CN101340426B - 一种整合数据传输接口的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种整合数据传输接口的的系统，包含：一微控制器、一数据传输单元与一储存介质。微控制器内部设置第一传输协议与第二传输协议。数据传输单元，与微控制器连接，是包含有具有第一传输协议的传输接口与具有第二传输协议的数据传输装置，且数据传输装置储存一韧体。储存介质，可连接数据传输单元，此储存介质内部设置第一传输协议，与储存开机管理程序与应用数据，其中，微控制器使用第一传输协议，经过数据传输单元对储存介质加载与执行开机管理程序后，再对应用数据进行存取，接着，微控制器是使用第二传输协议对数据传输装置进行韧体更新。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种整合数据传输接口的系统与方法，特别涉及的是一种通过整合多种传输协议在一传输界面以进行开机、储存与更新韧体的系统与方法。
背景技术
对于计算机或具运算能力的电子装置而言，输入/输出(input/output)是一种具有多种不同功能单元的界面集合(interface collection)，而通过这些界面集合，使得在计算机或具运算能力的电子装置内的一中央处理单元能与兼容在界面规格的电子装置(如内存)进行数据传输或通讯。而这类型的中央处理单元在使用上，需在此处理芯片的外加一程序内存，例如一电性可抹除式只读存储器，每当微控制器启动(power on)时，把此电性可抹除式只读存储器内的韧体加载芯片内程序内存，以进行数据传输或通讯。
如图1所示，其为现有技艺的用以更新韧体的系统的方块图。图中，此系统100包含：一芯片内程序内存(program memory)101、一韧体加载器(Firmware Loader)102与一外部装置103。芯片内程序内存101是用在储存待中央处理单元执行的程序。韧体加载器102具有复数个接口，至少包含一序列外围接口(Serial Peripheral Interface，SPI)1021、一集成电路间(Inter-IntegratedCircuit，I2C)接口1022、与一通用串行总线(Universal-Serial-Bus，USB)接口1023。这三个接口分别与韧体加载器所包含的一序列外围接口启动装置(SPI Boot)1024、一集成电路间接口启动装置(I2CBoot)1025，以及一通用串行总线接口启动装置1026(USB Boot)连接，且一旦接口上连接一或多个外部装置103，例如在序列外围接口1021上连接一SPI闪存(flash)1031或SPI电性可抹除式只读存储器(EEPROM)1031、在集成电路间接口1022上连接一I2CEEPROM1032，或在USB接口1023上连接一计算机主机1033，则三个接口启动装置1024、1025或1026将从相对应的闪存1031(SPI flash/SPI EEPROM)、I2CEEPROM1032或PC1033载入相应的韧体。需要注意的是，因外部装置103包含各种支持序列外围接口、集成电路间接口或通用串行总线接口的硬件，因此，此韧体加载器102还包含一仲裁器1027，是根据由高至低优先权顺序选择性地在前些接口上的储存组件1031、1032或1033所储存的韧体通过地址总线11与数据总线12而加载芯片内程序内存101，如此完成更新韧体的动作。
依前述所言，序列外围接口1021、集成电路间接口1022，以及通用串行总线1023都可供韧体更新的用。但因为集成电路间接口1022非常普遍地被使用，若是集成电路间接口1022被其它用途的集成电路间接口外部装置所占满，则将无法用来更新韧体，此时只能通过通用串行总线接口1023或序列外围接口1021来更新韧体，在使用上变得缺乏弹性，同样地，序列外围接口1021或通用串行总线1023被使用时，也会出现同样地问题。因此依本文所述，目前的传输接口无法同时兼固更新韧体的作动，在使用上变得缺乏弹性。
因此，有必要提供一种整合上述各接口的系统与方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种通过整合多种传输协议在一传输界面进行开机、储存、更新韧体的系统，以及一种整合数据传输接口的方法也被公开，以弹性地使用各个接口。
根据上述的目的，本发明是公开一种整合数据传输接口的的系统，此系统包含：一微控制器、一数据传输单元与一储存介质。微控制器内部设置一第一传输协议与一第二传输协议。数据传输单元，与微控制器连接，是包含有一具有第一传输协议的传输接口与一具有第二传输协议的数据传输装置，与数据传输装置储存一韧体。储存介质，是可连接数据传输单元，此储存介质内部设置第一传输协议，与储存至少一开机管理程序与一应用数据，其中，微控制器是使用第一传输协议，经过数据传输单元对储存介质加载与执行开机管理程序后，再对储存介质的应用数据进行存取，接着，微控制器是使用第二传输协议对数据传输装置进行韧体更新。
其次公开了一种整合数据传输接口的整合数据传输接口的方法，所述的方法包含：
(a)提供内部设置一第一传输协议与一第二传输协议的一微控制器与内部设置所述的第一传输协议的一储存介质，且所述的储存介质储存至少一开机管理程序与一应用数据；
(b)在所述的微控制器与所述的储存介质之间配置具有所述的第一传输协议的传输接口与一具有所述的第二传输协议的数据传输装置的数据传输单元，且所述的数据传输装置储存一韧体；
(c)在所述的微控制器与所述的数据传输单元之间形成所述的第一传输协议与所述的第二传输协议的沟通桥梁，并通过所述的具有第一传输协议的传输接口使得所述的微控制器经所述的数据传输单元加载所述的储存介质的开机管理程序；
(d)将所述的微控制器设定为一主工作模式与所述的数据传输单元设定为一从工作模式；
其中，所述的主工作模式通过所述的第一传输协议对所述的储存介质的应用数据进行存取，所述的微控制器通过所述的第二传输协议的对所述的数据传输装置所储存所述的韧体进行更新。
附图说明
图1为现有更新微控制器韧体的系统方块图；
图2为本发明的整合数据传输接口的的系统的方块示意图；
第3A图与第3B图为本发明的整合数据传输接口的的方法流程图；
图4为微控制器是通过序列外围接口而与另一微控制器串接(cascade)的示意图；
图5为微控制器的另一接口的示意图；以及
图6为数据传输单元的示意图。
附图标记说明：00-系统；101-芯片内程序内存；102-韧体载入器；1021-序列外围接口；1022-集成电路间界面；1023-通用串行总线；1024-序列外围接口启动装置；1025-集成电路间接口启动装置；1026-通用串行总线接口启动装置；1027-仲裁器；103-外部装置；1031-SPI闪存；1032-I2C电性可抹除式只读存储器；11-地址总线；12-数据总线；2-系统；21-微控制器；211-第一传输协议；212-第二传输协议；22-数据传输单元；221-传输接口；222-数据传输装置；23-储存介质；31～34-步骤；4-整合数据传输接口的系统；41-微控制器；42-数据传输单元；43-微控制器；44-记忆卡；5-微控制器；51-局域网LAN传输接口；6-数据传输单元；61-仲裁器；62-传输接口；63-数据传输装置；8、9-嵌入式系统。
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。
如图2所示，此图为本发明的整合数据传输接口的系统方块图。在图中可知，此系统2包含一微控制器21、一数据传输单元22与一储存介质23。此微控制器21内部设置一第一传输协议211与一第二传输协议212，在图2中第一传输协议211为SPI接口协议而一第二传输协议212为USB接口协议。数据传输单元22包含有一具有第一传输协议211的传输接口221与一具有第二传输协议212的数据传输装置222，且此数据传输装置222储存一韧体。储存介质23是连接数据传输单元22且此储存介质23内部设置第一传输协议的传输机制，与用在储存至少一开机管理程序(Boot loader)与一应用数据。特别地，微控制器为X86CPU或8051单芯片处理器的其中一者，而储存介质为Nand型闪存、Nor型闪存或具识别信息的记忆卡其中之一者。与前述储存介质所包含的应用数据包含有一核心映象及一应用程序。
而针对现有储存开机管理程序的电子抹除式只读存储器无法拆离地装设在嵌入式系统上，由上述数据传输单元与储存介质之间的连接模式，用在储存开机管理程序与应用数据的储存介质是可拆离地装设在数据传输单元。需注意地，在微控制器、数据传输单元与储存介质的第一传输协议都是采用串行外围接口(SPI)。
为人所熟知的，SPI是一种四线式的通讯接口，其使用一主出从入(Master Out Slave In，MOSI)、一主入从出(Master In Slave Out，MISO)、一串行频率(Serial Clock，SCK)等三线路进行数据传输，而从属选择线(SlaveSelect，SS)则控制装置的选择。而前述第二传输协议为通用串行总线(USB)，其因为通用串行总线是可支持Microsoft与Linux，因此能减少软件开发的时间与过程。所以明显地，由上述提与之内文可知，微控制器内部设置有一SPI传输协议与一USB两种传输协、数据传输单元内部设置有一SPI与一USB两种传输协议与储存介质内部设置有一SPI传输协议。
本系统以SPI与USB的传输特性，作为本发明的构思说明。请参阅第3A图所示，此图为本发明的整合数据传输接口的方法流程图。此方法包含下列步骤：
步骤31：提供内部设置一第一传输协议与一第二传输协议的一微控制器与内部设置一第一传输协议的一储存介质，且储存介质储存至少一开机管理程序与一应用数据，如前述所言：此第一传输协议与第二传输协议分别为SPI传输协议与USB传输协议，
步骤32：在微控制器与储存介质之间配置一具有SPI传输协议的传输接口与一具有USB传输协议的数据传输装置的数据传输单元，且前述数据传输装置储存一韧体；
步骤33：在微控制器与数据传输单元之间形成一SPI传输协议与一USB传输协议的沟通桥梁，并通过SPI的传输接口使得微控制器经数据传输单元而加载储存介质的开机管理程序；以及
步骤34：将微控制器决定为一主工作模式与数据传输单元决定为一从工作模式；
其中，作为主工作模式的微控制器再通过SPI传输协议的沟通桥梁对储存介质的应用数据进行存取，接着，微控制器通过USB传输协议的沟通桥梁对数据传输装置所储存的韧体进行更新或覆写(over written)。
而步骤33与步骤34间如以具识别信息的记忆卡(如智能卡(Smartcard，SD)而言，此加载开机管理程序的部分数据包含识别记忆卡编号、加/解密或I/O等功能，同时，此数据传输单元支持识别记忆卡功能，也是一种验证程序，也包含下列步骤：如第3B图所示，承
步骤31：提供内部设置一第一传输协议与一第二传输协议的一微控制器与内部设置一第一传输协议的一储存介质，且储存介质储存至少一开机管理程序与一应用数据，如前述所言：此第一传输协议与第二传输协议分别为SPI传输协议与USB传输协议，
步骤32：在微控制器与储存介质之间配置具有SPI传输协议的传输接口与一具有USB传输协议的数据传输装置的数据传输单元，且此数据传输装置储存一韧体；
步骤33：在微控制器与数据传输单元之间形成一SPI传输协议与一USB传输协议的沟通桥梁，与通过SPI的传输接口使得微控制器经数据传输单元而加载储存介质的开机管理程序，其中此在数据传输单元传输过程中处在加密(encrypt)状态，而当微处理器加载储存介质的开机管理程序的一第一部分，且前述第一部分包含验证(authentication)与解密(decryption)的功能；
步骤331：当加载储存介质的开机管理程序完毕后，对开机管理程序进行解密以产生一验证密码，
步骤332：通过微控制器比对验证密码，以决定是否开放存取权，如验证成功后，再进行继续加载储存介质的开机管理程序的一第二部分，以完加载开机管理程序的程序，
步骤34：将微控制器决定为一主工作模式与数据传输单元决定为一从工作模式，
作为主工作模式的微控制器再次使用SPI传输协议，经过数据传输单元而自储存介质加载与执行包含核心映象及应用程序的一应用数据，的后，微控制器通过USB传输协议的沟通桥梁对数据传输装置所储存的韧体进行更新或覆写。
由上述内容可知，而如嵌入式系统采用SPI传输协议有多种好处，除了比起I2C、两芯接口、四芯接口传输协议可达到还快的传输速度外，如以一嵌入式系统8内的微控制器以SPI传输协议而与另一嵌入式系统9内的一微控制器串接(cascade)。如图4所示，此图为两微控制器一串接的图示。
明显地，具识别信息的记忆卡44如安全数字记忆卡(secure digital card，SD card)、一多媒体记忆卡(multime diacard，MMC card)、一聪明介质卡(smart media card，SM card)至少储存嵌入式系统8的一开机管理程序与一应用数据与嵌入式系统9的一开机管理程序与一应用数据，且此记忆卡44内部设置一SPI传输协议。
在两嵌入式系统开机时，在嵌入式系统8的微控制器41通过数据传输单元42自记忆卡44加载相应的开机管理程序及其应用数据后，嵌入式系统8的微控制器41可作为嵌入式系统9的一数据传输单元，接着，嵌入式系统9的微控制器43通过数据传输单元的SPI传输协议(嵌入式系统8的微控制器)加载相应的开机管理程序及其应用数据。
最后，本系统的微控制器并不局限SPI传输协议与USB传输协议这两种传输协议，请参照图5，此图为微控制器的另一接口的示意图。由图中可知，此系统的微控制器5还包含一局域网LAN传输接口51，以支持在线烧录(In-System-Programming，ISP)功用。
再者，当数据传输单与微控制器之间同时通过SPI传输协议与USB传输协议进行数据传输时，则存有优先权的问题，所以针对此问题，如图6所示，此数据传输单元6还包含一仲裁器61(arbitrator)用以决定具有SPI传输协议的传输接口62与具有USB传输协议的数据传输装置63间传输控制权的归属，所以在数据传输单6与微控制器之间同时进行数据传输时不会有数据冲突的问题。
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 (11)
1.一种整合数据传输接口的系统，其特征在于：其包含：
一微控制器，其内部设置一第一传输协议与一第二传输协议；
一数据传输单元，其与所述的微控制器连接，且所述的数据传输单元包含有一具有第一传输协议的传输接口与一具有第二传输协议的数据传输装置，且所述的数据传输装置储存一韧体；以及
一储存介质，其与所述的数据传输单元相连接，且所述的储存介质内部设置所述的第一传输协议的传输机制，并储存至少一开机管理程序与一应用数据，
其中，所述的微控制器是使用所述的第一传输协议的传输接口，经过所述的数据传输单元对所述的储存介质加载与执行所述的开机管理程序后，对所述的储存介质的所述的应用数据进行存取，其次所述的微控制器是使用所述的第二传输协议与所述的数据传输装置进行所述的韧体的更新。
2.根据权利要求1所述的整合数据传输接口的系统，其特征在于：所述的第一传输协议是符合一序列外围接口规格。
3.根据权利要求1所述的整合数据传输接口的系统，其特征在于：所述的第二传输协议是符合通用串行总线规格。
4.根据权利要求1所述的整合数据传输接口的系统，其特征在于：所述的储存介质可拆离地装设在所述的数据传输单元。
5.根据权利要求1所述的整合数据传输接口的系统，其特征在于：所述的应用数据包含有一核心映象及一应用程序。
6.根据权利要求1所述的整合数据传输接口的系统，其特征在于：所述的储存介质包括具识别信息的记忆卡，所述的具识别信息的记忆卡为一SD卡、一MMC卡或一SM卡。
7.根据权利要求2所述的整合数据传输接口的系统，其特征在于：所述的微控制器是通过所述的序列外围接口与另一微控制器串接。
8.根据权利要求1所述的整合数据传输接口的系统，其特征在于：所述的微控制器还包含一局域网LAN传输接口，以支持在线烧录。
9.根据权利要求1所述的整合数据传输接口的系统，其特征在于：所述的数据传输单元还包含一仲裁器用以决定所述的传输接口与所述的数据传输装置之间数据传输控制权归属。
10.一种整合数据传输接口的方法，其特征在于：所述的方法包含：(a)提供内部设置一第一传输协议与一第二传输协议的一微控制器与内部设置所述的第一传输协议的一储存介质，且所述的储存介质储存至少一开机管理程序与一应用数据；
(b)在所述的微控制器与所述的储存介质之间配置一数据传输单元，且所述的数据传输单元包含一具有所述的第一传输协议的传输接口与一具有所述的第二传输协议的数据传输装置，且所述的数据传输装置储存一韧体；
(c)在所述的微控制器与所述的数据传输单元之间形成所述的第一传输协议与所述的第二传输协议的沟通桥梁，并通过所述的具有第一传输协议的传输接口使得所述的微控制器经所述的数据传输单元加载所述的储存介质的开机管理程序；
(d)将所述的微控制器设定为一主工作模式与所述的数据传输单元设定为一从工作模式；
其中，作为主工作模式的微控制器通过所述的第一传输协议对所述的储存介质的应用数据进行存取，所述的微控制器通过所述的第二传输协议的对所述的数据传输装置所储存所述的韧体进行更新。
11.根据权利要求10所述的整合数据传输接口的方法，其特征在于：所述的步骤(c)中，所述的开机管理程序在数据传输单元传输过程中处在加密状态，开机管理程序包括一第一部分，所述的第一部分包含验证与解密的功能；在所述的步骤(c)后，执行一验证程序，包含下列步骤：
当加载所述的储存介质的开机管理程序完毕后，对所述的开机管理程序进行解密以产生一验证密码；与
通过所述的微控制器比对所述的验证密码，以决定是否开放存取权。
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