CN101145141A - 利用通用外部存储卡扩展的外设装置及其数据处理方法 - Google Patents

利用通用外部存储卡扩展的外设装置及其数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种利用通用外部存储卡扩展的外设装置，其包括：存储卡总线控制器以及闪烁存储器，其中，还包括：可编程逻辑控件、功能模块以及自定义接口总线，其中，所述的存储卡总线控制器与具有存储卡接口的宿主机相连接；所述的闪烁存储器与存储卡总线控制器相连；所述的可编程逻辑控件分别与存储卡总线控制器以及闪烁存储器相连接，并通过所述的自定义接口总线与功能模块相连接，从而实现新的功能扩展，特别是对时下比较流行的无线电视或是RFID(射频识别技术)的功能扩展，这些新类型设备的使用提供了一种方便快捷的接入途径。

Description

利用通用外部存储卡扩展的外设装置及其数据处理方法
技术领域
本发明涉及的是一种计算机技术，特别涉及的是一种利用外部存储卡进行外部设备功能扩展的外设装置及其数据处理方法。
背景技术
一方面，随着IT产业的迅速发展，对于移动式处理各种信息的产品的研究开发，已经成为比较热门的方向，对于现有的插接方式来扩展外部设备，一直以来都被业内人士认为最有效、最有前景的功能扩展方案，但是现有的外部设备的扩展通常都是以I/O方式进行扩展，这在一定程度上限制了这种扩展的广泛性，以及拓展的空间；
另一方面，随着新技术的不断涌现，像娱乐型的无线电视、用于公安刑侦的指纹采集设备，用于物流信息管理的RFID(射频识别技术)等技术，由于其需要专有的设备作为基础才能使用，这给用户在使用上带来很大的不便，若想使用无线电视就只能购买专用无线电视接收的设备，若想采集指纹就要用专用的指纹采集设备，这在一定程度上造成了资源的重复浪费，因此以符合一种通讯协议的设备作为扩展基础，用以进行功能装置扩展的方法急待出现，为此本发明创作人员经过长期的研究和开发终于有所突破。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用通用外部存储卡扩展的外设装置及其数据处理方法，利用标准的外部接口设备，实现新的功能扩展，特别是对时下比较流行的无线电视或是RFID(射频识别技术)的功能扩展，这些新类型设备的使用提供了一种方便快捷的接入途径。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供一种利用通用外部存储卡扩展的外设装置，其包括：存储卡总线控制器以及闪烁存储器，其中，还包括：可编程逻辑控件、功能模块以及自定义接口总线，其中，
所述的存储卡总线控制器与具有存储卡接口的宿主机相连接；
所述的闪烁存储器与存储卡总线控制器相连；
所述的可编程逻辑控件分别与存储卡总线控制器以及闪烁存储器相连接，并通过所述的自定义接口总线与功能模块相连接；
所述的存储卡总线控制器、闪烁存储器、可编程逻辑控件构成外部扩展基，所述的功能模块与所述的外部扩展基相连接；
所述的存储卡总线控制器为USB控制器、SD存储卡控制器、MMC控制器；所述的宿主机为手机、个人数字助理、单片机或笔记本电脑；
所述的功能模块为指纹采集器、无线电视接收仪或者射频识别读卡器；
所述的自定义接口总线为静态存储器存储总线结构。
同时也提供了一种利用通用外部存储卡扩展的外设装置的数据处理方法，其应用于所述的通用外部存储卡扩展的外设装置，其中，包括的步骤为：
步骤a：通用外部存储卡扩展外设装置上的系统程序初始化；
步骤b：执行对通用外部存储卡扩展外设装置的写操作；
步骤c：通用外部存储卡扩展的外设装置处于等待操作命令状态，具有存储卡接口的宿主机上的驱动程序发出操作指令；
步骤d：可编程逻辑器件判断总线操作类型，若是写操作类型，执行下述步骤e；若是读操作类型，则执行下述步骤f；
步骤e：可编程逻辑器件实现对自定义数据总线的驱动，把闪烁存储器总线上的数据信号驱动到自定义总线上，执行通用外部存储卡扩展外设装置的写操作，操作完成返回上述步骤c；
步骤f：可编程逻辑器件实现对闪烁存储器总线的驱动，把自定义数据总线上的数据信号驱动到闪烁存储器总线上，执行通用外部存储卡扩展外设装置的读操作，操作完成返回上述步骤c；
所述的通用外部存储卡扩展外设装置的写操作，其包括的步骤为：
步骤e1：启动通用外部存储卡扩展外设装置写操作；
步骤e2：由存储卡总线控制器进行动态地址映射；
步骤e3：可编程逻辑器件判断是否包含特征数据，若包含执行下述步骤e4,若不包含执行下述步骤e5；
步骤e4：可编程逻辑器件记录当前的物理地址，将特征数据后面的数据写入功能模块；
步骤e5：将数据写入闪烁存储器；
步骤e6：通用外部存储卡扩展外设装置的写操作结束；
所述的特征数据，是指用来标记对功能模块进行操作的字节数据；其后为要写入功能模块的控制字或需要传输的数据；若所述字节数据不包含特征数据，则为文件系统对文件的写操作，直接由闪烁存储器响应写操作；
所述的可编程逻辑器件记录的当前物理地址也随着映射关系动态变化，使访问的逻辑空间对应到功能模块；
所述的通用外部存储卡扩展外设装置的读操作，其包括的步骤为：
步骤f1：启动通用外部存储卡扩展外设装置的读操作；
步骤f2：由存储卡总线控制器进行动态地址映射；
步骤f3：可编程逻辑器件判断当前物理地址是否相同，若一致执行下述步骤f4，若不一致执行下述步骤f5；
步骤f4：由功能模块输出数据，执行下述步骤f6；
步骤f5：由闪烁存储器输出数据，执行下述步骤f6；
步骤f6：通用外部存储卡扩展外设装置的读操作结束；
所述的可编程逻辑器件判断当前物理地址是否相同，是指比较当前访问的物理地址，是否为步骤e4记录的地址相同；
所述的由存储卡总线控制器实行动态地址映射，即数据块在具有存储卡接口的宿主机上的操作系统中的逻辑地址和闪烁存储器中的物理地址具有动态映射关系。
附图说明
图1为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置的结构示意图；
图2为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置较佳实施例的结构示意图；
图3为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置较佳实施例的数据处理方法的流程图；
图4为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置较佳实施例的数据处理方法中写操作过程的流程图；
图5为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置较佳实施例的数据处理方法中读操作过程的流程图。
附图标记说明：01-宿主机；02-设备扩展基；021-存储卡总线控制器；022、22-flash存储器；03、3-可编程逻辑器件；04-功能模块；05-自定义接口总线；1-个人数字助理；2-射频识别读卡器扩展基；21-SD存储卡控制器；4射频识别读卡器；5-静态存储器数据总线。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，本图为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置的结构示意图，其包括：存储卡总线控制器021以及flash存储器(闪烁存储器)022，其中，还包括：可编程逻辑控件03、功能模块04以及自定义接口总线05，其中，
所述的存储卡总线控制器021与具有存储卡接口的宿主机01相连接；
所述的flash存储器022与存储卡总线控制器021相连；
所述的可编程逻辑控件03分别与存储卡总线控制器021以及flash存储器022相连接，并通过所述的自定义接口总线05与功能模块04相连接。
其中所述的存储卡总线控制器021、flash存储器022、可编程逻辑控件03构成外部扩展基02，所述的功能模块04与所述的外部扩展基02相连接。
所述的存储卡总线控制器021可为USB控制器、SD卡控制器、MMC控制器等。
所述的宿主机01可以为手机、个人数字助理、单片机或笔记本电脑等具有相应存储卡插接槽的处理器设备。
所述的功能模块04可以为为指纹采集器、无线电视接收仪或者射频识别读卡器等。
所述的自定义接口总线05可以为SRAM(静态存储器)存储总线结构。
请参阅图2所示，其为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置较佳实施例的结构示意图；实质上本图为本发明与个人数字助理相结合的便携式射频识别读卡器的结构示意图，这里以宿主机01为个人数字助理1、储卡总线控制器021为SD卡控制器21、功能模块04为射频识别读卡器4，所采用的自定义接口总线05为SRAM存储总线5结构，来实现一个便携式的射频识别器，用于对流动的贴有射频识别标签的物品的信息进行处理。
通常与个人数字助理1上的SD插槽相连SD存储卡其包括安全数码存储卡SD卡控制器21与flash存储器22，构成一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏，现在的个人数字助理1大都具有一个SD存储卡插槽，用以插接SD存储卡，所述的SD卡控制器21使SD存储卡和内置该存储卡的个人数字助理1间进行相互认证，解析SD接口的命令，并控制flash存储器22的操作；其具有硬件数据写保护保护开关，可避免储存内容不慎删除的风险。
可编程逻辑器件3，通过SRAM存储总线5连接控制一个射频识别读卡器4；
在本结构中SD卡控制器21用于解析PDA1上SD卡接口的命令，并控制flash存储器22的操作，操作类型有很多种，扩展外部设备只需要解释其中两种，读命令字为(00，05)，写命令字(80，85)。其他的操作类型，让SD卡控制器21直接控制flash存储器22即可，无需干扰。
所述的flash存储器22用于存储射频识别标签里的数据信息或其他的数据，所述的其他数据为个人数字助理里的一些文件。
所述的可编程逻辑器件3解析SD卡控制器21发出的命令，将所述命令分解为文件系统对flash存储器22的操作，或个人数字助理上的驱动程序对射频识别读卡器4的操作，完成对flash存储器22或者射频识别读卡器4加载控制信号，来实现两者对SD卡控制器21的命令响应。
所述的射频识别读卡器4为现有技术产品。
请参阅图3为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置较佳实施例的数据处理方法的流程图，其包括的步骤为：
步骤a：便携式射频识别读卡器的系统程序初始化；
步骤b：对便携式射频识别读卡器执行写操作；
步骤c：便携式射频识别读卡器处于等待操作命令状态，个人数字助理1上的驱动程序系统发出操作指令；
步骤d：可编程逻辑器件3判断总线操作类型，是写操作类型，执行步骤e，若是读操作类型，则执行下述步骤f；
步骤e：可编程逻辑器件3实现对SRAM存储总线5的驱动，把flash存储器22总线上的数据信号驱动到SRAM存储总线5上，执行便携式射频识别读卡器的写操作，操作完成返回上述步骤c；
步骤f：可编程逻辑器件3实现对flash存储器22总线的驱动，把SRAM存储总线5上的数据信号驱动到flash存储器22总线上，执行便携式射频识别读卡器的读操作，操作完成返回上述步骤c。
请参阅图4为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置较佳实施例的数据处理方法中写操作过程的流程图，所述的写操作是指个人数字助理1操作系统将控制命令或是其他需要传输的数据写入便携式射频识别读卡器，其包括的步骤为：
步骤e1：在个人数字助理1上启动便携式射频识别读卡器的写操作；
步骤e2：由SD卡控制器21进行动态地址映射；
步骤e3：可编程逻辑器件3判断是否包含特征数据，若包含执行下述步骤e4，若不包含执行下述步骤e5；
步骤e4：记录当前的物理地址，将特征数据后面的数据写入射频识别读卡器4；
步骤e5：将数据写入flash存储器22；
步骤e6：便携式射频识别读卡器的写操作结束。
所述的启动写操作是指检查命令字为80或85，SD卡控制器21进行地址映射，在本发明中，SD卡控制器21具有地址映射的功能，即数据块在个人数字助理1操作系统中的逻辑地址和flash存储器22中的物理地址具有动态的映射关系，而这种映射关系对于个人数字助理1上的操作系统是不可见的；
可编程逻辑器件3对写入的数据进行检查，当发现数据具有特征数据时，就把当前的物理地址记录到B0，作为射频识别读卡器4对应的物理地址，将其后面的数据写入射频识别读卡器4；若无特征部分，则认为是对文件系统进行操作，不是对射频识别读卡器进行的写操作，则结束此次写操作，而对个人数字助理1本身而言，将由flash存储器22来响应这次写操作；当设定的标识数据足够复杂的时候，标记射频识别读卡器4的字节数据和文件系统中数据冲突的可能性小到可以忽略的程度。
请参阅图5为本发明利用通用外部存储卡扩展的外设装置较佳实施例的数据处理方法中读操作过程的流程图，这种数据的传输是实时的，其包括的步骤为：
步骤f1：个人数字助理1启动便携式射频识别读卡器的读操作；
步骤f2：由SD卡控制器21进行动态地址映射；
步骤f3.可编程逻辑器件3判断物理地址是否相同，若一致执行下述步骤f4，若不一致执行下述步骤f5；
步骤f4：由射频识别读卡器4输出数据，执行下述步骤f6；
步骤f5：由flash存储器22输出数据，执行下述步骤f6；
步骤f6：读操作结束。
所述的启动读操作是指由个人数字助理1操作系统将射频识别读卡器4中获得的数据，输出给个人数字助理1SD卡控制器21，比较当前访问的物理地置与B0记录的地址是否相等，如果地址比较是相等的，则由射频识别读卡器4输出采集到的射频识别标签中的数据信息；如果地址比较不相等，则flash存储器22输出数据。
需要强调的是：
对于图3所述的系统初始化的时候，地址B0为无效地址，所以只会执行b写操作。
虽然SD卡控制器21具有动态的地址映射关系，但只要每次向flash存储器22写入命令的操作都带有标识数据，那么可编程逻辑器件3记录的物理地址也随着映射关系动态变化，也就总是能够保证访问的逻辑空间对应到射频识别读卡器4。
对于图4，图5所示，假设系统检测到特征数据，为对地址p的写操作，则记录B0＝地址p，以后读操作中判断射频识别读卡器4的标准是判断地址是否与地址p相等；凡是对地址p的读取，都由射频识别读卡器4输出数据；系统再次检测到特征数据的写操作对地址q，则记录B0＝地址q，则以后判断射频识别读卡器4的标准就变为地址是否与地址q相等；凡是对地址q的读取，都由射频识别读卡器4输出数据，那么原来的地址p的读取交给flash存储器22输出数据。
本发明并不放弃使用flash存储器22的空间，仍然利用个人数字助理1操作系统的文件系统来进行flash存储器22的存储空间文件操作。为了避免个人数字助理1文件系统和射频识别读卡器4之间的冲突，不使用文件来保存数据标识，避免文件拷贝之类的操作造成对射频识别读卡器4的误动作。
本发明利用文件系统定义的安全数码存储卡的存储空间中未用的存储空间，来扩展外部射频识别读卡器4。具体方法如下：
flash存储器22的存储空间中，有一部分是不会使用到的，在文件系统中称为剩余空间。例如，在文件分配表16(fat16)中，256M的flash存储器22就有大约3000个剩余的扇区(Sector)是属于剩余空间的；其他文件系统也有不等的剩余空间。就利用这些文件系统不可见的剩余空间来实现对射频识别读卡器的访问。
当访问射频识别读卡器4时，在扇区数据前面的部分填充特征数据，后面的部分填充实际要写入的数据。利用上面所述的地址映射方法，就可以把数据写入到射频识别读卡器4中去。
因为建立了地址映射关系。当读取这些逻辑数据块的时候，可编程逻辑器件3就可以知道是读取射频识别读卡器4的数据。而这些未用的区域，个人数字助理操作系统是不使用的，从而使外部设备和文件系统同时存在，而且共享同一个存储空间。
只要更换相应的总线控制器，就能实现在不同存储卡上的扩展方案；所述的flash存储器为标准的存储器，即使用USB控制器就可以实现对具有USB接口的宿主机进行外部设备扩展，其数据处理方式和通过个人数字助理的SD接口进行扩展便携式射频识别读卡器的数据处理方式是一样的，MMC接口的扩展也是一样的这里就不再赘述了。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种利用通用外部存储卡扩展的外设装置，其包括：存储卡总线控制器以及闪烁存储器，其特征在于，还包括：可编程逻辑控件、功能模块以及自定义接口总线，其中，
所述的存储卡总线控制器与具有存储卡接口的宿主机相连接；
所述的闪烁存储器与存储卡总线控制器相连；
所述的可编程逻辑控件分别与存储卡总线控制器以及闪烁存储器相连接，并通过所述的自定义接口总线与功能模块相连接。
2.根据权利要求1所述的利用通用外部存储卡扩展的外设装置，其特征在于，所述的存储卡总线控制器、闪烁存储器、可编程逻辑控件构成外部扩展基，所述的功能模块与所述的外部扩展基相连接。
3.根据权利要求1或2所述的利用通用外部存储卡扩展的外设装置，其特征在于，所述的存储卡总线控制器为USB控制器、SD存储卡控制器、MMC控制器。
4.根据权利要求1或2所述的利用通用外部存储卡扩展的外设装置，其特征在于，所述的宿主机为手机、个人数字助理、单片机或笔记本电脑。
5.根据权利要求1或2所述的利用通用外部存储卡扩展的外设装置，其特征在于，所述的功能模块为指纹采集器、无线电视接收仪或者射频识别读卡器。
6.根据权利要求1所述的利用通用外部存储卡扩展的外设装置，其特征在于，所述的自定义接口总线为静态存储器存储总线结构。
7.一种利用通用外部存储卡扩展的外设装置的数据处理方法，其应用于所述的通用外部存储卡扩展的外设装置，其特征在于，包括的步骤为：
步骤a：通用外部存储卡扩展外设装置上的系统程序初始化；
步骤b：执行对通用外部存储卡扩展外设装置的写操作；
步骤c：通用外部存储卡扩展的外设装置处于等待操作命令状态，具有存储卡接口的宿主机上的驱动程序发出操作指令；
步骤d：可编程逻辑器件判断总线操作类型，若是写操作类型，执行下述步骤e；若是读操作类型，则执行下述步骤f；
步骤e：可编程逻辑器件实现对自定义数据总线的驱动，把闪烁存储器总线上的数据信号驱动到自定义总线上，执行通用外部存储卡扩展外设装置的写操作，操作完成返回上述步骤c；
步骤f：可编程逻辑器件实现对闪烁存储器总线的驱动，把自定义数据总线上的数据信号驱动到闪烁存储器总线上，执行通用外部存储卡扩展外设装置的读操作，操作完成返回上述步骤c。
8.根据权利要求7所述的利用通用外部存储卡扩展外设装置的数据处理方法，其特征在于，所述的通用外部存储卡扩展外设装置的写操作，其包括的步骤为：
步骤e1：启动通用外部存储卡扩展外设装置写操作；
步骤e2：由存储卡总线控制器进行动态地址映射；
步骤e3：可编程逻辑器件判断是否包含特征数据，若包含执行下述步骤e4，若不包含执行下述步骤e5；
步骤e4：可编程逻辑器件记录当前的物理地址，将特征数据后面的数据写入功能模块；
步骤e5：将数据写入闪烁存储器；
步骤e6：通用外部存储卡扩展外设装置的写操作结束。
9.根据权利要求8所述的利用通用外部存储卡扩展外设装置的数据处理方法，其特征在于，所述的特征数据，是指用来标记对功能模块进行操作的字节数据；其后为要写入功能模块的控制字或需要传输的数据；若所述字节数据不包含特征数据，则为文件系统对文件的写操作，直接由闪烁存储器响应写操作。
10.根据权利要求8所述的利用通用外部存储卡扩展外设装置的数据处理方法，其特征在于，所述的可编程逻辑器件记录的当前物理地址也随着映射关系动态变化，使访问的逻辑空间对应到功能模块。
11.根据权利要求7所述的利用通用外部存储卡扩展外设装置的数据处理方法，其特征在于，所述的通用外部存储卡扩展外设装置的读操作，其包括的步骤为：
步骤f1：启动通用外部存储卡扩展外设装置的读操作；
步骤f2：由存储卡总线控制器进行动态地址映射；
步骤f3：可编程逻辑器件判断当前物理地址是否相同，若一致执行下述步骤f4，若不一致执行下述步骤f5；
步骤f4：由功能模块输出数据，执行下述步骤f6；
步骤f5：由闪烁存储器输出数据，执行下述步骤f6；
步骤f6：通用外部存储卡扩展外设装置的读操作结束。
12.根据权利要求11所述的利用通用外部存储卡扩展外设装置的数据处理方法，其特征在于，所述的可编程逻辑器件判断当前物理地址是否相同，是指比较当前访问的物理地址，是否为步骤e4记录的地址相同。
13.根据权利要求8或11所述的利用通用外部存储卡扩展外设装置的数据处理方法，其特征在于，所述的由存储卡总线控制器实行动态地址映射，即数据块在具有存储卡接口的宿主机上的操作系统中的逻辑地址和闪烁存储器中的物理地址具有动态映射关系。
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