CN100535878C - 固态存储器存储设备及使用固态存储器存储设备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种固态存储器存储设备及其使用方法包括存储从主机无线传输的数据和将数据无线传输到主机。存储设备具有对从主机无线接收的超宽带写信号解调和输出无线协议写信号的RF模块。无线协议控制器具有将无线协议写信号转换成USB协议写信号的协议转换层。微型控制器具有从USB协议写信号提取写命令的函数提取层，并响应写命令，控制从USB协议写信号提取的数据向固态存储器的写入来在固态存储器中存储数据。微型控制器还响应从主机接收的读命令，读取固态存储器中存储的数据，并将USB协议读信号输出到无线协议控制器。协议转换层还将USB协议读信号翻译成无线协议读信号。RF模块还调制无线协议读信号并输出超宽带信号以无线传输到主机。

Description

固态存储器存储设备及使用固态存储器存储设备的方法
技术领域
本发明一般地涉及数据传送和存储。本发明更具体地涉及外部固态数据存储设备和其它电子设备之间数据的无线传送、存储和取回。
背景技术
无线通用串行总线(WUSB)标准正在准备中，将具有传统“有线”USB的功能，但是不需要有线连接(见“Wireless USB：The FirstHigh-speed Personal Wireless Interconnect”，“White Paper”，Intel，2004，其通过引用全部并入本公开内容)。WUSB标准提供高速的主机到设备的连接，能为现有技术的有线USB方案实现容易的移动路径。WUSB拓扑使用主机(例如PC)，其发起与其连接的设备之间的所有数据流量，为每个所连接的设备分配时隙和数据带宽。连接是点到点的并且在WUSB主机和WUSB设备之间定向。主机和所连接的设备被称作为群集。不像有线USB，在连接拓扑中不存在集线器。
WUSB标准通过使用超宽带(UWB)的无线电收发设备实现。UWB标准在“Ultra-Wideband(UWB)Technology：Enabling High-speedWireless Personal Area Networks”，“White Paper”，Intel，2004中描述，其通过引用全部并入本公开内容。用于UWB的频率范围是从3.1GHz到10.6GHz，一个7.5GHz宽的频带。这个7.5GHz宽的频谱被划分成若干个528MHz的频带。UWB的使用使无线USB在10米范围内可提供高达480Mbps的数据速度。
无线USB白皮书在第4页公开了使用WUSB来通过大容量存储设备(例如HDD、DVD-RW、CD-RW等)传送数据。但是，它未能实现使用WUSB来通过基于固态存储器的便携式存储设备传送数据的可能。这种设备正变得愈加重要，并包括例如由本申请受让人生产的可能。这种设备正变得愈加重要，并包括例如由本申请受让人生产的
Figure C20058002671100081
的设备，或压缩闪存卡，多媒体卡，记忆棒，智能媒体等。由WUSB标准提供的额外的便携性使得这些设备的使用很有利。另外，无线USB白皮书没有提供如何通过固态存储器存储设备使用WUSB标准的方法。
于2003年1月9日公开并也转让给本发明的受让人的国际申请WO 03/003141，公开了在基于固态存储器的存储设备和使用例如IEEE802.11，Bluetooth，irDA等通信协议的计算机之间数据的无线传输，但是没有公开超宽带信号的使用，特别是提供更高的数据传送速率的WUSB协议。
希望具有一种用于将使用超宽带信号从主机无线接收的数据存储以及使用超宽带信号将数据无线传输到主机的固态存储器存储设备。
发明内容
本发明通过提供一种用于存储从主机使用超宽带无线传输的数据以及用于使用超宽带无线传输数据到主机的固态存储器存储设备，解决了上述问题。
更具体地，一种固态存储器存储设备和使用它的方法包括存储从主机无线传输的数据和将数据无线传输到主机。该存储设备具有对从主机无线接收的超宽带写信号解调制和输出无线协议写信号的RF模块。无线协议控制器具有将无线协议写信号转换成USB协议写信号的协议转换层。微型控制器具有用于从USB协议写信号中提取写命令的函数提取层，并且响应写命令，控制从USB协议写信号中提取的数据向固态存储器的写入来在固态存储器中存储数据。微型控制器还响应从主机接收的读命令，读取存储在固态存储器中的数据，并将USB协议读信号输出到无线协议控制器。协议转换层还将USB协议读信号翻译成无线协议读信号。RF模块还调制无线协议读信号并输出超宽带信号用于无线传输到主机。
附图说明
通过以下的具体描述并结合附图将不难理解本发明。为了便于描述，相同的标号标明相同的结构部件。
图1示出了固态存储器存储设备的示意图。
图2是提供图1设备功能的协议层图。
具体实施方式
参考图1描述本发明，图1示出了本发明的固态存储器存储设备101的示意图。参考图2进一步描述本发明，图2是提供本发明的功能的协议层图。优选地，为了便于携带，固态存储器存储设备101具有能容易与用户的手掌相配以及容易与用户的衣袋相配的尺寸大小。
主机103传输用于由存储设备101存储的写数据。主机103可以是能通过使用外部数据存储器获益的任意处理设备，例如个人计算机、照相机、摄像机、管理器(organizer)、MP3播放器或者PDA等。主机103包括WUSB控制器、RF模块和天线，用于产生和发送包含写数据的调制WUSB协议UWB RF信号107(写数据WUSB信号)。
主机103和存储设备101之间的连接是点到点的。除了存储设备101，其它的存储设备或其它种类的设备能同时连接到相同的主机103形成群集。主机103发起与其连接的设备之间的所有数据流量，对每个所连接的设备分配时隙和数据带宽。
与存储设备101一体的天线105无线地接收将被存储设备101存储的写数据。从天线105，信号107传到具有物理协议层201的RF模块109，其中物理协议层201将写数据WUSB RF信号107解调制来产生解调制的WUSB协议写信号111。在可选的实施例中，天线105与存储设备101分离，并插入到存储设备101中。
RF模块109还具有媒体访问控制层(MAC)203。MAC 203控制主机103和存储设备101之间的WUSB数据包流。MAC 203还确保经过相同信道从不同主机发送的包不冲突。
WUSB协议写信号111传到具有USB转换层205的WUSB控制器113，其中USB转换层205从WUSB协议写信号111中提取写数据USB协议信号115。然后写数据USB协议信号115传送到微型控制器117。
主机103的WUSB控制器和存储设备101的WUSB控制器113都用于在WUSB信号和标准USB信号之间进行转换。
WUSB标准仍然在接受修改，但是，为了本发明的目标，WUSB可以被描述成超宽带无线系统。具体地，频谱必须至少7GHz宽。例如，在通常定义的UWB规范中，频率范围必须从3.1GHz到10.6GHz。无线超宽带连接是点到点的，并在无线USB主机和无线USB设备之间定向。在本发明的一个实施例中，无线USB主机能逻辑连接最多127个无线USB设备。
本发明中，也可以不使用WUSB信号，而使用含有其它协议的超宽带(带宽≥7GHz)信号。在这样的可选实施例中，WUSB控制器113可以更一般地被称作为无线协议控制器，用来从无线协议中提取一个其它协议以及将一个其它协议翻译回到无线协议。
微型控制器117具有函数提取层207，所述函数提取层207从USB协议信号115中提取特定函数(举例来说，例如将信号115中的数据写到固态存储器119、从固态存储器119读数据的函数，或者获取存储函数)。当函数是写数据命令，微型处理器117使USB协议信号115中写数据命令之后的写数据121被写到固态存储器中。
微型控制器117执行存储器管理，将来自主机103的逻辑存储解码到固态存储器119的物理存储。优选地，固态存储器119是非易失性存储器，例如可以是具有NAND或NOR结构的闪存、EPROM、EEPROM、MRAM或者FRAM。
固态存储器119具有大小至少8MB(兆字节)并且优选地大于1GB(千兆字节)的非易失性存储器。在一个实施例中，为了增加存储设备101能够存储的数据量，数据在固态存储器119中以压缩的格式存储。微型控制器117发送写数据USB协议信号115到存储设备101内置的编码器/解码器引擎127，然后该引擎将信号115编码成压缩数据。然后微型控制器117将压缩数据发送到固态存储器119，作为存储的写数据121。
在一个可选的实施例中，编码器/解码器引擎127位于WUSB控制器113和微型控制器117之间，因此在到达微型控制器之前将信号115编码成压缩数据。
数据可以使用任何适当的已知算法来压缩。编码器/解码器引擎127另外能具有用于在不同的压缩算法之间切换的输入，来产生不同的压缩格式。在这样的实施例中，固态存储器119可被分割来分别存储具有不同压缩格式的数据。
大存储容量和数据压缩可使存储设备101能存储大的多媒体文件、程序、操作系统等。
数据在被读回到计算机之前可被无期限地存储在存储设备101中。此外，当固态存储器119是非易失性的时，即使存储设备101断电，存储内容也可被无期限地存储。
当主机103需要读取存储在固态存储器119中的数据123时，它以和发送写数据WUSB信号107相类似的方式，发送数据读取请求到微型控制器117。当微型控制器117的提取层207接收到数据读取请求时，它读取存储在固态存储器119中的数据123并将其转换成读数据USB协议信号124，该信号传到WUSB控制器113。
在数据以压缩格式存储的实施例中，微型控制器117发送压缩读数据USB协议信号123到编码器/解码器引擎127，来解压缩到读数据USB协议信号124。可选地，当编码器/解码器引擎127位于WUSB控制器113和微型控制器117之间时，读数据USB协议信号124在离开微型控制器117之后被解压缩。
WUSB控制器113的USB转换层205将读数据USB协议信号124翻译成读数据WUSB协议信号125，将其发送到RF模块109。再一次，RF模块109的MAC 203控制主机103和存储设备101之间的WUSB数据包流。RF模块109的物理协议层201将读数据WUSB信号125调制，并将信号125发送到天线105来用于无线传输信号107到主机103。
存储设备101也可以包括与存储设备101一体的、基于生物测定学的认证单元129，如图1中所示。基于生物测定学的认证模块129连接到微型控制器117并由微型控制器117控制。倘若基于生物测定学的认证模块129认证了主机103的用户的身份，将授权主机103访问固态存储器119来读或写数据。否则拒绝主机103访问固态存储器119。认证模块129可用来保护存储在存储设备101上的机密信息。它还可以用来防止用户没有付款就将受版权保护的材料写到存储设备101。在一个实施例中，基于生物测定学的认证模块129包括用于从用户的指纹获取数据的指纹传感器。可选地，可以使用其它的生物测定学数据。生物测定学数据可存储在生物测定学认证单元129中用来和所获取的数据比较。
电源133和电源管理系统135在图1中示出。优选地，电源133可以是便携式的，且可以是例如碱性电池、可充电电池或者纽扣电池或燃料电池。
在优选的实施例中，存储设备101是便携式的，且为了最大化它的便携特性，节电是一个考虑因素。电源管理系统135监控主机和固态存储器存储设备119之间的通信。电源管理系统135在检测到主机103和固态存储器存储设备101之间没有通信时，从便携式电源133提供最小的电力，在检测到主机103和固态存储器存储设备119之间通信时，从便携式电源133提供最大的电力。当电源133可充电时，电源管理系统还管理电源的充电。优选地，电源管理系统135和电源133与存储设备101成一体，以获得改进的便携性。
在一个实施例中，固态存储器存储设备101还包括作为一体的内置USB阳式连接器131，该连接器能为由主机103传送写数据USB协议信号115到微型控制器117和传送读数据USB协议信号124到主机103，提供有线连接。这是有用的，如果使用存储设备101和其它装备了USB阴式连接器而没有装备WUSB的电子设备是必要的。
在以上的公开内容中，也可以不使用WUSB标准而使用其它的无线标准，只要它们是超宽带特别是如果它们使用UWB标准包含从3.1GHz到10.6GHz的频率范围。本发明中，超宽带信号一般定义为具有至少7.0GHz宽的超宽带频谱带的信号。

Claims (26)

1.一种固态存储器存储设备，用于存储从主机传输的数据以及将数据传输到主机，所述固态存储器存储设备包括：
非易失性固态存储器，用于存储数据；
RF模块，对从主机无线接收的超宽带写信号解调制，并输出无线协议写信号；
无线协议控制器，具有将无线协议写信号转换成第一USB协议写信号的协议转换层；
一体内置USB阳式连接器，用于非无线方式地从主机接收第二USB协议写信号；
便携式电源和电源管理系统，所述电源管理系统用于监控主机和固态存储器存储设备之间的通信，所述电源管理系统在检测到主机和固态存储器存储设备之间没有通信时，从便携式电源提供最小电力，而在检测到主机和固态存储器存储设备之间通信时，从便携式电源提供最大电力；以及
微型控制器，具有用于从第一或第二USB协议写信号中提取写命令的函数提取层，并且响应于写命令，控制将从第一或第二USB协议写信号中提取的数据向非易失性固态存储器的写入来在非易失性固态存储器中存储数据；
并且其中：
微型控制器还响应于从主机接收的读命令，读取存储在非易失性固态存储器中的数据，并将第一USB协议读信号输出到无线协议控制器或者将第二USB协议读信号输出到一体内置USB阳式连接器；
如果无线协议控制器接收到第一USB协议读信号，则协议转换层还将第一USB协议读信号翻译成无线协议读信号；
以及
RF模块还调制无线协议读信号，并输出超宽带读信号用于无线传输到主机。
2.根据权利要求1所述的固态存储器存储设备，其中超宽带信号具有至少7GHz宽的频谱。
3.根据权利要求1或2所述的固态存储器存储设备，其中无线协议写信号是WUSB协议写信号，无线协议控制器是WUSB控制器，具有用于从WUSB协议写信号中提取第一USB协议写信号的USB转换层，并且无线协议读信号是WUSB协议读信号。
4.根据权利要求1或2所述的固态存储器存储设备，还包括天线，与固态存储器存储设备一体，从主机无线接收超宽带写信号以及向主机无线发送超宽带读信号。
5.根据权利要求1或2所述的固态存储器存储设备，其中微型控制器执行存储器管理。
6.根据权利要求5所述的固态存储器存储设备，其中微型控制器将来自主机的逻辑存储解码到非易失性固态存储器的物理存储。
7.根据权利要求1或2所述的固态存储器存储设备，其中非易失性固态存储器具有NAND结构。
8.根据权利要求1或2所述的固态存储器存储设备，其中非易失性固态存储器具有至少8MB的存储容量，以压缩的格式存储数据，并且所述固态存储器存储设备还包括内置的编码器/解码器引擎用于压缩和解压缩数据。
9.根据权利要求1或2所述的固态存储器存储设备，还包括与微型控制器连接并由微型控制器控制的基于生物测定学的认证模块，其中如果基于生物测定学的认证模块认证了主机的用户身份，将授权主机访问非易失性固态存储器，否则将拒绝主机访问非易失性固态存储器。
10.根据权利要求9所述的固态存储器存储设备，其中基于生物测定学的认证模块包括用于从用户的指纹获取数据的指纹传感器。
11.根据权利要求1或2所述的固态存储器存储设备，其中主机是个人计算机。
12.根据权利要求1所述的固态存储器存储设备，其中电源管理系统还管理便携式电源的充电。
13.根据权利要求1所述的固态存储器存储设备，其中便携式电源从由以下各项组成的组中选择：碱性电池、可充电电池、纽扣电池和燃料电池。
14.一种使用具有非易失性固态存储器的固态存储器存储设备来存储从主机无线传输的数据以及将数据传输到主机的方法，所述固态存储器存储设备允许向/从主机无线或非无线传输数据，
其中，如果在固态存储器存储设备和主机之间无线地传输数据，则该方法包括步骤：
a)从主机无线接收超宽带写信号；
b)通过RF模块的物理协议层，解调制超宽带写信号，并输出无线协议写信号；
c)通过无线协议控制器的协议转换层，将无线协议写信号转换成第一USB协议写信号；以及
d)通过微型控制器的函数提取层，从第一USB协议写信号中提取写命令，并且响应于写命令，通过微型控制器控制从第一USB协议写信号中提取的数据向非易失性固态存储器的写入来在非易失性固态存储器中存储数据；
或者，
a)响应于从主机接收的读命令，通过微型控制器读取存储在非易失性固态存储器中的数据，并将第一USB协议读信号从微型控制器输出到无线协议控制器；
b)通过无线协议控制器的协议转换层，将第一USB协议读信号翻译成无线协议读信号；
以及
c)通过RF模块调制无线协议读信号，并输出超宽带读信号用于无线传输到主机，
以及，如果在固态存储器存储设备和主机之间非无线方式地传输数据，则该方法包括步骤：
通过一体内置USB阳式连接器从主机接收第二USB协议写信号，所述微控制器从第二USB协议写信号中提取写命令，并且响应于写命令，控制从第二USB协议写信号中提取的数据向非易失性固态存储器的写入来在非易失性固态存储器中存储数据；或者
通过一体内置USB阳式连接器向主机发送第二USB协议读信号，
其中，所述固态存储器存储设备还包括便携式电源和电源管理系统，从而所述方法还包括电源管理系统的如下步骤：
a)监控主机和固态存储器存储设备之间的通信；
b)在检测到主机和固态存储器存储设备之间没有通信时，从便携式电源提供最小电力；以及
c)在检测到主机和固态存储器存储设备之间通信时，从便携式电源提供最大电力。
15.根据权利要求14所述的方法，其中超宽带信号具有至少7GHz宽的频谱。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中无线协议写信号是WUSB协议写信号，无线协议控制器是WUSB控制器，具有用于从WUSB协议写信号中提取第一USB协议写信号的USB转换层，并且无线协议读信号是WUSB协议读信号。
17.根据权利要求14或15所述的方法，其中从主机无线接收超宽带写信号以及向主机无线输出超宽带读信号的步骤都使用了与固态存储器存储设备一体的天线。
18.根据权利要求14或15所述的方法，还包括由微型控制器执行的存储器管理步骤。
19.根据权利要求18所述的方法，其中作为存储器管理步骤的一部分，微型控制器将来自主机的逻辑存储解码到非易失性固态存储器的物理存储。
20.根据权利要求14或15所述的方法，其中非易失性固态存储器具有NAND结构。
21.根据权利要求14或15所述的方法，其中非易失性固态存储器具有至少8MB的存储容量，并且该方法还包括使用内置的用于压缩和解压缩数据的编码器/解码器引擎来以压缩的格式存储数据和以压缩的格式读数据的步骤。
22.根据权利要求14或15所述的方法，其中固态存储器存储设备还包括与微型控制器连接并由微型控制器控制的基于生物测定学的认证模块，该方法还包括步骤：
a)当基于生物测定学的认证模块认证了主机的用户身份时，授权主机访问非易失性固态存储器；以及
b)当基于生物测定学的认证模块不能认证主机的用户身份时，拒绝访问非易失性固态存储器；。
23.根据权利要求22所述的方法，其中基于生物测定学的认证模块包括用于从用户的指纹获取数据的指纹传感器。
24.根据权利要求14或15所述的方法，其中主机是个人计算机。
25.根据权利要求14所述的方法，其中电源管理系统还管理便携式电源的充电。
26.根据权利要求14所述的方法，其中便携式电源从由以下各项组成的组中选择：碱性电池、可充电电池、纽扣电池和燃料电池。
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