CN100468380C

CN100468380C - 存储卡可变长多块数据传输方法

Info

Publication number: CN100468380C
Application number: CNB2006100873200A
Authority: CN
Inventors: 曹会扬
Original assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Current assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2026-06-07
Also published as: CN101086724A

Abstract

本发明公开了一种存储卡可变长多块数据传输方法，该方法包括如下步骤：读卡设备使存储卡进入到旁置状态；当存储卡进入旁置状态后读卡设备通过向存储卡发送命令使存储卡进入传送状态；在传送状态中读卡设备通过命令设置多块数据传输的块数量；该方法还包括如下步骤：在存储卡传输命令列表中添加可变长多块数据读命令和可变长多块数据写命令，当多块数据传输的块数量设置完毕后，通过上述添加的命令完成存储卡可变长多块数据的读写。本发明对数据的传输操作既灵活方便又提高了传输的效率。

Description

存储卡可变长多块数据传输方法

技术领域

本发明涉及一种存储卡数据传输方法，尤其涉及一种存储卡可变长多块数据传输方法。

背景技术

普通的存储卡如MMC/SD卡在与读卡设备间传输大量数据时，读卡设备和存储卡之间可以通过多块数据传输操作来完成，该数据传输操作包括多块数据读和多块数据写，其过程状态转换图如图1所示。如果读卡设备想要和存储卡完成大量的数据传输，可使存储卡进入到旁置状态110，当存储卡进入旁置状态110时读卡设备通过向存储卡发出CMD7命令120使存储卡进入传送状态130，在传送状态130中读卡设备可以通过CMD16命令140设置数据块长度，通过CMD23命令设置多块数据传输的数量，然后分别通过CMD18命令150和CMD25命令160完成多块数据读写操作。从上面的过程可以看出一旦通过CMD16命令140设定了数据块长度，在后续的多块传输过程中就只能以该数据长度来完成后续的数据传输。也就是说，普通的存储卡与读卡设备间传输大量数据只支持定长的多块数据传输。但是在具体的应用中(如网络应用)，根据业务和应用的不同，在数据传输的过程中数据包的包长可能会有很大的变化，从应用层向数据链路层逐级将这些数据包写入存储卡中或从存储卡中读出需要事先将这些数据包拆分成等长的数据包，这样要读卡设备将这些数据拆分成等长的数据包需要完成大量的冗余操作，所以在对这些数据进行拆分和组装的过程中会降低读卡设备对数据的处理速度，同时操作也不是很灵活。

举例说明如下，如果要完成两个数据包传输，其中一个是64Byte长的小包，另一个是1514Byte长的大包，要将这两个数据包传输到存储卡中可按如下步骤进行：1)可使存储卡进入到旁置状态110；2)在传送状态130中读卡设备可以通过CMD16命令140设置数据块长度为512Byte；3)通过CMD23命令设置多块数据传输的数量为4；4)然后通过CMD25命令160完成多块数据写操作。如果将步骤2)中数据块长度定为1514Byte长的话，虽然可以通过两次块传输来完成数据的传送，但是每个数据块的长度都是1514Byte长，这样在整个数据传输的过程中浪费了(1514-64)*8＝11600个时钟周期。从上面的过程中我们可以看出，读卡设备要想将一个64Byte长的小包和一个1514Byte长的大包传给存储卡，需要事先将这两个数据包拆分成4个512Byte的数据块，然后才能进行传输；同理，再回传的过程中也要经历同样的过程，所以在对这些数据进行拆分和组装的过程中会降低对数据的处理速度；如果将块长度设置得较大又会因为浪费了传输的时钟周期而导致传输的速度大大下降。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是提供一种存储卡可变长多块数据传输方法，该方法对数据的传输操作既灵活方便又提高了传输的效率，适用于MMC卡或SD卡的数据传输。

本发明具体是这样实现的：

一种存储卡可变长多块数据传输方法，该方法包括如下步骤：读卡设备使存储卡进入到旁置状态；当存储卡进入旁置状态后读卡设备通过向存储卡发送命令使存储卡进入传送状态；在传送状态中读卡设备通过命令设置多块数据传输的块数量；其特征在于，该方法还包括如下步骤：在存储卡传输命令列表中添加可变长多块数据读命令和可变长多块数据写命令，当多块数据传输的块数量设置完毕后，通过上述添加的命令完成存储卡可变长多块数据的读写；

在存储卡可变长多块数据读操作过程中，在读数据部分前面加入数据长度字段，这样，每块读数据分成数据长度和数据内容两个部分，其中数据长度表示该数据块的数据内容长度，数据内容表示该数据块实际传输的数据内容；

在存储卡可变长多块数据写操作过程中，在写数据部分前面加入数据长度字段，这样，每块写数据分成数据长度、数据内容和循环冗余码三个部分，其中数据长度表示该数据块的数据内容长度，数据内容表示该数据块实际传输的数据内容，循环冗余码部分表示对该块数据进行循环冗余码校验的值；

上述存储卡为MMC卡或SD卡。

按上述方案，可变长多块数据读命令和可变长多块数据写命令的命令格式如下表：

CMD索引	类型	参数	响应	缩写	命令描述
CMD索引	类型	参数	响应	缩写	命令描述	CMD21	adtc	[31:0]数据地址	R1	READ_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK	从给定地址开始，从卡中读出多个可变长度的数据块
CMD22	adtc	[31:0]数据地址	R1	WRITE_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK	从给定地址开始，向卡中写入多个可变长度的数据块	CMD21	adtc	[31:0]数据地址	R1	READ_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK	从给定地址开始，从卡中读出多个可变长度的数据块

按上述方案，在1线传输模式，数据长度字段为32bit；在4线传输模式，数据长度字段为8bit；在8线传输模式，数据长度字段为4bit；其中，1、4、8线传输模式是指在传输数据时所用的不同的总线宽度。

按上述方案，如果读出的数据块个数达到了设置的多块数据的块数量或读卡设备发出停止命令，存储卡可变长多块数据读操作结束。

按上述方案，存储卡通过循环冗余码校验向读卡设备确认数据传输的正确性，存储卡将返回循环冗余码校验结果作为每条数据线上的循环冗余码状态令牌，如果发生传输错误，存储卡将返回一个负的循环冗余码状态‘101’；如果没有传输错误，存储卡将返回一个正的循环冗余码状态‘010’。

按上述方案，如果某个数据块的循环冗余码校验错误，存储卡可变长多块数据写操作结束。

按上述方案，当某个数据块的循环冗余码校验完毕后，如果写入的数据块个数达到了设置的多块数据的块数量或读卡设备发出停止命令，存储卡可变长多块数据写操作结束。

由于采用了上述处理步骤，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

普通的存储卡与读卡设备间传输大量数据只支持定长的多块数据传输，针对这种实际情况，本发明在多块数据传输前不进行数据块长度的设置，而是在每块数据前面的固定字段中加入该数据块的长度信息，实现了可变长多块数据传输，这样对数据的传输操作既灵活方便又提高了传输的效率。

对比背景技术中的例子举例说明如下，如果要完成两个数据包传输，其中一个是64Byte长的小包，另一个是1514Byte长的大包，根据本发明，要将这两个数据包传输到存储卡中可按如下步骤进行：1)可使存储卡进入到旁置状态；2)然后通过CMD22命令完成可变长多块数据写操作。因为可变长多块数据写操作的块长度在数据块的开始部分且是可变的，所以我们选择第一个数据块长度为64Byte，第二数据块长度为1514Byte，并将这两个块长度分别在每块的数据字段前进行标识，这样对数据的传输操作变得灵活方便，同时也提高了传输的效率。

附图说明

图1为普通MMC存储卡与读卡设备数据传输过程状态转换图；

图2为本发明的存储卡与读卡设备数据传输过程状态转换图；

图3是本发明的可变长多块数据读操作时序图；

图4是普通MMC存储卡的多块数据读操作时序图；

图5是本发明的可变长多块数据读操作停止时序图；

图6是本发明的可变长多块数据写操作时序图；

图7是普通MMC存储卡的多块数据写操作时序图；

图8是本发明的可变长多块数据写操作停止时序图；

图9是本发明的可变长多块数据读操作流程图；

图10是本发明的可变长多块数据写操作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施过程作进一步的说明：

本发明的设计构思：本发明针对现有技术中存在的技术问题，为存储卡与读卡设备间传输大量数据，增加可变长的多块数据传输方式，即在多块数据传输前不进行数据块长度的设置，而是在每块数据前面的固定字段中加入该数据块的长度信息，表明该数据块的数据长度，以实现可变长多块数据传输。

为了实现上述设计构思，本发明在技术上作了一系列的改进，下面以MMC存储卡为一个具体的实施例(但不限于MMC卡的具体命令、命令格式、响应、响应格式、状态指示和寄存器标志或MMC卡本身，也可以是MMC其它未用到的或已用到的采取复用方式的命令、命令格式、响应、响应格式、状态指示和寄存器标志或SD卡来实现)对本发明的技术要点进行描述：

1.在存储卡传输命令列表中添加CMD21(可变长多块数据读)和CMD22(可变长多块数据写)命令，具体的命令格式如表1：

CMD索引	类型	参数	响应	缩写	命令描述
CMD索引	类型	参数	响应	缩写	命令描述	CMD20	adtc	[31:0]数据地址	R1	WRITE_DAT_UNTIL_Stop	从给定地址开始，向读卡设备写入数据流，直至收到Stop_TRANSMISSION命令
CMD21	adtc	[31:0]数据地址	R1	READ_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK	从给定地址开始，从卡中读出多个可变长度的数据块	CMD20	adtc	[31:0]数据地址	R1	WRITE_DAT_UNTIL_Stop	从给定地址开始，向读卡设备写入数据流，直至收到Stop_TRANSMISSION命令
CMD21	adtc	[31:0]数据地址	R1	READ_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK	从给定地址开始，从卡中读出多个可变长度的数据块	CMD22	adtc	[31:0]数据地址	R1	WRITE_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK	从给定地址开始，向卡中写入多个可变长度的数据块
						CMD22	adtc	[31:0]数据地址	R1	WRITE_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK	从给定地址开始，向卡中写入多个可变长度的数据块

表1

2.存储卡与读卡设备数据传输过程状态转换：

如图2所示，步骤一：读卡设备使存储卡进入到旁置状态230；步骤二：读卡设备通过发送CMD7命令250使存储卡进入传送状态260；步骤三：在传送状态260中读卡设备可以通过CMD23命令240来设置多块数据传输的块数量；步骤四：通过CMD21命令210和CMD22命令220来完成存储卡可变长多块数据的读写。

3.可变长多块数据读写过程时序：

如图3所示为存储卡可变长多块数据读操作时序，如图5所示为存储卡可变长多块数据读操作停止时序。从图中可以看出，可变长多块数据读操作时序是在普通MMC卡的多块数据读操作时序(如图4所示)的基础上进行了改进，具体过程是在普通MMC卡的多块数据读操作时序的读数据部分410前面加入数据长度310字段，这样，本发明的可变长多块数据读操作时序的读数据部分分成两个部分：数据长度310和数据内容320，其中数据长度字段表示该数据块的数据内容长度，数据内容表示该数据块实际传输的数据内容；在读数据的过程中，读卡设备如果发送CMD12停止命令510(如图5所示)，之后存储卡必须停止向读卡设备发送数据，并且作出响应520。

在1线传输模式，数据长度字段为32bit；在4线传输模式，数据长度字段为8bit；在8线传输模式，数据长度字段为4bit。其中，1、4、8线传输模式是指在传输数据时所用的不同的总线宽度。数据长度字段用32bit表示，所以在1线传输模式，数据长度字段为32bit*1；数据长度字段用8bit表示，所以在4线传输模式，数据长度字段为8bit*4；数据长度字段用4bit表示，所以在8线传输模式：数据长度字段为4bit*8。以下举例说明数据总线宽度与本发明实现的关系：

比如：1)读卡设备从存储卡读64bit长的数据包，其数据内容为：01010101_01010101_01010101_01010101_01010101_01010101_01010101_01010101。

在1线传输模式下，其数据长度与数据内容的关系如表2：

表2

在4线传输模式下，其数据长度与数据内容的关系如表3：

表3

在8线传输模式下，其数据长度与数据内容的关系如表4：

表4

2)读卡设备从存储卡读32bit长的数据包，其数据内容为：10101010_10101010_10101010_10101010。

在1线传输模式下，其数据长度与数据内容的关系如表5：

表5

在4线传输模式下，其数据长度与数据内容的关系如表6：

表6

在8线传输模式下，其数据长度与数据内容的关系如表7：

表7

如图6所示为存储卡可变长多块数据写操作时序，如图8所示为存储卡可变长多块数据写操作停止时序。从图中可以看出，可变长多块数据写操作时序是在普通MMC卡的多块数据写操作时序(如图7所示)的基础上进行了改进，具体过程是在普通MMC卡的多块数据写操作时序的写数据部分710前面加入数据长度610字段，这样，本发明的可变长多块数据写操作时序的写数据部分分成三个部分：数据长度610、数据内容620和CRC(Cyclic RedundancyCode，循环冗余码)630，其中数据长度表示该数据块的数据内容长度，数据内容表示该数据块实际传输的数据内容，CRC部分表示对该块数据进行CRC校验的值，存储卡通过CRC校验向读卡设备确认数据传输的正确性。数据内容后紧接着是CRC校验比特，存储卡将返回CRC校验结果640作为每条数据线上的CRC状态令牌。如果发生传输错误，存储卡将返回一个负的CRC状态‘101’；如果没有传输错误，存储卡将返回一个正的CRC状态‘010’；在写数据的过程中，读卡设备如果发送CMD12停止命令810(如图8所示)，之后读卡设备必须停止向存储卡写数据，且存储卡要作出响应820。

在1线传输模式，数据长度字段为32bit；在4线传输模式，数据长度字段为8bit；在8线传输模式，数据长度字段为4bit。其中，1、4、8线传输模式是指在传输数据时所用的不同的总线宽度。数据长度字段用32bit表示，所以在1线传输模式，数据长度字段为32bit*1；数据长度字段用8bit表示，所以在4线传输模式，数据长度字段为8bit*4；数据长度字段用4bit表示，所以在8线传输模式：数据长度字段为4bit*8。

以下是完成存储卡可变长多块数据读写操作的详细流程：

1.存储卡可变长多块数据读操作

如图9所示，步骤一：通过CMD23命令设置数据块个数910；步骤二：发送可变长多块数据读CMD21命令920；步骤三：按可变长多块数据读操作时序(如图3)读取数据930；步骤四：判断可变长多块数据读操作是否结束940，其结束条件为：读出的数据块个数达到了设置的数据块个数或读卡设备发出CMD12停止命令(如图5)，如果操作未结束返回步骤三，否则结束后返回。

2.存储卡可变长多块数据写操作

如图10所示，步骤一：通过CMD23命令设置数据块个数1010；步骤二：发送可变长多块数据写CMD22命令1020；步骤三：按可变长多块数据写操作时序(如图6)写入数据1030；步骤四：判断该数据块的CRC校验是否正确1040，如果正确进行步骤五，否则结束；步骤五：判断可变长多块数据写操作是否结束1050，其结束条件为：写入的数据块个数达到了设置的数据块个数或读卡设备发出CMD12停止命令(如图8)，如果操作未结束返回步骤三，否则结束后返回。

注1：本发明时序图中用到的时序值如表8：

符号	最小	最大	单位
符号	最小	最大	单位	N<sub>CR</sub>	2	64	时钟周期
N<sub>AC</sub>	2	10(TAACF<sub>OP</sub>+100*NSAC)<sup>1</sup>	时钟周期	N<sub>CR</sub>	2	64	时钟周期
N<sub>AC</sub>	2	10(TAACF<sub>OP</sub>+100*NSAC)<sup>1</sup>	时钟周期	N<sub>WR</sub>	2	-	时钟周期
N<sub>ST</sub>	2	2	时钟周期	N<sub>WR</sub>	2	-	时钟周期
N<sub>ST</sub>	2	2	时钟周期	N<sub>BL</sub>	2	5	时钟周期

表8

其中，F_OP是读卡设备用于读操作的存储卡时钟频率。下面是一个计算的例子：

TAAC的CSD(特定卡数据寄存器，提供了有关如何存取卡内容的信息)值为0x26，等于1.5mSec；NSAC的CSD值为0；主机频率F_OP为10MHz；则：

N_AC＝10×(1.5×10^-3×10×10⁶+0)＝150,000时钟周期。

本发明时序图中的缩写形式如表9：

S	起始比特(＝‘0’)
S	起始比特(＝‘0’)	T	传送比特(主机＝‘1’，卡＝‘0’)
P	一个周期上拉(＝‘1’)	T	传送比特(主机＝‘1’，卡＝‘0’)
P	一个周期上拉(＝‘1’)	E	结束比特(＝‘1’)
Z	高阻抗状态	E	结束比特(＝‘1’)

表9

注2：本发明为了叙述上的方便引用了《多媒体卡体统规范4.1版》中相应的CMD7、CMD12、CMD16、CMD18、CMD23、CMD25命令，其命令的基本格式如表10所示，其命令的表述如表11所示，其他细节请参阅《多媒体卡体统规范4.1版》。

比特位置	47	46	[45：40]	[39:8]	[7:1]	0
比特位置	47	46	[45：40]	[39:8]	[7:1]	0	宽度(比特)	1	1	6	32	7	1
值描述	‘0’起始比特	‘1’传输比特	X命令索引	X参数	XCRC7	‘1’结束比特	宽度(比特)	1	1	6	32	7	1

表10

CMD索引	类型	参数	响应	缩写	命令描述
CMD索引	类型	参数	响应	缩写	命令描述	CMD7	ac	[31:16]RCA[15:0]填充比特	R1b<sup>1</sup>	SELECT/DESELECT_CARD	在旁置和传输状态之间或者编程和断开连接状态之间锁定卡的命令。在这两种情况下卡被自己的相对地址被选中，任何其它地址可取消选定，地址0可取消选定。
CMD12	ac	[31:0]填充比特	R1b	Stop_TRANSMISSION	强制卡停止传输	CMD7	ac	[31:16]RCA[15:0]填充比特	R1b<sup>1</sup>	SELECT/DESELECT_CARD
CMD12	ac	[31:0]填充比特	R1b	Stop_TRANSMISSION	强制卡停止传输	CMD16	ac	[31:0]块长度	R1	SET_BLOCKLEN	为以后的块命令(读和写)设置块长度(以字节为单位)，默认的块长度在CSD中指定。
CMD18	adtc	[31:0]数据地址	R1	READ_MULTIPLE_BLOCK	从卡到主机连续传送数据块直至收到停止命令或者所请求的数据块传送完毕。	CMD16	ac	[31:0]块长度	R1	SET_BLOCKLEN	为以后的块命令(读和写)设置块长度(以字节为单位)，默认的块长度在CSD中指定。
CMD18	adtc	[31:0]数据地址	R1	READ_MULTIPLE_BLOCK	从卡到主机连续传送数据块直至收到停止命令或者所请求的数据块传送完毕。	CMD23	ac	[31:16]置为0[15:0]块数量	R1	SET_BLOCK_COUNT	定义了即将执行的多个块的读或写命令中所要传送的块的数量。如果参数全为0，则接下来的读/写操作是无限制的
CMD25	adtc	[31:0]数据地址	R1	WRITE_MULTIPLE_BLOCK	连续写入数据块直至收到Stop_TRANSMISSION命令或所请求的数据块全部接收到	CMD23	ac	[31:16]置为0[15:0]块数量	R1	SET_BLOCK_COUNT	定义了即将执行的多个块的读或写命令中所要传送的块的数量。如果参数全为0，则接下来的读/写操作是无限制的

表11

Claims

1、一种存储卡可变长多块数据传输方法，该方法包括如下步骤：读卡设备使存储卡进入到旁置状态；当存储卡进入旁置状态后读卡设备通过向存储卡发送命令使存储卡进入传送状态；在传送状态中读卡设备通过命令设置多块数据传输的块数量；其特征在于，该方法还包括如下步骤：

在存储卡传输命令列表中添加可变长多块数据读命令和可变长多块数据写命令，当多块数据传输的块数量设置完毕后，通过上述添加的命令完成存储卡可变长多块数据的读写；

上述存储卡为MMC卡或SD卡。

2、如权利要求1所述的存储卡可变长多块数据传输方法，其特征在于，可变长多块数据读命令和可变长多块数据写命令的命令格式如下表：

CMD索引类型参数响应缩写命令描述 CMD21 adtc [31:0]数据地址 R1 READ_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK 从给定地址开始，从卡中读出多个可变长度的数据块 CMD22 adtc [31:0]数据地址 R1 WRITE_MULTIPLE_NO_LIMITED_BLOCK 从给定地址开始，向卡中写入多个可变长度的数据块

3、如权利要求1或2所述的存储卡可变长多块数据传输方法，其特征在于，在1线传输模式，数据长度字段为32bit；在4线传输模式，数据长度字段为8bit；在8线传输模式，数据长度字段为4bit；其中，1、4、8线传输模式是指在传输数据时所用的不同的总线宽度。

4、如权利要求1或2所述的存储卡可变长多块数据传输方法，其特征在于，如果读出的数据块个数达到了设置的多块数据的块数量或读卡设备发出停止命令，存储卡可变长多块数据读操作结束。

5、如权利要求1或2所述的存储卡可变长多块数据传输方法，其特征在于，存储卡通过循环冗余码校验向读卡设备确认数据传输的正确性，存储卡将返回循环冗余码校验结果作为每条数据线上的循环冗余码状态令牌，如果发生传输错误，存储卡将返回一个负的循环冗余码状态‘101’；如果没有传输错误，存储卡将返回一个正的循环冗余码状态‘010’。

6、如权利要求5所述的存储卡可变长多块数据传输方法，其特征在于，如果某个数据块的循环冗余码校验错误，存储卡可变长多块数据写操作结束。

7、如权利要求6所述的存储卡可变长多块数据传输方法，其特征在于，当某个数据块的循环冗余码校验完毕后，如果写入的数据块个数达到了设置的多块数据的块数量或读卡设备发出停止命令，存储卡可变长多块数据写操作结束。