explicada em maiores detalhes abaixo, com relação a um método no qual a plataforma central 44 emite comandos e solicitações ao dispositivo flash USB 46 através de um ponto final. A plataforma 44 pergunta ao dispositivo flash USB 46 através do outro ponto final sobre alterações de status, e recebe pacotes relacionados, se quaisquer tais pacotes estiverem esperando para serem recebidos. A plataforma central 44 solicita serviços ao dispositivo flash USB 46, enviando pacotes de solicitações ao controlador central USB 54. O controlador central USB 54 transmite pacotes pelo cabo USB 48. Estas solicitações são recebidas pelo controlador do dispositivo flash USB 56 quando o dispositivo flash USB 46 for o dispositivo no ponto final da solicitação. Então, o controlador do dispositivo flash USB 56 realiza várias operações, tais como leitura, escrita ou remoção de dados do(s) ou para o (s) módulo(s) de memória flash 58, ou auxiliando a funcionalidade básica USB, tal como enumeração e configuração de dispositivos. O controlador do dispositivo flash USB 56 controla o(s) módulo(s) de memória flash 58 usando uma linha de controle 60 para controlar a energia do(s) módulo(s) de memória flash 58, e também através de vários outros sinais, tais como habilitação de chip, e sinais de leitura e escrita, por exemplo. 0(s) módulo(s) de memória flash 58 também está(ão) conectado(s) ao controlador do dispositivo flash USB 56 por um barramento de endereços/dados 62. 0 barramento de endereços/dados 62 transfere comandos para executar comandos de leitura, escrita ou remoção no(s) módulo(s) de memória flash 58, bem como os endereços e dados para estes comandos, conforme definido pelo fabricante do(s) módulo(s) de memória flash 58. A fim de que o dispositivo flash USB 46 notifique a plataforma central 44 sobre o resultado e status para diferentes operações solicitadas pela plataforma central 44, o dispositivo flash USB 46 transmite pacotes de status usando o "ponto final de status". De acordo com este procedimento, a plataforma central 44 verifica (pesquisa) a existência de pacotes de status e o dispositivo flash USB 46 devolve um pacote vazio, se não estiverem presentes pacotes para novas mensagens de status, ou alternativamente, devolve o próprio pacote de status.
Uma estrutura mais detalhada dos componentes funcionais do dispositivo flash USB 46 está representada na Figura 6. O dispositivo flash USB 46 inclui as interfaces física e elétrica para a norma USB, representadas aqui como o conector do dispositivo flash USB 52 e uma interface de conector 64. 0 conector do dispositivo flash USB 52 recebe os sinais elétricos do cabo USB 48, que transporta sinais elétricos do controlador central (não- representado). Em seguida, estes sinais são transmitidos através da interface de conector 64. A cada milissegundo, uma estrutura USB é transportada sobre o barramento definido de acordo com USB, de maneira a poderem ser enviados pacotes ao dispositivo flash USB 46. A seguir, a interface de conector 64 recebe estes pacotes através de um primeiro componente da interface, que é uma interface física e lógica combinada 66. Uma interface funcional 68 é projetada especificamente para receber pacotes de símbolos conforme definido na especificação USB e conforme descrito anteriormente com relação à Figura 1. Estes pacotes de símbolos estão relacionados apenas com aspectos funcionais específicos do dispositivo flash USB 46, que são necessários para a norma USB, não tendo qualquer relação com uma aplicação específica do dispositivo flash USB 46 na forma de um disco flash de acordo com a presente invenção. Estes pacotes de símbolos e seus respectivos pacotes de dados devolvidos possibilitam que o controlador central USB 54 (não- representado) e a plataforma central 44 (não- representada) identifiquem o dispositivo flash USB 46 e aloquem recursos para o dispositivo flash USB 46 no barramento USB. Desta forma, a interface funcional 68 somente auxilia a funcionalidade USB necessária para a identificação e registro do dispositivo flash USB 46 no barramento USB. O dispositivo flash USB 46 também inclui um extrator de pacotes de aplicação 70, que extrai os dados e comandos de aplicação dos pacotes de aplicação USB, de maneira que o extrator de pacotes de aplicação 70 auxilia somente pacotes relacionados com aplicações. Logo em seguida, quaisquer solicitações ao dispositivo flash USB 46 pela plataforma central 44 (não-representada), na forma de comandos de leitura, escrita, identificação e remoção, são interpretadas por um interpretador de comandos de aplicação 72. Para quaisquer comandos que envolvam dados ou um endereço, tais como comandos de leitura, escrita e remoção, um módulo de resolução de endereços 74 traduz o endereço do espaço de endereço lógico para o espaço de endereço físico. A plataforma central 44 (não- representada) se refere a um espaço de endereço linear de endereços lógicos, enquanto o dispositivo flash USB 46 contém pelo menos um, e preferivelmente uma pluralidade de módulos flash 58, cada um dos quais tem um espaço de endereço físico. Desta maneira, tem de ser realizada uma tradução entre o espaço de endereço lógico da plataforma central 44 (não-representada) e o espaço ou espaços de endereço físico do dispositivo flash USB 46. Há muitas maneiras de implementar tal tradução, que são adequadas para a presente invenção. Um exemplo de uma implementação adequada de um método de tradução de endereços está descrito com relação à patente norte-americana de N° 5.404.485, anteriormente incorporada por referência como se tivesse sido totalmente exposta no presente documento, que ensina um método de gerenciar uma memória flash na forma de um disco flash e que é adequado para operação com a presente invenção.
Um manipulador de dados 76 manipula aspectos relacionados com dados de quaisquer comandos recebidos e transporta os dados através da interface funcional 68 para e do(s) módulo(s) flash 58. Opcional e preferivelmente, o manipulador de dados 76 executa quaisquer métodos de correção e detecção de erros. O interpretador de comandos de aplicação 72, o manipulador de dados 76 e o módulo de resolução de endereços 74 operam todos com um Acionador de Tecnologia de Memória (MTD) subjacente 78, para escrever, ler ou remover um módulo flash 58 específico e o endereço desejado naquele módulo flash 58. A plataforma central 44 verifica a existência de alterações de status no dispositivo flash USB 46 e lê pacotes de status a partir do dispositivo flash USB 46, quando um novo pacote de status está disponível. Usando estes pacotes de status, o dispositivo flash USB 46 pode transmitir à plataforma central 44 os resultados de diferentes comandos emitidos pela plataforma central 44 em suas solicitações (não-representada). Por exemplo, o pacote de status de comandos de leitura contém uma das palavras de status disponíveis, tais como "sucesso", "erro" ou "endereço inválido", que possibilita que a plataforma central 44 determine o resultado do comando de leitura (não-representado) . Similarmente, o pacote de status de remoção contém uma palavra de status que indica a conclusão do processo de remoção. Um pacote de status de escrita é usado pelo dispositivo flash USB 46 para notificar a plataforma central 44 sobre o resultado do comando de escrita, como por exemplo, se o comando foi bem-sucedido ou errôneo, e se o dispositivo flash USB 46 está pronto para solicitações de escrita adicionais a partir da plataforma central 44.
Um Acionador de Tecnologia de Memória, ou MTD 78, contém tipicamente rotinas para ler, escrever e remover o dispositivo de memória flash controlado pelo controlador que opera o MTD 78. Além disso, o MTD 78 contém opcionalmente uma rotina de identificação para reconhecer o tipo apropriado de dispositivo de memória flash para o qual o MTD 78 foi projetado, de maneira que o controlador pode determinar qual MTD deveria ser ativado ao interagir com uma série específica de dispositivos de memória flash. Além disso, uma rotina de identificação deveria ser capaz de detectar o tamanho da série de dispositivos de memória flash, inclusive o número de dispositivos de memória flash dentro da série, e várias características da geometria da série flash, tais como sobreposição e largura do barramento. Posteriormente, estas informações possibilitam que a plataforma central 44 determine o espaço e tamanho do endereço dos meios de armazenagem. A patente norte-americana de N° 5.799.168, incorporada anteriormente por referência, divulga um exemplo de tal MTD para um dispositivo flash.
Usando o protocolo e a arquitetura acima descritos, a plataforma central 44 pode implementar opcionalmente qualquer aplicação que seja implementável com qualquer memória regular mapeada ou dispositivo de memória flash mapeado com entradas e saídas. Por exemplo, a plataforma central 44 pode fornecer uma interface de dispositivo de bloco padrão para cada aplicação, tal como um acionamento de "disco rígido" de meio de armazenagem magnético, conforme divulgado na patente norte-americana de N° 5.404.485, anteriormente descrita.
Como exemplo de uma configuração preferida da presente invenção, a operação de um sistema central conectado a um dispositivo flash USB de acordo com a presente invenção é descrita com relação aos processos de identificação, programação, leitura e remoção do dispositivo flash.
Somente para fins de ilustração e sem pretender ser de qualquer maneira limitativo, o dispositivo flash USB exemplar tem uma série de dois módulos de memória flash, cada um dos quais tem um tamanho de 64 Mbit. A tabela de tradução de endereços está dentro do dispositivo flash, de modo que a plataforma central opera com endereços lógicos. Todos os comandos e códigos de retorno entre o dispositivo flash e a plataforma central são transportados em pacotes de dados USB e são transferidos através de tubos de dados USB. A estrutura exata dos pacotes, tubos e tempos sincronizados está descrita na especificação USB. A operação do dispositivo e sistema exemplares de acordo com a presente invenção é a seguinte. Quando o dispositivo flash USB é conectado pela primeira vez à plataforma central, o controlador central USB atribui um endereço ao dispositivo flash USB no barramento USB, e também destina recursos, conforme descrito na especificação USB. Então o dispositivo flash USB efetivamente solicita à plataforma central que destine estes recursos, precisando informar à plataforma central que quantidade desses recursos é necessária. Desta maneira, o disco flash USB poderá opcionalmente suportar velocidades mais lentas do dispositivo, se a plataforma central USB já tiver alocado recursos a outros dispositivos. 0 controlador USB também negocia com os módulos flash e determina o tamanho e tipo de fabricação destes módulos.
Então o controlador constrói uma estrutura de identificação que encerra estas informações, bem como a tabela de tradução e o espaço de endereço lógico.
Depois que o controlador central USB identifica o dispositivo flash USB, a plataforma central carrega com freqüência um acionador de cliente USB. O acionador emite um comando de solicitação de identificação ao controlador central USB, fazendo com que o controlador transmita um pacote de dados de identificação 80, representado na Figura 7. 0 pacote de identificação 80 contém o campo PID 22 e o campo do total de controle 26, conforme descrito anteriormente para a figura ilustrativa do nível da técnica 2. O pacote de identificação 80 também contém um código de operação de "identificar" num campo de código de operação 82. 0 extrator de pacotes do dispositivo flash USB recebe o pacote de dados de identificação 80 e transfere o código de operação do comando "identificar" ao interpretador de comandos de aplicação.
Então, em resposta ao comando "identificar", o dispositivo flash envia um pacote de dados de identificação 84, representado na Figura 8. Além dos campos representados na Figura 7, o pacote de dados de identificação 84 também contém informações sobre o tamanho do dispositivo flash num campo do tamanho do dispositivo flash 86, bem como informações sobre o tamanho da unidade de remoção mínima para remover a memória flash num campo do tamanho da unidade de remoção 88 .
Todos os pacotes descritos neste exemplo são somente pacotes de dados que são enviados no barramento USB.
Antes de cada um dos pacotes de dados ser enviado, é transmitido um pacote de símbolos USB, instruindo o controlador USB em relação à identidade do ponto final do dispositivo ao qual o pacote de dados deveria ser transmitido. Após a recepção bem-sucedida do pacote, o controlador USB emite um pacote USB ACK, conforme descrito na especificação USB.
Uma vez que os acionadores dos dispositivos na plataforma central recebem este pacote de status, os acionadores podem começar a emitir comandos de leitura e escrita ao dispositivo flash USB com os comandos de aplicação.
Quando é enviada uma solicitação de escrita, um pacote de dados USB com o código de operação para o comando de "escrita", e a memória intermediária que contém os dados, são transferidos ao dispositivo flash USB. Um pacote de dados de escrita 90 está representado na Figura 9, que inclui novamente os campos representados anteriormente na Figura 8, exceto que o pacote de dados de escrita 90 também inclui um campo de escrita 92, com o código operacional de "escrita"; um campo ADDR 94, com o endereço lógico a ser escrito; um campo LEN 96, com a extensão a ser escrita; e um campo de DADOS 98, que contém os dados efetivos a serem escritos. O extrator de pacotes extrai o código operacional do pacote de dados de escrita 90 e transfere este código ao interpretador de comandos de aplicação. 0 endereço lógico é transferido ao módulo de resolução de endereços, que traduz este endereço lógico para um endereço físico em um dos módulos flash. 0 manipulador de dados calcula opcionalmente mecanismos de correção e detecção de erros, se forem empregados pelo dispositivo flash USB. Uma vez prontos todos os módulos de memória flash, um comando de "escrita" é enviado ao módulo ou módulos flash que contém(êm) o endereço físico, que pode opcionalmente estender-se através de mais de um módulo flash até o bloco MTD. Então o bloco MTD emite um comando de "escrita" no barramento de dados/endereços, que liga os módulos flash ao controlador do dispositivo USB. Uma vez concluída a operação e um pacote de status é devolvido ao MTD, o resultado da operação é transmitido ao controlador central e passado ao acionador do dispositivo na plataforma central.
Quando o controlador flash termina o processo de escrita, o controlador sinaliza à plataforma central que o status do dispositivo de memória flash USB mudou, enviando um pacote de "status de escrita" 100, conforme representado na Figura 10. No lugar do campo de dados 98, o pacote de status de escrita 100 contém um campo de status 102. A plataforma central lê os pacotes de status do dispositivo de memória flash, e do pacote de status de escrita 100, a plataforma central recupera informações sobre o status de conclusão do comando de escrita mediante a leitura do campo de status 102. Neste exemplo, o dispositivo de memória flash repete o campo ADDR 94 e o campo LEN 96, a fim de que a plataforma central tenha uma referência ao comando específico relacionado com o pacote de status 100 .
Conforme representado na Figura 11, um pacote de "solicitação de leitura" 104 contém o código de operação para o comando de "leitura" num campo de leitura 106, e o endereço lógico da localização desejada, da qual o controlador flash deveria ler num campo ADDR 108. Ao receber este comando, o controlador flash emite um comando de leitura ao bloco MTD, depois de o módulo de resolução de endereços ter traduzido o endereço contido no campo ADDR 108 para um endereço físico específico num dos componentes flash.
Quando o controlador flash recebe os dados do dispositivo flash, seja depois de o comando de leitura ter sido emitido, seja no caso de ter ocorrido um erro, o controlador flash envia um sinal à plataforma central, para indicar que um novo pacote de status tem de ser lido. A plataforma central emite uma solicitação de leitura e recebe um pacote de "status de leitura" 110, conforme representado na Figura 12. O pacote de status de leitura 110 contém o endereço dos dados de leitura no campo ADDR 108, bem como a extensão dos dados de leitura num campo LEN 112, e os próprios dados num campo de dados 114. O pacote de status de leitura 110 também inclui a palavra de status, de acordo com a qual a operação foi concluída, num campo de status 116. A operação de leitura pode ser concluída com muitas situações de status diferentes, tais como sucesso, falha, erro detectado, endereço inválido, extensão inválida e assim por diante.
Quando a plataforma central precisa remover uma unidade de remoção no dispositivo flash, a plataforma central emite um pacote de "solicitação de remoção" 118, representado na Figura 13. Este pacote contém o código da operação de "remoção" num campo de remoção 120, e o endereço lógico da unidade de remoção num campo ADDR 122.
Ao receber tal solicitação, o controlador flash traduz o endereço lógico para um endereço físico da unidade de remoção, num dos espaços de endereços físicos dos módulos flash, e emite um comando de remoção para o bloco MTD. O processo de remoção geralmente leva mais tempo do que um processo de leitura ou escrita. Quando este processo de remoção está concluído, o controlador notifica a plataforma central de que um novo pacote de status está pronto para ser transmitido. Então o controlador transmite um pacote de "status de remoção" 124, conforme representado na Figura 14. O pacote de status de remoção 124 contém o endereço da unidade removida no campo ADDR 122, provendo, desta forma, a plataforma central de uma referência às solicitações de remoção. 0 status de acordo com o qual a operação foi concluída está provido num campo de status 126.
Considerar-se-á que as descrições acima se destinam apenas a servir de exemplos, e que muitas outras configurações são possíveis dentro do espírito e do escopo da presente invenção.

Claims (26)

1. Dispositivo de memória flash USB, para ser conectado a um barramento definido de acordo com USB, compreendendo: (a) pelo menos um módulo de memória flash (58); (b) um conector USB, adaptado para ser conectado a um barramento definido de acordo com USB (48) e para enviar e receber pacotes definidos de acordo com USB para e do citado barramento definido de acordo com USB (48); e (c) um controlador USB (56) configurado para realizar uma interface com uma plataforma central (44) sobre o citado conector USB (52), e o qual é adaptado para executar pelo menos uma das leituras e escritas ao citado pelo menos um módulo de memória flash (58), de acordo com os citados pacotes definidos de acordo com USB, sendo o citado dispositivo de memória flash USB caracterizado pelo fato de o referido controlador (56) compreender: um interpretador de comandos (72), adaptado para interpretar, ler e escrever comandos recebidos como códigos de operação extraídos a partir de pacotes de dados definidos de acordo com USB (90,104), recebidos via dito conector USB (52) em ações de leitura e escrita, para o referido pelo menos um módulo de memória flash (58), e - um módulo de resolução de endereço (74), adaptado para traduzir um endereço lógico (94) a partir dos citados pacotes de dados definidos de acordo com o USB (90,104), em um endereço físico em um ou mais do referido pelo menos um módulo de memória flash (58).
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o módulo de resolução de endereços (74) ser adaptado para receber endereços lógicos (94,108), extraídos a partir dos referidos pacotes de dados definidos de acordo com USB (90,104), e para resolver os endereços lógicos (94,108), sendo os referidos endereços lógicos (94,108) enviados ao dito controlador USB (56), de maneira que os referidos comandos de leitura e escrita sejam executados de acordo com os referidos endereços (94,108).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de no caso de o referido comando ser um comando de escrita de dados (98), para o citado pelo menos um módulo de memória flash (58), o dito módulo de resolução de endereço (74) resolve o referido endereço lógico (94) para um endereço físico do citato pelo menos um módulo de memória flash (58).
4. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de no caso de o referido comando ser um comando de leitura, para ler dados (114) dó citado pelo menos um módulo de memória flash (58), o citado módulo de resolução de endereços (74) resolve o referido endereço lógico (108) para um endereço físico do referido pelo menos um módulo de memória flash (58).
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um manipulador de dados (76), para executar uma detecção de erro e rotina de correção para o referido pelo menos um módulo de memória flash (58).
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um manipulador de status (76), para receber os referidos pacotes de dados definidos de acordo com USB (90,104) e para enviar pacotes de status (100,110) referentes a um status do referido pelo menos um módulo de memória flash (58) de acordo com os referidos pacotes de dados definidos de acordo com USB (90,104).
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado- pelo fato de compreender adicionalmente: um MTD ("Memory Technology Driver", acionador de tecnologia de memória) (78), para receber um comando de escrita e um endereço físico do referido pelo menos um módulo de memória flash (58) e para executar o referido comando de escrita para o referido endereço físico.
8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o referido dispositivo (46) atuar como um dispositivo de armazenamento não volátil dinamicamente conectável/desconectável para a referida central (44).
9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de o referido controlador USB (56) ser implementado como um circuito integrado único.
10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o referido controlador USB (56) interpretar comandos de escrita e dados extraídos (98) a serem escritos a partir dos referidos pacotes de dados definidos de acordo com USB (90).
11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de o referido barramento USB ser configurado para ser conectado à citada central (44) e sendo que comandos são transferidos entre a referida central (44) e o referido controlador USB (56) usando um protocolo do proprietário.
12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de o referido barramento USB ser configurado para ser conectado à referida central (44) e sendo que comandos são transferidos entre a referida central (44) e o referido controlador USB (56) usando um protocolo padrão.
13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de compreender um barramento de endereço/dados (62), interconectando o referido controlador USB (56) e o referido pelo menos um módulo de memória flash (58).
14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de o referido controlador USB (56) ser configurado para negociar com o citado pelo menos um módulo de memória flash (58), para determinar pelo menos um aspecto da geometria de módulo flash.
15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de o referido controlador (56) ser configurado para notificar a central (44) de que ele está pronto, após a referida negociação.
16. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de o referido controlador (56) incluir uma pluralidade de linhas de sinais de habilitação de chip (60) para serem ligadas a uma pluralidade de módulos de memória flash (58) .
17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de o referido conector (52) ser ligado ao referido controlador (56) por uma interface fisica/lógica combinada (66).
18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a referida interface fisica/lógica combinada (66) fazer parte do referido controlador (56).
19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de o referido pelo menos um módulo de memória flash (58) compreender uma pluralidade de módulos de memória flash (58) .
20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de o controlador USB (56) compreender adicionalmente: uma interface funcional, adaptada para receber os citados pacotes definidos de acordo com USB, de modo que, no caso de um dos referidos pacotes definidos de acordo com USB ser um pacote de símbolos USB, a referida interface funcional atue no referido pacote de símbolos; e um extrator de pacote de aplicação serialmente conectado após a referida interface funcional e adaptado para receber os citados pacotes definidos de acordo com USB, o referido extrator de pacote de aplicação extraindo pelo menos o citado comando dos referidos pacotes definidos de acordo com USB; onde o citado dispositivo é dinamicamente conectável/desconectável.
21. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: meios (66,68), para prover uma funcionalidade de interface USB para o referido conector (52), sendo que o citado controlador (56) compreende adicionalmente: meios (70), para extrair os comandos de memória flash a partir dos citados pacotes definidos de acordo com USB (90,104), recebidos via dito conector (52); e meios (72,74,78), para controlar o referido pelo menos um módulo de memória flash (58), em resposta aos referidos comandos.
22. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: meios (66,68), para prover uma funcionalidade de interface USB para o referido conector (52), sendo que o citado controlador (56) compreende adicionalmente: - um extrator de comando (70) operativo para extrair comandos de memória flash a partir de pacotes de dados definidos de acordo com o USB (90,104) recebidos via o referido conector (52); e - um acionador de tecnologia de memória (78) operativo para controlar o citado módulo de memória flash (58) em resposta aos referidos comandos.
23. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de o controlador USB (56) ser configurado para utilizar uma estrutura de identificação, para reter informações sobre tamanho de memória e sobre tipo de fabricação do pelo menos um módulo de memória flash (58), determinado pelo controlador USB (56), sendo que o controlador USB (56) é adicionalmente adaptado para utilizar informações sobre tamanho de memória e sobre tipo de fabricação, para construir uma tabela de tradução de endereço para ser utilizada pelo controlador ÜSB (56).
24. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, caracterizado pelo fato de o controlador USB (56) ser configurado para utilizar: MTDs ("Memory Technology Driver", acionadores de tecnologia de memória) (78), sendo cada um adaptado para executar ações de leitura e escrita em um respectivo tipo de módulo de memória flash; e - um módulo de identificação, adaptado para determinar um tipo do pelo menos um módulo de memória flash (58) e para determinar, de acordo com o tipo determinado, qual dos MTDs ("Memory Technology Driver", acionadores de tecnologia de memória) (78)é ativado para executar as ações de leitura e escrita.
25. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado pelo fato de o conector USB ser um conector único.
26. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de o dispositivo de memória flash (4 6) ser provido como uma unidade integral com o citado conector USB único.
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