CN100468981C - 基于通用usb芯片的多功能手机及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于通用USB芯片的多功能手机及其实现方法，包括基带芯片，具有USB协议单元、文件管理系统单元和应用模块，连接基带芯片的USB接口芯片，包括双向控制端口和高速多结构DMA接口，具有控制传输、批量传输、同步传输和中断传输四种传输单元，连接基带芯片的摄像头、扬声器及其控制芯片，接收基带芯片应用模块的指令，通过USB接口芯片与计算机传输数据，作为计算机的外设，手机作为移动存储，PC camera，音响和录音系统，以及无线modem，充分发挥了手机照相、大容量的FLASH和各种闪存卡、声音系统和上网多种功能，本发明基于通用的USB芯片，方便在不同手机平台上移植。
Description
技术领域
本发明属于手机与外部设备通讯的技术领域，具体说是在手机上实现大容量存贮的功能，以及手机和计算机等设备进行数据通信。
背景技术
USB“即插即用”的优点和灵活性，推动了计算机外设的飞速发展。而手机主芯片处理能力的增强及外设的升级，使得手机不再仅仅是通讯工具。随着NAND FLASH等闪存存贮器成本的降低和容量的增大，及各种MMC、SD卡的普遍使用，手机上的存贮空间越来越大。在手机上实现Udisk功能有其可行性。随着手机上的摄像头像素数的升高，利用手机上的摄像头作PCcamera也是可行的。而手机网络不断的升级，使得手机上网速度越来越快，利用手机作为计算机上网的解调器也是可行的。利用手机越来越好的声音系统，来作为笔记本之类计算机的声音输出设备也是可行的。而在手机上实现这些与计算机互通的种种功能，需要手机端与计算机端两者能够有快速可靠的交互通信。
目前比较常用的技术方案是在手机中增加一个专用芯片来实现上述功能的一部分，这些芯片一般是多媒体芯片，具有MCU，故造价比较高，且其一般只支持USB总线数据传输方式中的控制传输和批量传输两种方式，而且只有控制和bulk-in和bulk-out少量端点。目前这种技术方案存在的问题是手机主芯片与多媒体芯片的连接方式简单，多媒体芯片内固化了Udisk功能模块，手机一般只能作为Udisk使用，大大限制了USB接口的多种用途。如果要实现USB接口的其它功能还需再加芯片，这无疑会增加手机的设计工作，提高了成本，对产品大规模使用方面有一定的限制性。
发明内容
本发明的目的，就在于克服手机采用多媒体芯片在性能方面的局限性，提供了一种基于通用USB接口芯片，能够根据不同的需要实现多种功能的手机，与计算机通过USB数据线相连，可以作为移动存储、移动摄像、声音播放多功能的手机。
为了达到上述目的，基于通用USB芯片的多功能手机，包括基带芯片、FLASH和RAM存储器、摄像头及其控制芯片、麦克、扬声器及声音控制芯片，手机作为计算机的外设进一步包括：
所述基带芯片，包括USB协议单元、文件管理系统单元和应用模块；
所述USB协议单元，用于处理USB bulk-only批量传输协议和USB MassStorage大容量存储协议，完成设备枚举及配置操作，解析和应答SCSI小型计算机系统接口命令，并通过SCSI命令获得手机端MBR主引导记录区、DBR操作系统引导记录区、FAT文件分配表区数据；
所述文件管理系统单元，用于编制存储器数据；
连接所述基带芯片的USB接口芯片，包括双向控制端口和高速多结构DMA接口，具有控制传输、批量传输、同步传输和中断传输四种传输单元；
连接所述基带芯片的所述摄像头、扬声器及其控制芯片，接收所述基带芯片的应用模块的指令，通过USB接口芯片与计算机传输数据，作为计算机的外设。
所述手机的基带芯片中的文件管理系统单元通过USB通讯线程和FAT文件管理线程对手机存储器进行数据读写操作。
基于通用USB芯片的多功能手机移动存储方法，包括以下步骤：
(1)上位机通过操作系统自带的驱动，经资源管理器发送指令；
(2)指令经过数据线到达手机端通用USB接口芯片；
(3)手机端USB协议单元处理USB bulk-only批量传输协议和USB MassStorage大容量存储协议，完成设备枚举及配置操作，解析和应答SCSI小型计算机系统接口命令，并通过SCSI命令获得手机端MBR主引导记录区、DBR操作系统引导记录区、FAT文件分配表区数据；
(4)手机端的文件管理系统编制存储器数据；
(5)所述文件管理系统通过USB通讯线程和FAT文件管理线程进行数据读写操作。
所述的上位机为具有USB Host controller主设备控制的计算机及便携式手持设备。
当计算机改变了手机存储器中的文件，断开连接时通过计算机弹出设备来更新手机端的FAT表。
通用USB芯片内部没有MCU，通过手机基带芯片中的MCU对其进行多种功能应用的配置和操作。上位机检测到已经连接到其端口的手机，通过和手机固件通讯获得设备的相关信息。然后通知其操作系统(OS)，操作系统根据获得的信息调用驱动，上位机通过系统的资源管理器来管理手机中的Udisk部分的存储空间；上位机通过应用程序来管理摄像头、声音播放、录音和modem。
USB接口芯片支持低速(1.5Mbps)全速(12Mbit/s)甚至高速(480Mbps)数据传输。主要是通过中断和GPIO同基带芯片通讯。手机中USB芯片驱动部分主要是对芯片的寄存器操作和中断处理部分。
本发明可以在手机上发挥通用USB接口多用途的优势，使手机不仅具有常用的Udisk移动存储功能；同时可将手机作为计算机的外设，使得手机可以成为PC camera、无线上网modem、音乐播放器、录音播放设备，极大的扩充了手机的用途。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的硬件设备连接图。
图2为本发明的计算机和手机通讯流程图；
图3为本发明的手机系统操作Udisk的操作流程图。
具体实施方式
如图1所示，手机端包括含有微处理器的基带芯片，射频单元包括无线RF发送信号和无线RF接受信号，声音控制芯片连接扬声器和麦克风，摄像头通过Camera芯片连接到基带芯片，闪存存储器作为手机的数据存储，存储量大，包括NAND、NOR及MMC、SD卡等各种闪存，用来扩展手机的存贮空间，为实现手机的Udisk功能提供存贮空间，而SDRAM随机存储器作为手机缓存，提供各种临时快速存贮空间，可以存贮USB传输过程需要临时存贮的数据，以提高USB的传输速度。
手机基带芯片连接一个通用的USB接口芯片，USB接口芯片通过标准电缆和计算机的USB接口相连后，计算机端检测到USB设备插入，通知上位机OS。上位机OS通过查询，获得USB设备的信息，然后进行配置操作建立手机和计算机之间的通讯。其中通用的USB接口芯片可以采用ISP1183型号的集成电路。
通用USB接口芯片支持USB协议2.0；支持全速(12Mbit/s)数据传输；具有多个可配置端点和1个双向的控制端点，内部有几K到几十K的FIFO供所有端点分享，每个端点可以配置成双FIFO来提高数据传输速度；具有USB总线的四种数据传输方式：控制传输、中断传输、批量传输和同步传输；具有高速DMA(Direct Memory Access)接口，支持完全自治的多结构DMA操作。
手机通过USB接口连接到上位机之后，USB Host control ler会自动检测到该设备，并通知上位机OS进行设备查询与配置操作，由于该设备的USBDevice Class信息在接口类中描述，其Interface Class是Mass-Storage、Audio Device、Communications Device等，其Subclass是SCSI指令等，上位机OS会自动检测该设备并配置USB设备，Windows系统根据查询信息安装相应的驱动程序，驱动程序安装完毕，外置设备处于运行状态，手机能够与计算机进行数据传输。
采用USB作为一种方便、灵活和快捷的通讯途径来连接手机和计算机的通讯，通过USB接口把多功能手机设置为计算机的外设，扩展了手机的多种应用。大容量低成本的NAND FLASH及其它存贮卡扩大了手机的存贮空间，具备手机上实现Udisk功能；利用手机上高像素的摄像头来实现PC camera；随着移动网络上网速度的增加，可以把手机作为无线modem。
如图2所示，上位机的文件系统或者应用模块通过操作系统(OS)和USB接口(IF)发送指令信息；指令信息通过USB电缆传送到手机的USB接口；手机中USB接口芯片读取指令并译码，通过芯片驱动向USB通讯管理线程发送消息；USB管理线程根据上位机的指令，通过操作手机端的SDRAM(Cache)和NAND FLASH驱动操作手机的Udisk；通过操作camera驱动、音乐芯片驱动及高层业务固件获得计算机需要的文件数据，并通过USB接口和计算机端进行交互。
如图3所示，手机系统操作Udisk中的文件，通过调用手机文件系统的接口函数，接口函数向文件系统线程发送消息。文件系统根据在初始化时已经读入的FAT表，对Udisk中的文件进行读写操作。
手机USB协议单元主要是处理USB设备枚举、端点配置管理、传输协议、SCSI命令等协议方面的固件代码。手机中文件管理系统包括：对FAT文件系统所包含的对存贮器管理的MBR区、DBR区、FAT区和DATA区设置；根据FAT16编写的手机中对Udisk中的文件进行操作。
本发明是依托手机系统平台开发的，而手机系统平台一般都有包括线程和消息管理的操作系统(OS)。本发明使用了两个线程，分别管理USB通讯和FAT文件系统。上位机和手机进行通讯时，通用USB芯片根据上位机传来的信息产生相应的中断，底层驱动根据中断向USB通讯线程发送消息，由该线程作相应处理；手机需要操作Udisk中的文件，通过文件系统的接口函数向FAT文件系统发送消息，由该线程进行相应的处理。
Claims (5)
1、基于通用USB芯片的多功能手机，包括基带芯片、FLASH和RAM存储器、摄像头及其控制芯片、麦克、扬声器及声音控制芯片，其特征在于：手机作为计算机的外设进一步包括：
所述基带芯片，包括USB协议单元、文件管理系统单元和应用模块；
所述USB协议单元，用于处理USB bulk-only批量传输协议和USB MassStorage大容量存储协议，完成设备枚举及配置操作，解析和应答SCSI小型计算机系统接口命令，并通过SCSI命令获得手机端MBR主引导记录区、DBR操作系统引导记录区、FAT文件分配表区数据；
所述文件管理系统单元，用于编制存储器数据；
连接所述基带芯片的USB接口芯片，包括双向控制端口和高速多结构DMA接口，具有控制传输、批量传输、同步传输和中断传输四种传输单元；
连接所述基带芯片的所述摄像头、扬声器及其控制芯片，接收所述基带芯片的应用模块的指令，通过USB接口芯片与计算机传输数据，作为计算机的外设。
2、根据权利要求1所述的基于通用USB芯片的多功能手机，其特征在于所述手机的基带芯片中的文件管理系统单元通过USB通讯线程和FAT文件管理线程对手机存储器进行数据读写操作。
3、基于通用USB芯片的多功能手机移动存储方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)上位机通过操作系统自带的驱动，经资源管理器发送指令；
(2)指令经过数据线到达手机端通用USB接口芯片；
(3)手机端USB协议单元处理USB bulk-only批量传输协议和USB MassStorage大容量存储协议，完成设备枚举及配置操作，解析和应答SCSI小型计算机系统接口命令，并通过SCSI命令获得手机端MBR主引导记录区、DBR操作系统引导记录区、FAT文件分配表区数据；
(4)手机端的文件管理系统编制存储器数据；
(5)所述文件管理系统通过USB通讯线程和FAT文件管理线程进行数据读写操作。
4、根据权利要求3所述的基于通用USB芯片的多功能手机移动存储方法，其特征在于所述的上位机为具有USB Host controller主设备控制的计算机及便携式手持设备。
5、根据权利要求4所述的基于通用USB芯片的多功能手机移动存储方法，其特征在于当计算机改变了手机存储器中的文件，断开连接时通过计算机弹出设备来更新手机端的FAT表。
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