CN101840528A - 一种增加协处理器的微型安全数字卡 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增加协处理器的微型安全数字卡(Micro SD卡)，其与标准的微型安全数字卡外形完全相同并具有闪存块，所述增加协处理器的Micro SD卡包括呈片状主体部，主体部具有上表面与底面，主体部内部设有控制器，所述主体部底面设有存储数据接口可使所述增加协处理器的Micro SD卡连接至标准SD卡转换器或者直接连接至手机或数码相机等具有标准的MicroSD卡槽的终端，其中，主体部上表面向底面开设有至少一个协处理器IC插槽，该IC接口线路与所述控制器相连接，所述协处理器芯片IC插槽可插入不同应用功能的协处理器芯片，并直接或者通过标准SD卡转换器插入于终端，以此提高终端的运算能力。

Description

一种增加协处理器的微型安全数字卡

技术领域

本发明涉及一种微型安全数字卡(Micro SD卡)，尤其是一种增加协处理器的微型安全数字卡，其可插入不同应用功能的协处理器芯片。

背景技术

在目前名目繁多的数字存储卡中，安全数字储存卡，简称SD卡的性能最引人注目，该卡由日本东芝、松下与SanDisk联合推出，其数据传送和物理规范，都是由多媒体存储卡，简称MMC卡升级发展而来，该卡包括封装外壳、标准能用九针接口、长32mm×宽24mm×厚2.1mm的外型尺寸以及内部的控制器CPU、控制接口电路、接口驱动电路、电源管理电路、存储介质和数据总线。Mini SD由松下和SanDisk共同开发，Mini SD卡比目前主流的普通SD卡(如DC或DV上使用的SD卡)，在外形上更加小巧，重量仅有3克左右，体积只有21.5x20x1.4mm，比普通SD卡足足节省了60％的空间。它可以让数码设备的节约更多空间。从而生产出更小的手机、DV等数码产品。在存储容量上，MiniSD卡也丝毫不差，从32MB到1GB各种规格一应俱全，甚至几G都有。

为了方便更多使用者能在不同存储卡中转换使用Mini SD，SanDisk还特意推出了SD转换器，可与现在使用SD卡的DC、PDA和MP3共同使用。Mini SD只有普通SD卡37％的大小，但是却拥有与其一样的读写效能与大容量，并与标准SD卡完全兼容，通过SD转换器还可当作一般SD卡使用。

随着消费数码产品的功能越来越大，用户对大容量存储卡的需求也日益增长，目前的512M、1GB等容量已经在逐渐普及，未来还会成倍往上增长。MINI SD卡支持平均读写演算法(wear leveling algorithms)，自动错误更正(ECC)等多种功能，使得MINI SD卡在使用寿命上更长，功耗更低。目前市面上的MINI SD卡都支持SD Card(搭配转换器，如左图)标准界面，在原有的SD卡设备上使用Mini SD卡变得非常方便，为MINI SD卡的迅速普及铺平了道路。

T-Flash卡，全名：TransFLash，又称作为：微型安全数字卡(Micro SD卡)由摩托罗拉与SANDISK共同研发，在2004年推出。是一种超小型卡(11*15*1MM)，约为SD卡的1/4，可以算目前最小的储存卡了。TF卡可经SD卡转换器后，当SD卡使用。利用适配器可以在使用SD作为存储介质的设备上使用。TransFlash主要是为照相手机拍摄大幅图像以及能够下载较大的视频片段而开发研制的。TransFlash卡可以用来储存个人数据，例如数字照片、MP3、游戏及用于手机的应用和个人数据等，还内设置版权保护管理系统，让下载的音乐、影像及游戏受保护；未来推出的新型TransFlash还备有加密功能，保护个人数据、财政纪录及健康医疗文件。体积小巧的TransFlash让制造商无须顾虑电话体积即可采用此设计，而另一项弹性运用是可以让供货商在交货前随时按客户不同需求做替换，这个优点是嵌入式闪存所没有的。

以上无论是MMC卡、SD卡、Mini SD卡还是Micro SD卡其满足的功能都是存储数据，另一方面，许多具有标准SD卡插槽的中低端的非智能手机，其数据运算能力较低，而扩展卡也只是单纯地提高手机的贮存容量。随着手机成为现代人随身通讯工具，其信息处理需求也日渐凸显，对大量的用户来讲，直接去新购智能手机仍然存在成本费用问题，而且淘汰原来的非智能手机也会造成浪费。在社会上整体手机的保有量中，智能手机仍然只占一个很小的比例，不到15％。就是智能手机，其数据运算能力仍然差别很大。因此能否通过扩展的方式让手机也增加运算能力，是一个需要解决的问题。但目前的手机都基本上没有设计增加数据处理芯片扩展功能，无法通过像PC主板一样增加扩展卡的方式扩充手机的数据处理功能。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种微型安全数字卡，尤其是一种增加协处理器的微型安全数字卡，其可插入不同应用功能的协处理器芯片，将其插入终端使用不仅具有存储功能还具有芯片数据运算功能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种增加协处理器的微型安全数字卡(Micro SD卡)，其与标准的微型安全数字卡外形完全相同并具有闪存块，可将其插入标准SD卡转换器内转换为SD卡使用，标准SD卡转换器设有插卡槽和终端数据接口，终端数据接口使标准SD卡转换器连接至各种具有标准SD卡槽的终端，标准SD卡转换器的卡插槽中有转换器数据接口，所述增加协处理器的Micro SD卡包括呈片状主体部，主体部具有上表面与底面，主体部内部设有控制器，所述主体部底面设有存储数据接口可与所述的转换器数据接口相导接，所述存储数据接口可使所述增加处理器的Micro SD卡连接至标准SD卡转换器再连接至标准的SD卡槽的终端或者直接连接至具有标准的Micro SD卡槽的终端，其中，所述主体部上表面向底面开设有至少一个协处理器IC插槽，该IC接口线路与所述控制器相连接，所述协处理器芯片IC插槽可插入不同应用功能的协处理器芯片，并直接或者通过标准SD卡转换器插入于终端，以此提高终端的运算能力。

进一步地，所述增加协处理器的微型安全数字卡主要使用于具有标准SD插槽的中低端手机终端上，所述不同应用功能的协处理器芯片提供良好兼容性，不需要改变手机本身的硬件、驱动及操作系统；适配各种不同的软硬件环境，大幅度提升中低端手机的计算能力。

所述协处理器芯片为片上系统(SoC)封装有各种程序，其分不可擦写区与可擦写区，所述各种程序包括计算程序、控制程序的固定应用程序和可升级程序，在协处理器芯片初始化时，将固定应用程序固化于不可擦写区，可擦写区的可升级程序将存入所述闪存块中，通过下载新程序来更新，实现软件的升级及数据下载，所述的协处理器芯片包括只读存储器和随机存储器，主要用来存储协处理器芯片运作所需要的数据，所述计算程序为协处理器芯片对数据运算的程序，所述控制程序包括通信方式控制协议和协处理器芯片工作模式控制程序，通讯模式控制协议可使手机与TF卡之间的通信模式从标准SD卡的基于块的通信方式转变为输入输出的通信方式。

所述协处理器芯片初始化时，先下载专门适用于中低端手机的引导程序，在手机端启动引导程序后，协处理器芯片开始进行初始化过程。

所述协处理器芯片还包含视频解码模块，协处理器芯片协助手机CPU处理视频流解码工作，所述工作模式控制程序可以控制协处理器的工作模式，视频流解码模式下，视频流经过手机所述标准SD卡转换器主控总线传输到解码器，由解码器进行音频和视频的解码，再经过标准SD卡转换器主控总线上传到手机；存储卡模式，在这种工作模式下整个系统就是一张微型安全数字卡，手机可以正常访问TF卡并进行存储读写功能；待机模式，在这种工作模式下，除了部分功能单元工作以监视手机主控外，整个系统处于深度睡眠模式，降低手机的待机功耗和漏电流。

所述的芯片插槽可插入的协处理器芯片为射频识别RFID芯片，插入射频识别RFID芯片时，读写距离控制在50mm以内，将插入有射频识别RFID芯片的增加协处理器的微型安全数字卡先装入标准SD卡转换器中，再装入具有标准SD插槽的手机中，可以通过手机作为电子门票而通过门禁控制，或者将手机用作电子卡在通过道路收费站时自动交费，所述射频识别RFID芯片采用的天线类型为近场天线，频段为HF段RFID的线圈天线谐振工作频率为13.56MHz，标签所需的能量都是通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得，工作方式为电感耦合。

进一步地，所述的协处理器芯片为移动数字证书芯片，将插入有移动数字证书芯片的增加协处理器的微型安全数字卡先装入标准SD卡转换器中，再装入具有标准SD插槽的手机中，可以将手机作为电子智能钥匙连接到电脑登录用户系统。

本发明的有益效果在于，使用本发明，协处理器芯片IC插槽可插入不同应用功能的协处理器芯片，不需要改变手机本身的硬件、驱动及操作系统，将其插入终端使用不仅具有存储功能还具有芯片数据运算功能，用户只需购买成本很低增加协处理器的微型安全数字卡，就可以享受到智能手机的运算速度和效果，相对于购买高端智能手机，大大降低了成本。

附图说明

图1为本发明实施例增加协处理器的微型安全数字卡与标准SD卡转换器的示意图；

图2为本发明实施例增加协处理器的微型安全数字卡硬件架构方框示意图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明具体实施。

图1为本发明实施例增加协处理器的微型安全数字卡20与标准SD卡转换器10的示意图：标准SD卡转换器10与SD卡(未图示)外形尺寸完全相同，体积为24mm×32mm×2.1mm，标准SD卡转换器10主由大致成片状的主体部构成主体部由上壳体、下底座以及位于上壳体、下底座之间的连接电路组成，主体部的一侧边上开设有TF卡插槽101和终端数据接口102，卡插槽101中有转换器数据接口，可以插入标准的TF(TransFlash卡，也称作Micro SD卡或微型SD卡)卡(未图示)，终端数据接口102使标准SD卡转换器10连接至各种具有标准SD卡槽的终端。

本发明增加协处理器的微型安全数字卡20与标准的TF卡具有完全相同的外形，其尺寸为：11mm×15mm×1mm，约为SD卡的1/4，可以算是目前最小的储存卡。所述微型安全数字卡20可经过标准SD卡转换器10后，当SD卡使用，其包括呈片状主体部，主体部具有上表面与底面，主体部内部设有控制器，所述主体部底面设有存储数据接口可与所述的标准SD转换器数据接口相导接，所述存储数据接口可使所述增加处理器的Micro SD卡20连接至标准SD卡转换器10再连接至标准的SD卡槽的终端或者直接连接至具有标准的Micro SD卡槽的终端，所述主体部上表面向底面开设有至少一个协处理器IC插槽201，协处理器插槽201内包含若干导电端子，可插入相应功能的协处理器与导电端子相互导接，其中，协处理器插槽201电路连接至控制器。

图2示出了本发明实施例增加协处理器的微型安全数字卡硬件架构方框示意图，增加协处理器的微型安全数字卡主要由存储数据接口、控制器及协处理器芯片组成，其中存储数据接口用于连接至具有标准SD转换器或者直接连接至具有标准Micro SD插槽的终端，例如手机等终端。首先说明的是通过标准SD卡转换器应用本发明的增加协处理器的微型安全数字卡的工作原理：终端本身具终端CPU用于处理数据，但终端CPU处理数据能力较低；控制器主要用于调用微型安全数字卡的闪存块内的存储数据以及分配需要处理的数据至协处理器；协处理器在发出数据调用指令后，先通过控制器向标准SD卡转换器发出指令，再由标准SD卡转换器向终端CPU调用数据进行处理，即协助终端CPU共同进行数据运算，标准SD卡转换器成为协处理器与终端CPU间的数据输入输出接口，协处理器芯片包括只读存储器和随机存储器，主要用来存储协处理器芯片运作所需要的数据；另外说明的是直接将本发明的增加协处理器的微型安全数字卡插至具有标准Micro SD插槽的终端上的工作原理：具有标准Micro SD插槽的终端一般为智能终端，其运算速度一般很快，但在增加协处理器芯片后，可以使其运算速度变得更快，此时控制器主要用于调用TF卡内的存储数据以及分配需要处理的数据至协处理器，协处理器可发出数据调用指令后，通过控制器向终端CPU调用数据行处理，即协助终端CPU共同进行数据运算，接口连接器成为协处理器与终端CPU间的数据输入输出接口，协处理器芯片包括只读存储器和随机存储器，主要用来存储协处理器芯片运作所需要的数据。

改进的SD卡转换器可装入标准TF卡与不同应用功能的协处理器芯片，本发明实施例中主要将应用于具有标准SD插槽的中低端手机上，所述不同应用功能的协处理器芯片提供良好兼容性，不需要改变手机本身的硬件、驱动及操作系统；适配各种不同的软硬件环境，大幅度提升中低端手机的计算能力。

协处理器芯片为片上系统(SoC)封装有各种程序，其分不可擦写区与可擦写区，各种程序包括计算程序、控制程序的固定应用程序和可升级程序，在协处理器芯片初始化时，芯片初始化的过程为将协处理器芯片首次插入终端正常通电后，协处理器将自行将固定应用程序固化于不可擦写区，可擦写区的可升级程序将存入闪存块中，可随时实现软件的升级及数据下载，芯片初始化的过程也可以用户在在终端只需要下载一个专门适用于中低端小型引导程序即可。以上所说的计算程序为协处理器芯片对数据运算的程序，控制程序包括通信方式控制协议和协处理器芯片工作模式控制程序和数据调用协议，通讯模式控制协议可使手机与增加协处理芯片的Micro SD卡之间的通信模式从标准SD卡的基于块的通信方式转变为输入输出的通信方式，由于目前市场上的手机配备的SD接口，普遍不支持SD/IO模式，不具备外接扩展设备的能力。而常规SD存储规范不能用于IO扩展，不能用于实时的流式通信，只能用于块数据的读取。在这个问题上，我们提出方案“在终端不需修改驱动，以文件界面访问些处理器，以标准SD存储协议模拟流式IO(输入输出)通信”，目前已经能够实现。

在本发明的第一个实施方式中，协处理器芯片为包含视频解码模块的一种多媒体处理器，协处理器芯片协助手机CPU处理视频流解码工作，此时工作模式控制程序可以控制多媒体处理器的工作模式，视频流解码模式下，视频流经过手机所述标准SD卡转换器主控总线传输到解码器，由解码器进行音频和视频的解码，再经标准SD卡转换器主控总线上传到手机；存储卡模式，在这种工作模式下整个系统就是一张微型安全数字卡，手机可以正常访问闪存块并进行存储读写功能；待机模式，在这种工作模式下，除了部分功能单元工作以监视手机主控外，整个系统处于深度睡眠模式，降低手机的待机功耗和漏电流。

在本发明的第二个实施方式中，芯片插槽可插入的协处理器芯片还可以是射频识别RFID芯片，即射频识别，俗称电子标签，RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体，系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成，天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的装置，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。当前的RFID系统主要集中在LF、HF、UHF(860-960MHz)和微波频段，不同工作频段的RFID系统天线的原理和设计有着根本上的不同。RFID天线的增益和阻抗特性会对RFID系统的作用距离等产生影响，RFID系统的工作频段反过来对天线尺寸以及辐射损耗有一定要求。所以RFID天线设计的好坏关系到整个RFID系统的成功与否。插入射频识别RFID芯片时，读写距离控制在50mm以内，将插入有射频识别RFID芯片的增加协处理器的微型安全数字卡先装入标准SD卡转换器中，再装入具有标准SD插槽的手机中，可以通过手机作为电子门票而通过门禁控制(即电子标签)，或者将手机用作电子卡在通过道路收费站时自动交费。射频识别RFID芯片采用的天线类型为近场天线，频段为HF段RFID的线圈天线谐振工作频率为13.56MHz，标签所需的能量都是通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得，工作方式为电感耦合。

在本发明的第三个实施方式中，芯片插槽可插入的协处理器芯片为移动数字证书芯片，将插入有移动数字证书芯片的增加协处理器的微型安全数字卡先装入标准SD卡转换器中，再装入具有标准SD插槽的手机中，可以将手机作为电子智能钥匙连接到电脑登录用户系统，例如登录游戏或者帐户系统等，普通的移动数字证书外观类似日常储存电脑数据用的U盘，但其真正功能却不是储存数据，而是因为网络信息时代人们对与个人身份相关的信息安全意识在逐步加强，为了使电脑数据具有加解密和口令安全存储等功能，研发出的具有类似于生活中钥匙功能的小U盘，解决了人们加强信息安全管理的需要。它采用USB接口，外形小巧，便于携带，适用于系统安全登录、软件防盗版、信息加密等应用领域。相对于普通的移动数字证书，手机具有用户随时随地携带，不易丢失的特性，将插入有移动数字证书芯片的手机作为书字证书的带来的方便是显而易见的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种增加协处理器的微型安全数字卡(Micro SD卡)，其与标准的微型安全数字卡外形完全相同并具有闪存块，可将其插入标准SD卡转换器内转换为SD卡使用，标准SD卡转换器设有插卡槽和终端数据接口，终端数据接口使标准SD卡转换器连接至各种具有标准SD卡槽的终端，标准SD卡转换器的卡插槽中有转换器数据接口，所述增加协处理器的Micro SD卡包括呈片状主体部，主体部具有上表面与底面，主体部内部设有控制器，所述主体部底面设有存储数据接口可与所述的转换器数据接口相导接，所述存储数据接口可使所述增加处理器的Micro SD卡连接至标准SD卡转换器再连接至标准的SD卡槽的终端或者直接连接至具有标准的Micro SD卡槽的终端，其特征在于，所述主体部上表面向底面开设有至少一个协处理器IC插槽，该IC接口线路与所述控制器相连接，所述协处理器芯片IC插槽可插入不同应用功能的协处理器芯片，并直接或者通过标准SD卡转换器插入于终端，以此提高终端的运算能力。

2.如权利要求1所述的增加协处理器的微型安全数字卡，其特征在于，所述增加协处理器的微型安全数字卡主要使用于具有标准SD插槽的中低端手机终端上，所述不同应用功能的协处理器芯片提供良好兼容性，不需要改变手机本身的硬件、驱动及操作系统；适配各种不同的软硬件环境，大幅度提升中低端手机的计算能力。

3.如权利要求2所述的增加协处理器的微型安全数字卡，其特征在于，所述协处理器芯片为片上系统(SoC)封装有各种程序，其分不可擦写区与可擦写区，所述各种程序包括计算程序、控制程序的固定应用程序和可升级程序，在协处理器芯片初始化时，将固定应用程序固化于不可擦写区，可擦写区的可升级程序将存入所述闪存块中，通过下载新程序来更新，实现软件的升级及数据下载，所述的协处理器芯片包括只读存储器和随机存储器，主要用来存储协处理器芯片运作所需要的数据，所述计算程序为协处理器芯片对数据运算的程序，所述控制程序包括通信方式控制协议和协处理器芯片工作模式控制程序，通讯模式控制协议可使手机与TF卡之间的通信模式从标准SD卡的基于块的通信方式转变为输入输出的通信方式。

4.如权利要求3所述的增加协处理器的微型安全数字卡，其特征在于，所述协处理器芯片初始化时，先下载专门适用于中低端手机的引导程序，在手机端启动引导程序后，协处理器芯片开始进行初始化过程。

5.如权利要求4所述的增加协处理器的微型安全数字卡，其特征在于，所述协处理器芯片还包含视频解码模块，协处理器芯片协助手机CPU处理视频流解码工作，所述工作模式控制程序可以控制协处理器的工作模式，视频流解码模式下，视频流经过手机所述标准SD卡转换器主控总线传输到解码器，由解码器进行音频和视频的解码，再经过标准SD卡转换器主控总线上传到手机；存储卡模式，在这种工作模式下整个系统就是一张微型安全数字卡，手机可以正常访问闪存块并进行存储读写功能；待机模式，在这种工作模式下，除了部分功能单元工作以监视手机主控外，整个系统处于深度睡眠模式，降低手机的待机功耗和漏电流。

6.如权利要求1所述的增加协处理器的微型安全数字卡，其特征在于，所述的芯片插槽可插入的协处理器芯片为射频识别RFID芯片。

7.如权利要求7所述的增加协处理器的微型安全数字卡，其特征在于，插入射频识别RFID芯片时，读写距离控制在50mm以内，将插入有射频识别RFID芯片的增加协处理器的微型安全数字卡先装入标准SD卡转换器中，再装入具有标准SD插槽的手机中，可以通过手机作为电子门票而通过门禁控制，或者将手机用作电子卡在通过道路收费站时自动交费。

8.如权利要求8所述的增加协处理器的微型安全数字卡，其特征在于，所述射频识别RFID芯片采用的天线类型为近场天线，频段为HF段RFID的线圈天线谐振工作频率为13.56MHz，标签所需的能量都是通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得，工作方式为电感耦合。

9.如权利要求7所述的增加协处理器的微型安全数字卡，其特征在于，所述的协处理器芯片为移动数字证书芯片，将插入有移动数字证书芯片的增加协处理器的微型安全数字卡先装入标准SD卡转换器中，再装入具有标准SD插槽的手机中，可以将手机作为电子智能钥匙连接到电脑登录用户系统。

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