CN102473152A

CN102473152A - 具有向后及向前兼容性的双接口卡

Info

Publication number: CN102473152A
Application number: CN200980160805XA
Authority: CN
Inventors: Y.平托; A.弗里德曼
Original assignee: SanDisk IL Ltd
Current assignee: Western data Israel Limited
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: EP2465040A1; US8296491B2; TWI479423B; KR101585183B1; TW201106273A; US9898437B2; US20110189866A1; US20130012049A1; US8291144B2; KR20120055553A; WO2011018677A1; US20110040918A1; CN102473152B; US20130013836A1; US9904649B2

Abstract

本发明所提供的技术允许存储卡可根据两个协议(诸如旧型协议及较新协议)来操作，且具有与支持新协议以及其有与旧型主机的向后兼容性的主机一起使用的对应双接口，同时阻止旧型卡与支持新协议但不支持旧型协议的主机一起使用。支持新协议的卡其有与旧型卡类似的形状因子，包括凹痕。支持新类型卡但不支持旧型类型卡的主机包括在附接槽中的机械结构，该机械结构基于卡凹痕可区分卡类型且阻止附接不受支持的卡。

Description

具有向后及向前兼容性的双接口卡

技术领域

此发明一般而言涉及其有不同机械和/或电接口的可移除电子电路卡的使用及结构，尤其是包括大容量可再编程非易失性集成电路存储器的那些可移除电子电路卡的使用及结构。

背景技术

在商业中已根据大量公知的标准来构建包括非易失性存储卡的电子电路卡。存储卡可与个人计算机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、数字静态相机、数字摄像机、可携式音频播放器及其它主机电子装置一起使用以用于储存大量数据。这种卡通常含有可再编程非易失性半导体存储器单元阵列以及控制器，该控制器控制该存储器单元阵列的操作且对接与该卡连接的主机。若干相同类型的卡可在经设计以接纳此类型卡的主机卡槽内互换。然而，众多电子卡标准的发展已创建了在不同程度上彼此不兼容的不同类型卡。根据一个标准制造的卡通常不可用于经设计以与另一标准的卡一起操作的主机。

针对存储卡存在大量标准，这种新标准因为引入新标准而不断演进。例如，一代存储卡可引入比前一代存储卡速度更高的总线。出于市场中的实用性目的，期望通过保持与较旧协议在各级上的向后兼容性来最佳化用户体验，同时用最小挫折以及努力来最小化主机及卡制造商的风险。

发明内容

鉴于前述内容，在此文档中例示且阐述系统及方法的大量实施例以举例说明可能的实施方案。一个实施例是一种非易失性存储卡的实施例，该非易失性存储卡可根据第一协议及第二协议操作，且其通过形成于主机中的用于将存储卡连接至该主机的槽可移除地连接至该主机。该存储卡具有第一组触点，用于根据第一协议物理地及可操作地耦合于存储卡与主机之间。该存储卡也具有第二组触点，用于根据第二协议物理地及可操作地耦合于存储卡与主机之间。该第一组触点与第二组触点相差这些触点中的至少一个触点。该存储卡也包括沿第一边缘的凹痕，该第一边缘正交于该存储卡的第二边缘。当将存储器的第二边缘插入至主机的槽中时，当将存储卡插入至此槽中时，主机可根据第一协议将此存储卡识别为可操作的存储卡，且将其与除凹痕外具有类似形状因子且根据第一协议不可操作的第二类型存储卡区分。

本发明提供了一种数字器具，包括其有可能为矩形的开口的槽结构，以允许通过将具有第一组触点的第一类型存储卡插入至该槽结构内来可移除地连接该第一类型存储卡，以便根据第一协议与该数字器具一起操作。该槽结构具有形成于其中的机械结构，该机械结构可将第一类型存储卡与第二类型存储卡区分，其中该第二类型存储卡其有第二组触点，其中该第一组触点与该第二组触点相差这些触点中的至少一个触点，且该第二类型存储卡可根据该数字器具不支持的第二协议操作而根据第一协议不可操作。该第一类型存储卡及第二类型存储卡除沿该第一类型存储卡的第一边缘的凹痕外具有类似形状因子，该第一边缘与当将存储卡插入至槽内以便连接至数字器具时插入至数字器具内的边缘不同的边缘，由此该机械结构基于该凹痕的缺失来阻止该第二类型存储卡的连接。

本发明的各种方面、优点、特征及实施例包括于下文对本发明实例性实例的说明中，该说明应结合附图共同阅读。针对所并入的申请、文档或诸如此类中任一者与本申请之间存在的术语的定义或用法的任何不一致或冲突的程度，应以本申请的定义或用法为准。

附图说明

图1A及图1B显示具有符合不同工业规范的两组电触点的存储卡的实施例的两个实例；

图2是图1A及图1B的卡中的存储器系统的电子方块图；

圆3例示图1A、图1B及图2具有不同类型的电子设备的卡的使用；

图4A及图4B显示消除将针对一个标准的卡插入另一标准的主机的实例性机械结构；

图5例示具有用于双接口的卡及具有仅插入旧型主机的旧型接口的卡；

图6显示具有双插入路径卡的双接口的实例；

图7是消除将一个卡类型插入第二类型主机的另一实例性机械结构；

图8显示插入至旧型主机内的双适配卡(其有双插入路径)。

具体实施方式

如在背景技术中所述，针对存储卡存在大量标准，这种标准因为引入新标准而不断演进。例如，一代存储卡可引入比前一代存储卡速度更高的总线。这种较新代卡可由基于新一代硬件及新接口引脚输出的基础结构限定。出于市场中的实用性目的，存在使用户体验最佳化，同时通过最小挫折以及努力将主机及卡制造商的风险最小化的动机。此可通过保持与较旧协议在各级上的向后兼容性来完成。假定此向后兼容性对全部侧(主机及卡)并不总是强制性的，那么需要处理不兼容性装置匹配的情形。此外，可发生新主机最初将支持两种接口但在某一过渡周期后将移除对旧型协议支持的支持。尽管更一般而言是适用的，但本发明的各种实施例提供保护卡及主机二者以免形成任一“非法”组合(诸如将旧卡连接至仅支持新卡的主机)的用户友好解决方案。本发明所给出的技术也提供用于使用户决定是使用旧接口还是新接口方法的简单方法。

此种演进过去已发生且已以各种方式得以处理。一种方式使得卡及主机继续支持旧型协议及新协议；但此方式通常限制成本方面优势的最佳化及与新协议的先进技术一起向前发展。另一途径使用适配器作为一个结构与另一个结构之间的中介，诸如(例如)微SD^TM对SD^TM适配器。(例如，适配器在美国专利号5887145中论述，该案以全文引用的方式并入本文中)。再一途径使用可视记号来标记新卡，该可视记号向用户指示卡对适当主机的兼容性或不兼容性。问题是用户通常受各种卡类型的困扰，且可能发生用户将试图将旧卡插入至新主机(特别是在该卡的槽及新卡/旧卡的形状因子在机械方面看上去相似时)。市场上存在各种解决方案，这些解决方案支持其中新卡不能插入旧主机但旧卡可插入新协议主机的情形(例如，MMC-SD情形)，通常通过不同机械尺寸构建的解决方案。下文中正披露的该情形主要关于多接口主机和/或卡，及取决于使用情形消除或允许将卡插入至主机的需要(也即，不应将旧型卡插入至仅支持较新操作模式的新主机)。例如，本文提供的技术可由诸如由JEDEC标准团体或SD协会^TM分别限定的UFS(通用快闪标准)或UHS-II(超高速第二代)标准等标准采用，若且当这种技术与旧型SD^TM标准或SD向后兼容性形状因子卡组合时。

更具体地，本发明所提供的方法可分别使用或组合使用，以在对广泛使用旧型卡的市场引入新存储卡规范的情形中允许更好的用户体验。出于论述的目的，下文将主要使用其中旧型卡微SD(或图及表1中的“μSD”)类型且诸如上文提及的UFS或UHS-II标准的新适配卡(“NEW”)卡具有类似形状因子的实例。为至少针对某一过渡周期支持新协议及旧协议二者，以下卡选择是可能的：

1)旧型卡(微SD)；

2)双适配卡(微SD-NEW)；

3)新适配卡(NEW)；

且以下主机选择是可能的：

1)仅支持旧型接口(SD)

2)支持两个接口(NEW及SD)

3)仅支持新接口(NEW)。

表1显示针对用户的卡插入尝试及功能支持的各种卡、主机匹配器：

卡\主机	旧型	μSD+NEW	NEW
				μSD(旧型)	√	√	X1
μSD-NEW	√	√	√
				NEW卡	X2	√	√

表1：可能的卡-主机匹配

应注意，此论述也适用于其中“NEW”协议仅是较早协议的更新或演进版本(例如，SD的演进版本，诸如UHS-II)的情形；例如，可向现有标准添加额外触点以增加数据转移速率且相应地更新协议。为允许最佳用户体验，所期望的情况将是全部卡将在全部主机中工作(微SD-NEW及SD+NEW主机的情况)，但于实务上(诸如主机及或卡的成本)，此情况通常不在某一(可能长)过渡周期之后发生。因此，需要注意非功能性匹配(在表中由“Xn”标记的那些匹配)的情形且允许针对用户的最佳用户体验。

为解决以上所提及的问题，下列实施例提供多个机械设计方法，这些方法将消除用户进入上述表1的“X”情况的能力。为阻止用户将旧型卡插入至不支持旧型卡的新主机内(表1中的情形X1)，提出机械发明。一般概念是使用机械结构，该机械结构允许新卡或双适配卡与旧型卡区别但保持旧型(实例中的微SD)形状因子物理边缘(允许其插入旧型主机)，且在主机侧具有自动机制，其将在旧卡与新卡或双适配卡的间区分且仅允许双适配卡或新卡全部插入。

为提供与包括其有各种物理及电子信号协议及格式特性的槽或插座的各种类型的主机装置直接连接的可携式非易失性存储器，在符合不同标准及规范的存储卡系统上提供两组或两组以上外部电触点。卡系统的内部存储器(最常见是闪存)可通过这些组触点中仅任一者与适合的信号协议一起操作。所实施的标准较佳是这种将允许系统与各种主机装置直接一起使用的标准。

本文所阐述的实例性存储卡系统利用一组触点与根据一个公开存储卡标准的信号协议(诸如用于微SD卡的标准)及另一组触点与根据另一标准的信号协议。尽管有更广泛的应用，但按这些标准中的下述一者提供用于论述的其体实例将认为是微SD(“μSD”)卡且视为旧型产品。将另一标准认为具有类似形状因子但其有不同的组触点、操作协定或二者的卡。该两组触点可以是分立的或共享触点中的某些触点。在某些情形中，一个组可以是另一组的整个子组。主机或“数字器具”的类型可包括诸如蜂窝电话、PDA、MP3播放器、照相机、个人计算机、笔记本计算机等实例。另外，尽管本发明论述针对两个不同协议，但该论述可延伸至其它数量的多个协议。

图1A及1B显示双适配卡的两个实例。在该两个情形中，存储卡系统的形式基于添加有第二组触点的标准一元存储卡。新标准卡及旧型标准卡二者具有类似形状因子，其中形状因子物理边缘是相同的(此实例中的微SD卡)，但有细微不同，如下文所阐述。

参照图1A，此显示存储卡101的实例性实施例，该存储卡的物理形状因子其有与个标准相同的边缘(在此实例中，微SD卡)，但具有形成于其侧内的额外凹痕135。根据微SD存储卡规范，提供8个电触点111-118及额外8个触点121-128。在新标准中，可使用两个触点组的全部或某些子组来达成根据对应协议的操作。如下文将阐述，主机可使用凹痕135将双适配卡或仅其有新接口的卡与旧型卡区分。在诸如卡101的配置中，其中将卡沿同一边缘插入至主机内且两个接口共享这些触点中的至少某些触点，此机制可尤其有助于主机与具有正确协议的卡接合。

图1B显示针对双适配卡的另一实例性实施例。在此实施例中，卡101′的物理形状因子也其有与微SD卡的边缘相同的边缘及与微SD标准相同的触点111-118。根据不同协议使用该组额外触点141-150。图1B提供实例，其中针对根据该额外协议的接合，将该卡以其右侧及沿底部边缘的对应凹痕135′插入一主机内。在图1A及1B二者中，具有凹痕侧及当使用凹痕时插入至主机内的侧被显示为正交的，尽管可使用其它角度。

图2的电子方块图通常显示图1A及1B的卡101或101′的结构中的电子系统的可能实例。可通过控制器电路203从微SD卡触点111-118存取闪存201。第二组触点(111-118或141-150)系通过接口电路205连接至控制器203。另一选择余，可替代电路203及205使用单控制器提供两个信号协议，或也可针对触点111-118包括额外的单独接口。倘若提供一组或多组额外触点，则为将该(些)组额外触点与该(些)额外标准的信号协议对接做好准备。

通过使用两个接口，图1A、1B及2所得的存储器系统可与多种类型的主机装置一起使用。此例示于图3中。主机及卡可以是上文相对于表1所阐释的任一类型。将诸如101或101′的双适配卡或单适配卡的卡插入至诸如PDA301或笔记本计算机303等的主机数字器具的存储卡槽内。通过使用凹痕135、135′及下文相对于图4或图7所阐述的主机中的结构的种类，可避免表1中的不期望情形。

卡结构及主机的更多细节(包括可并入本文的大量方面)被提供在美国专利第7305535号及第7364090号中，这些专利以全文引用方式并入本文中。而且，应注意，尽管本论述是基于具有基于微SD标准的形状因子的装置的实例，但将此装置视为旧型装置，此仅作为一个实例，且本发明提供的技术更具一般通用性。例如，其它实施例可基于作为“旧型”标准的实例的(非微)SD卡及其有类似形状因子但具有(例如)随其它标准而添加的额外触点的卡。

图4A显示在主机侧的此种解决方案的一个实例，其通过引入消除将旧型微SD卡插入及接合(在此实例中)至支持NEW标准而非旧型标准的主机内的机械结构来处理表1中的“X1”情形。图4A显示仅支持NEW接口/协议的主机之槽结构420的内侧。该槽内的机械结构421允许符合NEW标准，其中允许接合双适配卡或仅单NEW接口，而不允许接合旧型卡。槽本身的开口可具有此类槽常见的典型矩形或大致矩形形状的开口，尽管可使用其它配置。在左边，微SD-NEW卡101具有双接口支持(基于其中针对NEW接口支持添加第二列的卡)。机械结构421的下端(如图中所导向)移动至卡101的凹痕内。结构421以翘翘板的方式配置，以便在下端移动至卡101上的凹痕内时，杆臂在中间枢轴点上摇摆以使得结构421的上端向外移动，允许卡接合至主机。形状因子中的已有小改变允许NEW主机中的机械机构421将该卡辨识为支持NEW接口/协议。如图4A的右侧上所显示，针对旧型卡401，当其缺失凹痕时，机械结构421阻止卡401接合于槽420中。图4B显示没有卡的主机的槽结构420。在此实例性实施例中，机械机构421显示为将适合诸如101的卡的凹痕的第一组件423制成。然后，组件425将在没有凹痕的情形下阻挡卡接合，或向外移动以当连接杆或连接梁429在枢轴427上枢转时允许卡接合。结构421的这种各种组件可由塑料、金属或其它材料形成，且(尽管出于解释说明的目的单独编号)可形成为单件或随后连接的多件。例如，423、525及429的全部可由单件塑料形成，或425及423可附接至更坚硬的金属429。

对卡的形状因子及对主机侧的机械结构的改变二者皆易于实施且并不影响将双适配卡插入至旧型(也即，微SD)主机内。如于图5中所显示，此主机的槽520将接纳与旧型微SD卡410(在右边)相同的双适配卡101(在左边)。

图6显示针对具有图1A的双插入路径(但指示不同插入路径)的双适配卡101′的实施例。触点111-118是一个接口(于此处，“旧型”微SD接口)的触点，而触点141-150是另一接口的触点。(应注意，如上文，NEW接口引脚输出及位置仅一实例。)图6使用同一微SD物理形状因子来例示，其中该形状因子包括旧型接口及新接口二者，但针对两个协议其有两个不同插入路径。针对微SD插入路径(如针对旧型卡所限定)使用“窄”卡侧，且针对新NEW接口用途使用“宽”卡侧。凹痕135′也沿与插入至用于接合的槽内的边缘正交的侧。此结构允许在表1的全部3种类型的主机中使用同一微SD卡。

NEW主机可具有更宽的槽，其将提供额外、可视的指示，以便用户不将旧卡插入这种槽中。另外，在其中主机及卡二者皆支持两个协议(新协议及旧协议)的情形中，用户能够通过插入该卡的方向来选择将要使用的协议方法。图7显示与上文提及的此类型的双插入路径卡所使用的机械解决方案相同的机械解决方案的实例。

参照图7，此例示用于清除一微SD卡410以其“宽”侧插入及接合至NEW主机的槽720内的另一实施例。如左边所显示，当插入双适配卡101′(或单接口NEW卡)时，机械结构721′的一端移动至凹痕135内，以使得另一端移动至该侧。然后卡110′可使用触点141-150与主机接合。如右侧所显示，缺失凹痕135及机械结构721的旧型卡410将阻止卡的接合。在此配置下，意在支持两个协议(微SD及NEW)的主机将需要其有以两个插入路径(用于NEW模式的宽路径及用于SD模式的窄路径)接纳卡的能力。所给出的微SD-NEW设计仍对旧型微SD主机其有向后兼容性，且将被插入并起到与规则的微SD卡相同的功能。此显示于图8中，当双适配卡1101(在左边)及旧型卡410(在右边)二者皆可插入旧型微SD主机的槽720中时。

以上技术基于用于“旧型”卡-主机匹配的机械及视觉预防/警示。处理此不兼容性的另一互补途径可通过卡插入/移除的电检测并尝试使用相关协议(旧的或新的)来初始化该卡。该概念如下：两种类型的卡(旧的及新的)皆可物理地插入旧/新主机。假定旧型主机针对卡检测使用电方法(电闭关或专属垫(其有如在SD卡规范中所建议的上拉/下拉电阻器))，这些新主机(包括意在仅支持新接口的未来主机)可使用此类电方法。(注意，出于额外的保险目的，此电方法可用于与机械技术组合。)

在任一卡类型插入之后，主机将通过所给出的电方法来检测该插入，在卡插入检测之后，主机将尝试使用这些协议。旧协议或新协议中的任一者初始化该卡。一旦未匹配卡-主机，则该主机将不能够初始化该卡。倘若此情形发生，则该主机将能够通知用户(通过可用GUI)已将不兼容卡插入该主机。以此方式，用户将自动地得到确认卡插入及其不兼容性的反馈。有关自动协议选择机制的某些细节被阐述在美国专利第7360003号中，该案以全文引用方式并入本文中。

如以上所阐述，提供大量方面。根据这种方面之一者，提供一种方法用于提供在所支持的功能性下阻止新/旧卡类型与新/旧主机之间的非法/不支持匹配的能力。在另一方面中，此也将涵盖其中旧卡不受不支持旧卡的新主机支持、但将受支持旧卡的新主机支持的情形。其它方面包括使用机械、自动机制实施此情形。在一组实施例中，一种方法是由卡(新/旧)所插入(经由宽边缘或窄边缘)的插入路径支持的方法。每一路径专用于不同类型的协议，一种方法也为用户提供通过使用至同一卡的不同插入路径而在新协议或旧协议之间选择。这种技术允许在针对从低成本存储卡过渡至新标准的市场需要与用户对旧型卡标准的兼容性体验需要之间的良好折衷。当前发明保护免受任一非法/不支持的插入，且也提供一种允许用户通过其插入卡的方式来选择有效接口的方法。

尽管已在本发明的多个实例性实施例及其变化形式中阐述前述方面，但应理解，所附权利要求的范围并不限于此，且所主张的发明有权在随附权利要求范围的整个范围内受到保护。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种非易失性存储卡，其可根据第一协议及根据第二协议操作，且可通过主机中的槽可移除地连接至该主机，该存储卡具有：

第一组触点，其用于将该存储卡连接至该存储卡可使用该第一协议与其通信的主机；

第二组触点，其用于将该存储卡连接至该存储卡可使用该第二协议与其通信的该主机，其中该第一组触点与第二组触点相差这些触点中的至少一者；

该存储卡的第一边缘及第二边缘，该第一边缘具有凹痕，这些边缘限定其间的角度；且

其中该存储卡的第一边缘中的该凹痕适于在将该存储卡插入至该槽内且第二边缘引入至其中时向该主机识别该存储卡可根据该第一协议操作，以使得该主机能够将此存储卡与除该凹痕外具有类似形状因子且根据该第一协议不可操作的第二存储卡区分。

2.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该第一边缘基本正交于该第二边缘。

3.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该槽大致矩形或适合该存储卡的物理形状的其它形式。

4.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该存储卡的形状因子允许通过使用该第二组触点连接至仅支持该第二协议的主机。

5.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该第一组触点及第二组触点是分立的。

6.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该第一组触点及第二组触点共享一个或多个触点。

7.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该第一组触点及第二组触点之一者是该第一组触点及该第二组触点中的另一者的子组。

8.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该主机可操作以使用该第一协议及第二协议中的仅该第一协议与该存储卡通信。

9.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该第二类型具有该第二组触点，但并非也不在该第二组中的该第一组的那些触点。

10.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该存储卡的第二边缘插入至连接至主机的第一主机槽内以用于根据该第一协议的操作，且该存储卡的不同于该第二边缘的边缘插入至连接至主机的第二主机槽以用于根据该第二协议的操作。

11.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该形状因子是微SD卡的形状因子。

12.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该形状因子是SD卡的形状因子。

13.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该第二协议是微SD卡协议。

14.如权利要求1的非易失性存储卡，其中该第一协议是该第二协议的更新版本。

15.一种数字器具，其包括具有槽开口的槽结构，以允许具有第一组触点的第一类型存储卡通过插入至该槽结构中而被可移除地连接，从而根据第一协议与该数字器具一起操作，

该槽结构形成有可将该第一类型存储卡与第二类型存储卡区分的机械结构，

该第二类型存储卡具有第二组触点，其中该第一组触点与第二组触点相差这些触点中的至少一个触点，该第二类型存储卡可根据不受该数字器具支持的第二协议操作且根据该第一协议不可操作，且

该第一类型存储卡及第二类型存储卡除沿该第一类型存储卡的第一边缘的凹痕外具有类似形状因子，

该第一边缘不同于当将该存储卡插入至用于连接至该数字器具的该槽内时插入至该数字器具内的该第一类型存储卡的第二边缘，这些边缘限定其间的角度，由此该机械结构基于该凹痕的欠缺而阻止该第二类型存储器的该连接。

16.如权利要求15的数字器具，其中该第一边缘大致正交于该第二边缘。

17.如权利要求15的数字器具，其中该槽是大致矩形或适合该存储卡的物理形状的其它形式。

18.如权利要求15的数字器具，其中该第一类型存储卡也具有该第二组触点，该第一类型存储卡及第二类型存储卡可根据第二协议操作。

19.如权利要求15的数字器具，其中该第二协议是微SD卡协议。

20.如权利要求15的数字器具，其中该第一组触点与第二组触点是分立的。

21.如权利要求15的数字器具，其中该第一组触点与第二组触点共享一个或多个触点。

22.如权利要求15的数字器具，其中该第一组触点及第二组触点之一者是该第一组触点及第二组触点中的另一者的子组。

23.如权利要求14的数字器具，其中该存储卡的形状因子具有微SD卡的物理边缘。

24.如权利要求15的数字器具，其中该存储卡的形状因子具有SD卡的物理边缘。

25.如权利要求15的数字器具，其中该第一协议是该第二协议的更新版本。

Claims

19.如权利要求H.2的数字器具，其中该第二协议是微SD卡协议。