CN101661449A

CN101661449A - 设置于多功能读卡器中的主控制器

Info

Publication number: CN101661449A
Application number: CN200810214682A
Authority: CN
Inventors: 李连春
Original assignee: JMICRON TECHNOLOGY Corp
Current assignee: JMICRON TECHNOLOGY Corp; Jmicron Tech Corp
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-03

Abstract

本发明提供一种设置于多功能读卡器中的主控制器，包含有：一串行先进技术附加装置接口，用来耦接一主机；以及一连接端口倍增多工器，具有一控制端口以及多个外围装置连接端口。该控制端口耦接于该串行先进技术附加装置接口，以及该多个外围装置连接端口分别耦接至多个外围装置接口。该多个外围装置接口设置于多功能读卡器中，且至少包含有一存储卡接口。

Description

设置于多功能读卡器中的主控制器

技术领域

本发明有关于一种外围装置的控制器，尤指一种透过一串行先进技术附加装置接口以控制数种外围装置(例如存储卡)的多功能读卡器的主控制器。

背景技术

长久以来，数据储存装置(data storage device)一直是计算机系统中不可或缺的一环，随着功能性的不同，种类也相当地繁多，如：软盘、硬盘、光盘与闪存等。尽管如此，这些储存装置却几乎朝着同样的两个趋势发展：储存容量更大以及本身体积越小，于是，这些储存装置的体积不断被缩小，使得市面上出现了各式各样的可携式数据储存装置，诸如：快闪存储卡(flash memory card)与外接式硬盘机等。鉴于使用上的便利性，以及考量到这些数据储存装置常常必需由计算机系统来做数据上的处理，因此发展出许多便于连接这些数据储存装置的外接接口装置，使计算机系统可透过外接的方式，简单且迅速地存取这些数据储存装置，而这些外接存取装置通常可支持数种规格不同的数据储存装置。然而，其中由于闪存卡的规格的种类最为繁多，所以衍生出的外接存取装置也相当的多样，这类产品也常被称呼为读卡器(memory card reader)。普遍而言，大多数的读卡器是透过通用串行总线(Universal serial BUS，USB)，作为接口与计算机系统作为连接，此种总线由于接脚数量(pin count)少且支持随插即用(Plug-and-play)，于是几乎被都配置于计算机系统的外部，用于外接各式外围与储存装置。此外，亦有透过外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线和高速外围组件互连(Peripheral Component Interconnect-Express，PCI-E)总线这两种总线来设计的读卡器。

请参照图1、2、3，此为传统的读卡器装置100、200、300的架构示意图，分别利用了USB总线102、PCI总线202、PCI-Express(PCI-E)总线302三种总线来实施。概略观之，此类读卡器装置100、200、300皆透过了自身装置中的一个主控制器(host controller)104、204、304来做为主机(host computer)101、201、301和闪存卡(例如连接于SD读卡器106、206、306的SD存储卡116、216、316、连接于MMC读卡器108、208、308的MMC存储卡118、218、318与连接于MS读卡器110、210、310的MS存储卡120、220、320)之间数据传输与转换的桥梁，因此主控制器104、204、304的效能优劣，可说是深深地影响了整个读卡器装置100、200、300的效能。然而，主控制器的设计，事实上是取决于总线的规格(specification)，故总线的规格和读卡器装置的效能有意义重大的关系。举例来说，以总线的数据传输频宽而言(bandwidth)，三者理论的最大值分别为，USB总线：480Mbit/s(USB 2.0)，PCI总线：133*8Mbit/s，PCI-E总线(x1link)：2.5GT/s。此最大传输频宽也就变成了读卡器装置中，闪存储卡数据传输时的速度限制。此外，最大频宽的实际效能会受到总线本身的设计所影响，例如，对于采用USB总线为连接接口来设计的读卡器的主控制器而言，每一个连接到该主控制器的数据储存装置仅能有一个在同一时间内被该主控制器所耦接的主机存取，可见在USB架构下的读卡器的实际最大数据传输频宽是受制于单一外接储存装置的传输速率的。再者，由于USB架构下的最大数据传输频宽为480Mbit/s，而最新规格的快闪存储卡的读取与写入数据的速度可高达240Mbit/s，然而考量到电路的延迟问题，USB总线所能提供的最大频宽势必仅能勉强提供传输速度越来越快的高速存储卡。此外，采用PCI与PCI-E总线的读卡器装置皆需透过主板上一主机总线适配卡(host bus adapter)来与主机连接，故硬件成本较高且线路设计亦较为复杂。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种多功能读卡器的主控制器的新架构，该主控制器采用SATA总线作为传输接口，且最高可同时控制15个外围装置，因而可解决传统架构下的主控制器的性能不佳问题，且SATA总线所能支持的最大频宽高达3000Mbit/s，为个人计算机上常见的数据传输接口中相当高的数据传输频宽，因而可满足大量数据传输的需求。

依据本发明的权利要求，其提供一种设置于一多功能读卡器中的主控制器，包含有：一串行先进技术附加装置(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)接口，用来耦接一主机；以及一连接端口倍增多工器(port multiplier)，具有一控制端口以及多个外围装置连接端口。中该控制端口耦接于该串行先进技术附加装置接口，以及该多个外围装置连接端口分别耦接至多个外围装置接口，此外，该多个外围装置接口乃设置于多功能读卡器中。

本发明的主要精神乃透过连接端口倍增多工器的使用以提升多功能读卡器所能支持的外围装置个数(例如最高可达15个)，且使用了SATA总线所提供的高效能传输模式，使多功能读卡器耦接的外围装置可同时被主机使用，通过同时多任务运作，以有效利用SATA总线本身高达3000Mbit/s的最大传输频宽。

附图说明

图1为应用通用串行总线接口的传统读卡器的示意图。

图2为应用外围组件互连总线接口的传统读卡器的示意图。

图3为应用高速外围组件互连总线接口的传统读卡器的示意图。

图4为本发明设置于多功能读卡器的主控制器的示意图。

具体实施方式

请参考图4，图4为本发明设置于多功能读卡器中的主控制器的一实施例的示意图。于本实施例中，多功能读卡器400包含有一主控制器410以及多个外围装置接口402、404、406，其中外围装置接口412、414、416分别耦接于主控制器410的多个装置连接端口432、434、436，请注意，在不影响本发明技术揭露之下，图4中仅显示出三个外围装置接口与三个装置连接端口，然而，此仅作为范例说明之用，并非作为本发明的限制条件。外围装置接口412符合安全数字卡(SecureDigital Card，SD)规格，因此用以耦接于符合安全数字卡规格的一快闪存储卡(例如SD存储卡、MMC存储卡或MS存储卡)422；外围装置接口414符合串行先进技术附加装置(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)接口规格，因此用以耦接具有SATA连接端口的硬盘机424；外围装置接口416符合安全数字输入/输出(secure digital input/output，SDIO)接口规格，因此用以耦接具有SDIO接口的视讯装置426。

如图4所示，主控制器410具有一连接端口倍增多工器430以及一SATA接口440，其中连接端口倍增多工器430具有一控制端口438、外围装置连接端口432、434、436、外围装置控制器402、404、406分别耦接至外围装置连接端口432、434、436，以及控制电路450。外围装置控制器402、404、406各自耦接于控制电路150以及透过控制端口438耦接至SATA接口140。连接端口倍增多工器430中，控制电路150用以对SATA接口140与外围装置控制器402、外围装置控制器404以及外围装置控制器406之间的指令讯息与响应讯息进行处理与配送，而外围装置控制器402、404及406则分别对接收的指令讯息进行响应，以及依据该指令讯息来对所耦接的外围装置(亦即快闪存储卡422、硬盘机424与视讯装置426)进行存取与控制。连接端口倍增多工器430支持SATA主控制器(主机端)中一种架框信息架构基础切换(frame information structure-based switching，FIS-basedswitching)的传输模式，亦即当主机400欲传送数据或读取数据至一正等待输入/输出(input/output，I/O)的外围装置时，将不论耦接至连接端口倍增多工器430所耦接的其它外围装置是否在对先前发布(issue)的指令进行对应的运作，而可直接进行数据传输而不需等待先前的指令处理完成，且通过一种特定仲裁算法，可确保数据流(data flow)的平衡，而无传输上的冲突或延迟，故当连接端口多工器430利用上述的架框信息架构基础切换模式进行数据传输时，由于耦接的多个外围装置可进行同时存取，故可充份使用SATA总线本身所支持的最大频宽3000Mbit/s，由于架框信息架构基础切换模式为SATA规范所定义的模式，应为熟知本发明的技术领域人士所明了，故为求说明书的简洁，在此便不详述其具体实现方式。

本实施例中，对于符合SATA规范的连接端口倍增多工器430而言，多功能读卡器400中主控器410所能支持的外围装置最多可达15种，种类亦可由该主控制器内部所设置的外围装置控制器来决定，而图4所示的实施例中，主控制器410的外围装置控制器402、404、406分别对应的外围装置类型并非本发明的限制，而仅是作为范例说明之用。例如，若外围装置控制器402亦可符合多媒体卡(multimedia Card，MMC)规格、记忆棒(Memory Stick，MS)规格、xD图片卡(xD-Picture Card，xD)规格或CF闪存卡(Compact Flash card，CF card)规格的控制器，则相对应的外围装置接口412便是符合多媒体卡规格、xD图片卡规格或CF闪存卡规格的接口，以便耦接所欲存取的存储卡。因此，本实施例的硬件配置非本发明的唯一配置方式，任何符合本发明精神的硬件配置均落于本发明的范畴之中。

当多功能读卡器400通过SATA接口440耦接至主机400的一SATA连接端口460，此时主机400可对已耦接至多功能读卡器400的闪存卡422、硬盘机424、视讯装置426同时进行数据存取(access)的动作。控制电路450中的微处理器452会执行储存于存储器454中所储存的固件程序480(firmware)，以依据主机发布的指令(command)来控制外围装置与外围装置控制器之间的数据交换，亦即，通过传送指令至外围装置控制器，使得外围装置控制器依据该指令对所耦接的外围装置进行控制，并且将数据写入外围装置或自外围装置读取数据并回传至主机400。例如，主机400欲使用视讯装置426，这时主机400便发布一指令，控制电路450便依据该指令而发出对应的指令至外围装置控制器406，于是外围装置控制器406透过外围装置接口416开始控制视讯装置426的数据存取，此时，视讯装置406所撷取的影像信息便透过外围装置接口416传回主控制器410，接着，主控制器410再进一步地将此影像信息透过SATA接口440传回主机400。同理，当主机400欲将数据写入快闪存储卡422时，主机400亦发布一指令，并透过SATA接口440传送至主控制器410，控制电路450接收到该指令之后，随即传送对应的指令至外围装置控制器402以了解快闪存储卡422的使用状态，当快闪存储卡422处于闲置状态，则外围装置控制器402透过外围装置接口412将自主机400传送而来的数据写入快闪存储卡422；倘若主机400欲自硬盘机424处读取数据，会通过类似前述的方式来发出指令，而控制电路450与外围装置控制器404便会控制整个数据读取的步骤，最后透过SATA接口140将自硬盘机424所读取出的数据传回主机400中。请注意，上述的存取以及控制的运作，可透过连接端口倍增多工器430所支持的架框信息架构基础切换模式来达到同时进行数据存取的目的。

总结来说，以SATA接口作为读卡器装置的传输接口有以下的优势。首先，目前市面上的主板多已内建SATA连接端口，且SATA连接端口又有支持随插即用，其便利程度与USB连接端口相当，然而，其传输的速度和效能却远高于USB连接端口。再者，与分别以PCI总线与PCI-E总线所设计的读卡器装置相比较时，此两者必须经过一主机总线适配卡以使得传统读卡器装置得以和主机连接，但是两者的最大频宽又不如SATA总线来得优秀，因此不论硬件设计上的便利性或者效能而言，SATA总线皆是最佳选择。SATA连接端口本身乃用于连接具有SATA接口的储存装置，如具SATA接口的光驱或硬盘机，且单一SATA连接端口在定义上仅能连接单一装置，故本发明将SATA规范中的连接端口倍增多工器应用于多功能读卡器装置，因而设计出一个可耦接高达15个外围装置的主控制器，此外，另可利用各种外围装置控制器以使主控制器可耦接的外围装置范围扩充至SATA接口以外的装置，例如闪存卡422(采用SD存储卡接口)与视讯装置426(采用SDIO接口)，故透过本发明多功能读卡器的主控制器，可使SATA总线达到最好的运用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种设置于一多功能读卡器中的主控制器，包含有：

一串行先进技术附加装置接口，用来耦接一主机；以及

一连接端口倍增多工器，具有一控制端口以及多个外围装置连接端口，其中该控制端口耦接于该串行先进技术附加装置接口，以及该多个外围装置连接端口分别耦接至多个外围装置接口，其中该多个外围装置接口乃设置于多功能读卡器中，且至少包含有一存储卡接口。

2.如权利要求1所述的主控制器，其特征在于，该连接端口倍增多工器包含有：

多个外围装置控制器，分别耦接于该多个外围装置连接端口与该控制端口之间，用于对该多个外围装置进行控制；以及

一控制电路，耦接于该多个外围装置控制器，用来控制该多个外围装置控制器的运作以控制该多个外围装置连接端口与该控制端口之间的数据交换。

3.如权利要求2所述的主控制器，其特征在于，该控制电路包含有：

一存储器，储存一固件程序；以及

一微处理器，耦接于该存储器，用来执行该固件程序以控制该多个外围装置控制器的运作。

4.如权利要求1所述的主控制器，其特征在于，该存储卡接口符合一安全数字卡规格、一多媒体卡规格、一记忆棒规格、一xD图片卡规格或一CF闪存卡规格。

5.如权利要求1所述的主控制器，其特征在于，该多个外围装置接口另包含有一安全数字输入/输出接口。

6.如权利要求1所述的主控制器，其特征在于，该多个外围装置接口另包含有一串行先进技术附加装置接口。