CN101334710A - Usb接口的flash存储设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有USB接口的FLASH存储设备。包括FLASH存储单元，其特征在于，本存储设备还包括FLASH存储卡控制器，FLASH存储卡控制器的一端与FLASH存储单元相连接，另一端与一个可与主机相连接的转接器相连接，上述的转接器与主机之间是通过USB接口相连接；所述的转接器包括一个可与主机相连接的USB接口；所述的FLASH存储卡控制器包括一个可与转接器相连接的存储卡协议接口二，所述的FLASH存储单元包括一个或多个串行或并行连接到一起的Flash存储芯片。本发明数据传输速度快且稳定。
Description
技术领域
本发明涉及数字存储技术领域，尤其是涉及一种具有USB接口的FLASH存储设备。
背景技术
传统的具有USB接口的FLASH存储设备(USB Flash Drive，简称为UFD)，是一个集成了USB接口和NAND FLASH的器件。它具有体积小，重量轻，方便移动和写入等特点。在外形上，UFD的主体被封装在塑料、橡皮或者金属壳体中，外露一个USB接口，可以直接连接到个人电脑(PC)上。不使用UFD时，通过在USB接口外面罩一个可以取下的盖子或者把USB接口缩回到壳体中来保护USB接口。
UFD是基于Flash存储器件的存储设备，因此具有Flash存储器件所具备的优点。Flash存储器件在一些恶劣的条件下，例如被浸入水中或酸性液体中、被投入沸水、被冰冻后仍能保留记忆，所有保存在Flash存储器件上的数据仍可以被恢复出来。然而在这种情况下，其他的存储设备，如光盘、磁盘或者半导体移动存储器件则完全被破坏，数据是不能被恢复的。因此UFD具有可靠性高的优点。再者，UFD存储密度高，一个市场主流UFD的存储量相当于多张软盘或光盘的存储量。此外，UFD的能量消耗要远远低于便携式硬盘。所以，与其他现有的存储器件相比(如软盘、硬盘和光盘)，UFD具有体积小，速度快，可靠性高，存放数据多，能量损耗小的优点。这些优点使UFD成为理想的移动文件传递设备。从操作使用上来说，几乎每台PC和笔记本电脑都配备USB端口，可以通过计算机非常方便的访问UFD。UFD可以和硬盘同样的方式被计算机访问，读写文件，并且不需要外加任何的驱动。
说明书附图1和附图2中所展示的是现有的UFD结构，它包括一个USBFLASH控制器2和一个FLASH存储单元3。USB FLASH控制器2管理着USB主机1和FLASH存储单元3之间的数据交互。其中USB FLASH控制器2由USB接口21，缓冲器22，CPU24和FLASH接口23组成。USB接口21，缓冲器22和FLASH接口23均与CPU24相连。USB主机1根据USB协议给USB FLASH控制器传送数据，USB FLASH控制器完成对Flash存储单元实际的读写操作，这个读写操作对USB主机1来说是透明的。工作时，FLASH存储单元3可以是一个或多个串行或并行连接到一起的Flash存储芯片。USB主机1向UFD写入数据时，通过USB接口21进来的数据在CPU24控制下放入缓冲器22，然后CPU24管理并通过FLASH接口23把数据写入到FLASH存储单元3。相反地，USB主机1从UFD读出数据时，根据USB主机1的命令，CPU24从相应的Flash存储单元3中把数据取出并放入缓冲器22，然后管理这些数据通过USB接口21送到USB主机1。现有的UFD都是在CPU24的控制器下，把从USB接口进来的数据直接存储于Flash存储单元中，实现结构简单，但不适合扩展应用。
发明内容
本发明提供了一种结构灵活，且易于扩展应用的USB接口的FLASH存储设备。
本发明提出了一种新的UFD实现结构。其特征在于：本存储设备包括转接器，FLASH存储卡控制器和FLASH存储单元。FLASH存储卡控制器的一端与FLASH存储单元相连接，另一端与一个可与USB主机相连接的转接器相连接，上述的转接器与USB主机之间是通过USB接口相连接的。
本发明在转接器和FLASH存储单元之间嵌入了FLASH存储卡控制器，来自USB主机的数据不直接存储于Flash存储单元中，而是先通过转接器进行处理，转换成符合存储卡协议的数据，再经由FLASH存储卡控制器储存于Flash存储单元。本发明可以作为一个单独的器件，也可以作为一个系统或者是作为系统的一部分应用。作为一个应用的整体，该存储设备包含转接器，FLASH存储卡控制器和Flash存储单元三部分。这里，转接器完成USB协议接口到Flash存储卡协议接口之间的数据转换，Flash存储卡控制器用于管理这些数据并完成对Flash存储单元的操作，Flash存储单元作为储存介质存储这些数据。
作为优选，所述的转接器包括USB接口，缓冲器一，CPU一和存储卡协议接口一。其中USB接口的一端与USB主机相连，另外一端通过缓冲器一与存储卡协议接口一相连。存储卡协议接口一同时又与FLASH存储卡控制器相连接。上述的USB接口、缓冲器一和存储卡协议接口一均与CPU一相连接。转接器收到从主机进来的数据后，首先放入缓冲器一中，然后在CPU一的控制下转换成符合Flash存储卡协议的格式，并通过存储卡协议接口一传送给Flash存储卡控制器。
作为优选，所述的FLASH存储卡控制器包括存储卡协议接口二，缓冲器二，CPU二和FLASH接口。上述的存储卡协议接口二一端与转接器相连，另外一端通过缓冲器二与FLASH接口相连。FLASH接口同时又与FLASH存储单元连接，并且存储卡协议接口二、缓冲器二和FLASH接口均与CPU二相连接。从存储卡协议接口二传来的数据，首先放入缓冲器二中，在其内部CPU二的控制下通过Flash接口写入到Flash存储单元中，同时CPU二也实现对Flash存储单元的ECC管理和wear-leveling算法的实现。并且，Flash存储卡控制器内部的CPU二与转接器内部的CPU一独立工作。
作为优选，所述的存储卡协议接口一与存储卡协议接口二相连接。其中Flash存储卡协议可以根据应用的不同而设计成不同的协议标准。这里所述的存储卡协议是指符合下列一种或多种存储卡接口标准的协议：1、SecurityDigital Memory Card(SD)标准规范或者MiniSD或者MicroSD标准规范；2、Multi-Media Card(MMC)和RS-MMC标准规范；3、Memory Stick(MS)或MS-Duo标准规范；4、MS-Pro或者MS-Pro Duo标准规范；5、TransFlash存贮卡标准规范。
作为优选，所述的存储卡协议接口一和存储卡协议接口二为SD/MMC，SD，MMC，SM，MS和CF，或者自定义协议接口中的任意一种。且存储卡协议接口一和存储卡协议接口二采用同样的协议类型，存储卡协议接口一具备存储卡协议主端(host)的主要功能，存储卡协议接口二具备存储卡协议从端(slave)的主要功能。即在实现本发明中，存储卡协议接口一采用SD主端接口，存储卡协议接口二对应的采用SD从端接口。
作为优选，所述的FLASH存储单元包括一个或多个串行或并行连接到一起的Flash存储芯片。
作为优选，所述的转接器和Flash存储卡控制器可以集成在一个集成电路中。
作为优选，所述的Flash存储卡控制器和Flash存储单元可以集成在一个Flash存储卡中。
作为优选，所述的转接器为一个USB读卡器电路。这时USB读卡器和Flash存储卡控制器可以是两个或以上芯片组成，也可以利用大规模集成电路技术，集成在一起，成为单芯片。
本发明可以完全兼容传统的U盘，在USB接口端接收USB主机发送的USB标准的数据，并储存于Flash存储单元中，完成传统U盘的功能。除此之外，本发明还具有如下优点：1、设计合理，通过两个CPU处理数据，能够有效提升产品性能，数据传输稳定。2、结构紧凑、小巧，且成本较低。
附图说明
附图1是现有技术的结构框图；
附图2是图1的结构详图；
附图3是本发明提供的结构框图；
附图4是图3的结构详图。
如图5是存储卡协议接口一43和存储卡协议接口二53采用SD协议的结构详图。
如图6是存储卡协议接口一43和存储卡协议接口二53采用CF协议的结构详图。
如图7是存储卡协议接口一43和存储卡协议接口二53采用自定义协议的结构详图。
图中：USB主机1、USB FLASH控制器2、USB接口21、缓冲器22、FLASH接口23、CPU24、FLASH存储单元3、转接器4、USB接口41、缓冲器一42、存储卡协议接口一43、CPU一44、FLASH存储卡控制器5、FLASH接口51、存储卡协议接口二53、缓冲器二52、存储卡协议接口二53、CPU二54。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图3和图4所示，本USB接口的FLASH存储设备，包括转接器4，FLASH存储卡控制器5和FLASH存储单元3。USB主机1与转接器4相连接，转接器4和FLASH存储单元3之间串联有一个FLASH存储卡控制器5。所述的转接器4包括USB接口41，缓冲器一42，CPU一44和存储卡协议接口一43。USB接口41一端与USB主机1相连接，另外一端通过缓冲器一42与存储卡协议接口一43相连，上述的存储卡协议接口一43同时又与FLASH存储卡控制器5相连接。并且上述的USB接口41、缓冲器一42和存储卡协议接口一43均与CPU一44相连接。FLASH存储卡控制器5包括存储卡协议接口二53，缓冲器二52，CPU二54和FLASH接口51。存储卡协议接口二53一端与转接器4相连接，另外一端通过缓冲器二52与FLASH接口51相连，上述的FLASH接口51同时又与FLASH存储单元3连接。并且存储卡协议接口二53、缓冲器二52和FLASH接口51均与CPU二54相连接。
上述的存储卡协议接口一43与存储卡协议接口二53相连接。并且存储卡协议接口一43和存储卡协议接口二53为SD/MMC，SD，MMC，SM，MS和CF，或者自定义协议接口中的任意一种。且存储卡协议接口一和存储卡协议接口二采用同样的协议类型，存储卡协议接口一具备存储卡协议host端的主要功能，存储卡协议接口二具备存储卡协议slave端的主要功能。
当USB主机1要写入数据到USB FLASH存储器时，数据首先根据USB协议通过USB接口41被存入缓冲器一42中。然后由CPU一44发送一个数据传输命令给FLASH存储卡控制器5，接着CPU一44一直监视来自FLASH存储卡控制器5的信号，确认收到响应后，就把缓冲器一42中的数据发送给Flash存储卡控制器5。Flash存储卡控制器5通过存储卡协议接口二53接收到数据，并把这些数据存储在缓冲器二52中。然后由CPU一54发送一个数据传输命令给Flash存储单元3，接着CPU一54就一直监视来自Flash存储单元3的信号，确认收到响应后，就把缓冲器二52中的数据发送给Flash存储单元3。最后，由Flash存储卡控制器5完成对Flash存储单元3的数据写入操作。
当USB主机1从USB FLASH存储器中读出数据时，首先，Flash存储卡控制器5从对应的Flash存储单元3中读出数据，CPU二54收集从Flash存储单元3中得到的数据并把数据缓存在缓冲器二52中。然后，CPU二54按照相应的存储卡协议，通过存储卡协议接口二53，把数据从缓冲器二52传给转接器4。CPU一44收集传来的数据并把这些数据放入缓冲器一42。最后，CPU一44通过USB协议把数据从缓冲器一42通过USB接口41传给USB主机。
因此CPU二54除了要监视来自Flash存储单元3的响应信号和管理传送到缓冲器二52中的数据外，还要完成对Flash存储单元3的操作，如实现FlashECC管理和Flash wear-leveling算法。相比而言，CPU一44只负责监视来自Flash存储卡控制器5的响应信号和管理传送到缓冲器一42的数据。
本实施例中，转接器4和Flash存储卡控制器5可以集成在一个集成电路中，或者Flash存储卡控制器5和Flash存储单元3可以集成在一个Flash存储卡中。
如图5所示，是存储卡协议接口一43和存储卡协议接口二53采用SD协议的结构详图。存储卡协议接口一43是SD host端，存储卡协议接口二53是SD slave端。
如图6所示，是存储卡协议接口一43和存储卡协议接口二53采用CF协议的结构详图。存储卡协议接口一43是CF host端，存储卡协议接口二是CFslave端。
如图7所示，是存储卡协议接口一43和存储卡协议接口二53采用自定义协议的结构详图。存储卡协议接口一43是自定义协议host端，存储卡协议接口二是自定义协议slave端。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了USB主机1、USB FLASH控制器2、USB接口21、缓冲器22、FLASH接口23、CPU24、FLASH存储单元3、转接器4、USB接口41、缓冲器一42、存储卡协议接口一43、CPU一44、FLASH存储卡控制器5、FLASH接口51、存储卡协议接口二53、缓冲器二52、存储卡协议接口二53、CPU二54等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (8)
1.一种USB接口的FLASH存储设备，包括转接器(4)，FLASH存储卡控制器(5)和FLASH存储单元(3)，其特征在于，转接器(4)的一端与USB主机(1)相连接，另外一端与FLASH存储卡控制器(5)相连；FLASH存储卡控制器(5)同时又与FLASH存储单元(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的USB接口的FLASH存储设备，其特征在于，所述的转接器(4)包括USB接口(41)，缓冲器一(42)，CPU一(44)和存储卡协议接口一(43)；USB接口(41)一端与USB主机(1)相连接，另外一端通过缓冲器一(42)与存储卡协议接口一(43)相连；上述的存储卡协议接口一(43)同时又与FLASH存储卡控制器(5)相连接；并且上述的USB接口(41)、缓冲器一(42)和存储卡协议接口一(43)均与CPU一(44)相连接；从USB主机(1)通过USB接口(41)进到转接器(4)的数据，首先放入缓冲器一(42)中，然后在CPU一(44)的控制下转换成符合Flash存储卡协议的格式，并通过存储卡协议接口一(43)传送给Flash存储卡控制器(5)。
3.根据权利要求1所述的USB接口的FLASH存储设备，其特征在于，所述的FLASH存储卡控制器(5)包括存储卡协议接口二(53)，缓冲器二(52)，CPU二(54)和FLASH接口(51)；存储卡协议接口二(53)一端与转接器(4)相连接，另外一端通过缓冲器二(52)与FLASH接口(51)相连，上述的FLASH接口(51)同时又与FLASH存储单元(3)连接；并且存储卡协议接口二(53)、缓冲器二(52)和FLASH接口(51)均与CPU二(54)相连接；从转接器(4)传过来的符合存储卡协议的数据，通过存储卡协议接口二(53)首先放入缓冲器二(52)中，在其内部CPU二(54)的控制下通过Flash接口(51)写入到Flash存储单元(3)中。
4.根据权利要求2或3所述的USB接口的FLASH存储设备，其特征在于，所述的存储卡协议接口一(43)与存储卡协议接口二(53)相连接。
5.根据权利要求4所述的USB接口的FLASH存储设备，其特征在于，所述的存储卡协议接口一(43)和存储卡协议接口二(53)为SD/MMC，SD，MMC，SM，MS和CF，或者自定义协议接口中的任意一种；且存储卡协议接口一和存储卡协议接口二采用同样的协议类型，存储卡协议接口一具备存储卡协议主端(host)的主要功能，存储卡协议接口二具备存储卡协议从端(slave)的主要功能。
6.根据权利要求1或2或3所述的USB接口的FLASH存储设备，其特征在于，所述的转接器(4)和Flash存储卡控制器(5)可以集成在一个集成电路中。
7.根据权利要求1或2或3所述的USB接口的FLASH存储设备，其特征在于，所述的Flash存储卡控制器(5)和Flash存储单元(3)可以集成在一个Flash存储卡中。
8.根据权利要求1或2或3所述的USB接口的FLASH存储设备，其特征在于，所述的转接器(4)为一个USB读卡器电路。
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