CN102945216A - 无线数据存储装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线数据存储装置，包括无线传输单元、数据存储控制单元和数据存储单元；其中，无线传输单元用于建立装置与外部数据处理系统之间的连接及数据通道；无线传输单元包括：无线接收器、无线发射器和协议处理单元，协议处理单元用于解析来自外部数据处理系统的数据包；数据存储单元用于存储数据以实现外部数据处理系统的外存储功能；数据存储控制单元用于与无线传输单元进行通讯并控制数据存储单元的读写操作；数据存储控制单元包括与无线传输单元交换数据的第一接口、与数据存储单元通信的第二接口；装置还包括与外部数据处理系统交换数据的系统接口单元，以及，与数据存储控制单元相连的识别码单元，用于验证识别码。
Description
本申请是2004年2月27号提交中国专利局、申请号为200410007542.8发明名称为“无线数据存储装置及方法”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及数据信息的传输及处理，尤其是涉及一种数据处理系统的外存储装置及方法。
背景技术
电脑等各类数据处理系统均采用各种外存储设备以保存大容量的数据、扩展系统的处理能力、备份重要文件和/或共享数据。随着信息技术的发展，目前已有软盘、可移动硬盘、MO、CD-RW、ZIP盘以及FLASH(闪存)存储设备等产品面世。
但是，现有的外存储设备均具有一定的缺陷。其中，软盘的容量较小，已无法适应目前大量的图形数据、音频数据的存储和交换；而且，软盘在操作时需要采用具有机械动作配合的软盘驱动器，从而产生速度慢、能耗高和可靠性相对较差的缺点。可移动硬盘容易损坏，而MO、CD-RW、ZIP盘等均需要额外的驱动设备支持，体积较大，价格也比较贵。
FLASH存储设备采用闪存介质，具有体积小、重量轻、便携、安全可靠、等优点，代表了存储设备的一种主要发展趋势。
FLASH存储设备包括USB(通用串行总线)闪存盘和各种FLASH移动存储卡(如压缩闪存卡(CompactFlash卡)、小型智能介质存储卡(SmartFlash卡)、多媒体卡(Multimedia Card)、安全数字卡(Secure Digital Card)和记忆棒(Memory Stick)等)。
其中，FLASH移动存储卡目前广泛应用于数码相机、MP3播放器等消费类电子产品，缺点在于：首先，都需要电子产品提供一些硬件接口才能完成数据的存取，而硬件接口的增加将占用电子产品的空间，增加其成本；其次，无法直接与电脑交换数据，需要通过专门的读卡器与电脑交换数据，使用复杂且增加额外的开支，并且读卡器通常难以兼容所有的移动存储卡；另外，读卡器的使用对于对便携性要求较高的人士而言也较为不便。
现有技术的USB闪存盘采用通用串行总线接口作为与电脑交换数据的接口，可直接与电脑交换数据，但是其同样具有缺陷：首先，具有对外部设备硬件的依赖性，即如果某数据处理系统需要采用USB闪存盘作为外存储设备，则在外存储设备较多时必须配备USB接口，对于小型的无线便携设备来说，将导致占据过多空间且增加成本；其次，USB闪存盘在使用便利性方面还有待于提升，因为在使用USB闪存盘时总还不能避免频繁插拔，而不规范的操作很可能破坏USB闪存盘内的数据甚至影响到USB闪存盘硬件。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种无线数据存储装置及方法，其可以利用数据处理系统的无线资源，节约数据处理系统的空间且降低成本。
为此，本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种无线数据存储装置，该装置包括：无线传输单元、数据存储控制单元和数据存储单元；其中，所述无线传输单元用于建立所述装置与外部数据处理系统之间的连接及数据通道；所述无线传输单元包括：无线接收器、无线发射器和协议处理单元，所述协议处理单元用于解析来自外部数据处理系统的数据包；所述数据存储单元用于存储数据以实现外部数据处理系统的外存储功能；所述数据存储控制单元与无线传输单元和数据存储单元相连，用于与无线传输单元进行通讯并控制数据存储单元的读写操作，所述数据存储控制单元包括与无线传输单元交换数据的第一接口、与数据存储单元通信的第二接口；所述装置还包括与外部数据处理系统交换数据的系统接口单元，以及，与数据存储控制单元相连的识别码单元，用于验证识别码。
其中，无线传输单元采用HiperLAN、蓝牙、IrDA红外、HomeRF、IEEE802.11x、IEEE802.11a、802.11b、802.11d、802.11.g、802.15、802.16、802.3、RS232、RS485、USB_OTG、UWB、GPIO、UART、GSM、GPRS、CDMA、2.75G和/或3G无线传输协议与外部数据处理系统通信。
其中，所述数据存储控制单元还包括加密解密器，用于对数据进行加密及解密。
其中，所述第一接口为SPI、串行、并行、I2C、PCI、USB、IDE、S-ATA和/或IEEE1394接口。
其中，所述数据存储单元采用半导体存储介质、磁存储介质、光存储介质、半导体存储介质或硬盘。
其中，所述半导体存储介质包括Flash Memory、FRAM、MRAM、DRAM、SDRAM、EEPROM、SRAM、EPROM或Millipede。
其中，还包括与数据存储控制单元相连的识别码单元，用于验证识别码。
本发明还提供一种无线数据存储方法，应用于包括无线传输单元、数据存储控制单元和数据存储单元的无线数据存储装置，所述装置还包括与外部数据处理系统交换数据的系统接口单元，以及与数据存储控制单元相连的用于验证识别码的识别码单元，所述无线传输单元包括：无线接收器、无线发射器和协议处理单元，所述协议处理单元用于解析来自外部数据处理系统的数据包；所述数据存储控制单元包括与无线传输单元交换数据的第一接口、与数据存储单元通信的第二接口；该方法包括步骤：
1)、所述无线传输单元建立所述装置与外部数据处理系统之间的数据通道；验证用户身份，无线传输单元传输密码确认程序至外部数据处理系统；
2)、无线传输单元接收来自外部数据处理系统的数据包，进行解析后将指令和数据发送至数据存储控制单元；
3)、所述数据存储控制单元根据来自无线传输单元的指令控制数据存储单元的读写操作；
4)、所述数据存储控制单元返回操作后的信息，并经无线传输单元发送至外部数据处理系统。
其中，所述步骤1)包括无线传输单元监听无线信号，接收外部数据处理系统分配的信息。
其中，在步骤3)中还包括数据存储控制单元对数据进行加密和/或解密。
其中，无线传输单元采用HiperLAN、蓝牙、IrDA红外、HomeRF、IEEE802.11x、IEEE802.11a、802.11b、802.11d、802.11.g、802.15、802.16、802.3、RS232、RS485、USB_OTG、UWB、GPIO、UART、GSM、GPRS、CDMA、2.75G和/或3G无线传输协议与外部数据处理系统通信。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：首先，由于本发明采用无线传输单元建立无线数据存储装置与外部数据处理系统的数据通道，从而无需外部数据处理系统配置较多的USB接口或读卡器等此类硬件进行支持，只是利用外部数据处理系统自身无线方面的资源，是对系统本身能支持的软硬件资源的外扩应用，因此具有易于使用、方便携带、而且节约成本的优点，可以广泛应用于各类数据处理系统，特别是无线便携设备(如笔记本电脑、PDA等无线设备，以及正在发展中的数字家电等)。而且本发明所述装置还可以利用系统接口单元建立与外部数据处理系统的数据通道。
另外，所述装置在数据收发方面可以充分利用无线数据传输中的校验与出错重发技术；在存储方面可以采取介质存取密码安全校验(在使用装置时，必须先通过密码检验)和存入介质前必须经过数据加密的方法保证即使装置遗失，数据也无法轻易被他人打开，从而实现安全方便的数据存取。
附图说明
图1是本发明无线数据存储装置的原理方框图；
图2是本发明无线数据存储装置实施方式的方框图；
图3是无线传输单元的接收及发射部分的电路原理图；
图4是无线传输单元的协议处理器的电路原理图；
图5是数据存储控制单元的电路原理图；
图6是数据存储单元的电路原理图；
图7是本发明无线数据存储方法的流程图；
图8至图9是本发明无线数据存储方法中数据交换的流程图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明无线数据存储装置100用于为外部数据处理系统900提供安全方便的数据存储。所述装置100包括无线传输单元110、数据存储控制单元120和数据存储单元130；其中，所述无线传输单元110用于建立所述装置100与外部数据处理系统900之间的连接并建立数据交换的通道；所述无线传输单元110包括无线接收器111、无线发射器112和协议处理单元113；所述协议处理单元113用于解析来自外部数据处理系统的数据包；所述数据存储单元130用于存储数据以实现外部数据处理系统900的外存储功能；所述数据存储控制单元120与无线传输单元110和数据存储单元130相连，用于与无线传输单元110进行通讯并控制数据存储单元130的读写操作；所述数据存储控制单元110包括与无线传输单元交换数据的第一接口121、与数据存储单元通信的第二接口122；所述装置还包括与外部数据处理系统交换数据的系统接口单元(图中未示出)，以及，与数据存储控制单元相连的识别码单元150，用于验证识别码。
本发明所述的数据处理系统900泛指各种有数据处理能力的电子设备，包括但不限于各种个人计算机、小型计算机、数据处理工作站以及各种具有外存储功能的专用数据处理系统，特别是各类无线便携设备(如笔记本电脑、PDA、手机等无线设备，以及具有无线资源的数字家电等)。
所述无线传输单元110、数据存储控制单元120和数据存储单元130可以为独立的器件，也可以将其中任意两个单元整合于单一芯片或将三个单元全部集成于单一芯片中。
请一并参阅图2，所述无线传输单元110可以采用通用的无线传输协议与外部数据处理系统900进行通讯。所述无线传输单元110采用HiperLAN、蓝牙、IrDA红外、HomeRF、IEEE802.11x、IEEE802.11a、802.11b、802.11d、802.11.g、802.15、802.16、802.3、RS232、RS485、USB_OTG、UWB、GPIO、UART、GSM、GPRS、CDMA、2.75G和/或3G无线传输协议与外部数据处理系统900通信。
此外，所述装置100既可以采用单个无线传输单元110、也可以采用多个相同无线传输单元110和/或多个不同类型无线传输单元110的组合，各个无线传输单元110通过各自基于的无线传输协议与不同的外部数据处理系统连接。
所述无线传输单元110包括无线接收器111、无线发射器112和协议处理单元113；其中，无线接收器111用于接收来自外部数据处理系统900的数据；无线发射器112用于向外部数据处理系统900发送数据；所述协议处理单元113用于解释、转换、控制和传输所述不同标准无线接口的协议，包括识别所连接的无线接口的类型，并选择相应的接口协议，初始化与所述无线数据存储装置100连接的外部数据处理系统900的连接，按照相应接口标准协议的规范方法解析来自外部数据处理系统900的数据，实现数据处理系统900之间的数据交换或数据存取。
所述无线接收器111与无线发射器112及协议处理单元113可以是分立的元件，也可以集成为一体。
请参阅图3，是无线传输单元110的接收和发射部分的实施例；图4是无线传输单元110的协议处理单元113的实施例。
此外，所述无线传输单元110还可以连接收发天线单元(未标示)，所述收发天线单元的主要功能在于：完成与无线传输单元110的输出阻抗匹配，收发天线单元可以是独立的，也可以与无线传输单元110合并在一起。
请一并参阅图2，所述数据存储控制单元120包括第一接口121、第二接口122与处理器123；其中，所述第一接口121是数据存储控制单元120与无线传输单元110进行数据交换的接口，可以是快速SPI、串行、并行、I2C、PCI、USB、IDE、S-ATA和/或IEEE1394接口；所述第二接口是数据存储控制单元120与数据存储单元130通讯的接口；所述处理器123支持多种不同标准的接口，用于控制所述第一接口121以实现与无线传输单元110的数据交换，控制所述第二接口122以实现对数据存储单元130的读写操作。
所述处理器123包含无线数据收发控制器和存储控制器，所述无线数据收发控制器和存储控制器可以是独立的，也可以合二为一。
所述处理器123的无线数据收发控制器中固化有第一固化软件，其主要功能在于通过第一接口121完成与无线传输单元110之间的通信。
所述处理器123的存储控制器中固化有第二固化软件，其主要功能在于：执行数据处理系统900对所述无线数据存储装置100的数据存储单元130的数据存取命令。
本发明中的固化软件是软件和硬件的结合部分，是固化在微控制器中的软件，微控制器上电复位后，通过运行固化在其中的固化软件，从而完成设计者需要的一系列操作。
此外，为了保证数据存取的安全性，所述数据存储控制单元120还包括与处理器123相连接的加密解密器124。所述加密解密器124可以是独立的器件，采用市售器件，也可以与处理器123合并在一起。
参阅图5，是数据存储控制单元120的实施例。
请一并参阅图2，所述无线数据存储装置100的数据存储单元130和数据存储控制单元120连接，其主要功能在于存储数据文件和各种信息。所述数据存储单元130包含了数据信号和控制信号的电平转换电路，其存储介质可以是半导体存储介质，包括但不限于Flash Memory、FRAM、MRAM、DRAM、SDRAM、EEPROM、SRAM、EPROM或Millipede。一并参阅图6，是采用三星公司的NAND Flash的实施例。当然，其存储介质也可以是磁存储介质、光存储介质或硬盘。
请再次参阅图2，所述无线数据存储装置100采用电源单元140供电(为了简化线条使附图清晰，图2中省略了电源单元140与其他元件的连线)，从而不给外部数据处理系统900增加额外的供电上的负担。所述电源单元140可以是光电池、原电池和/或可充电电池。所述电源单元140还可以设有变换电路为自带的可充电电池充电。还可以设有电源控制开关，该电源控制开关可以切断、连接所述无线数据存储装置100的电源供应。
所述无线数据存储装置100还包括与数据存储控制单元120连接的识别码单元150，用于验证识别码，该识别码可以是一个唯一的序列号或字符串，可以作为所述无线数据存储装置100的电子身份证，也可以为加密解密算法提供密钥。该识别码可以固化在所述无线数据存储装置100中，也可以是能被修改的。该识别码也可以是一组序列号或字符串。
当然，所述装置还可以包括与外部数据处理系统交换数据的系统接口单元(图中未示出)，所述系统接口单元可以是CF、SM、MMC、SD、MS、MD、X-D、PCMCIA、USB、IEEE1394、串行ATA和/或IDE/SCSI接口。
本发明无线数据存储方法应用于所述无线数据存储装置100，其流程包括：无线传输单元建立所述装置与外部数据处理系统之间的数据通道的步骤；无线传输单元接收来自外部数据处理系统的数据包，进行解析后将指令和数据发送至数据存储控制单元的步骤；所述数据存储控制单元根据来自无线传输单元的指令控制数据存储单元的读写操作的步骤；所述数据存储控制单元返回操作后的信息，并经无线传输单元发送至外部数据处理系统的步骤。
下面对本发明无线数据存储方法的流程作进一步的详细说明，以便于对本发明的理解。
请参阅图7，当无线数据存储装置100的电源单元140开启后，首先实施步骤S1，数据存储控制单元120进行初始化，读取数据存储单元130的容量并智能恢复数据。
随后实施步骤S2，数据存储控制单元120开启无线传输单元110的电源，实现无线传输单元110的初始化。
随后，无线传输单元110开始搜索外部数据处理系统900，如果搜索成功，则进入步骤S3；如果搜索失败，则由无线传输单元110自动记录搜索次数，并进行重新搜索，直到搜索次数达到或超过预定值(如10次)停止搜索，无线数据存储装置100自动断电。
步骤S3中，无线传输单元110与外部数据处理系统900建立连接，并自动获得由数据处理系统900配置的地址等信息。
依据无线传输单元110采用的协议类型，搜索数据处理系统900及建立连接的步骤S3可能有所不同，以无线局域网协议(802.11)为例，无线数据存储装置100的无线传输单元110上电开始工作，会对一定范围的无线信号进行监听与接收，同时数据处理系统900也会实施同样的动作，所以当数据处理系统900检测到无线数据存储装置100在同一个网域中，而且可以自动分配IP时，就会为该装置100分配一个IP，从而在两者间建立起直接通讯的连接。
步骤S4中，无线传输单元110使用数据处理系统900配置的信息向数据处理系统900发送数据传送请求，并等待系统100进行确认。如果系统900确认，则进入步骤S5；如果系统900没有确认，则重复步骤S4。
步骤S5中，无线传输单元110向数据处理系统900发送密码确认程序。步骤S6中，由数据处理系统900对用户身份进行确认。如果通过密码校验，则进入步骤S7；如果没有通过密码校验，则重复步骤S6。
步骤S7是数据处理系统900与无线数据存储装置100之间进行数据交换。
待数据交换完成后，判断用户是否请求关闭无线数据存储装置100，如果是，则无线数据存储装置100结束工作；如果否，则返回步骤S7。
请一并参阅图8与图9，分别是外部数据处理系统900和无线数据存储装置100在读取数据存储单元130的数据时的操作过程示意图。
步骤S711中，数据处理系统900选定读取的文件名。步骤S712中，数据处理系统900将该文件名解析成一些对应的地址和长度等信息的集合。步骤S713中，数据处理系统900将单次获得文件的地址和长度信息按照无线传输协议打包成固定格式的数据包。步骤S714中，数据处理系统900发送前述数据包至无线传输单元110。同时，等待无线数据存储装置100的接收确认信息，如果确认，则进入步骤S715，等待所述装置100发送的数据；如果没有确认，则重装数据包并返回步骤S714。
步骤S716中，无线传输单元110的无线接收器111接收该数据包并通过无线发射器112发送接收确认信息。步骤S717中，无线传输单元110的协议处理单元113按照无线传输协议解析该数据包，分离出有效的信息(如起始地址和总长度等信息)。步骤S718中，无线传输单元110将起始地址和总长度等信息传送到数据存储控制单元120。
步骤S719中，数据存储控制单元120将起始地址转换成数据存储单元的物理地址。步骤S720中，数据存储控制单元120从数据存储单元130的对应起始地址和一定空间内取出数据，并存放于数据存储控制单元120的缓存(图未示)中。步骤S721中，数据存储控制单元120的加密解密器124按照解密算法解密缓存中的数据。步骤S722中，数据存储控制单元120将解密后的数据传送到无线传输单元110。
步骤S723中，无线传输单元110的协议处理单元113按照无线传输协议增加协议信息，并将其传送到无线发射器112。步骤S724中，无线发射器112按照无线传输协议将数据传送到外部数据处理系统900。同时，等待数据处理系统900的接收确认信息，如果没有确认，则重装数据并返回步骤S724；如果确认，则判断单次获取数据是否发送完毕。如果否，则返回步骤S722；如果是，则判断是否完成所有数据的读取。如果是，则结束无线数据存储装置的工作；如果否，则更新物理起始地址和长度信息，并返回步骤S720。
步骤S725中，数据处理系统900接收来自无线数据存储装置100的数据。步骤S726中，数据处理系统900解析前述数据并存储于系统内。同时判断是否完成所有数据的读取，如果是，则结束读取流程；如果否，则返回步骤S713。
所述无线数据存储装置100的数据存储过程是上述读取过程的逆过程，包括如下步骤：
无线传输单元110接收来自外部数据处理系统900的包含数据存储指令的数据包，按照无线传输协议解析该数据包，并将数据包中的指令数据通过第一接口121发送到数据存储控制单元；
数据存储控制单元120依据相应的指令通过第二接口122与数据存储单元130通信，启动数据存储单元130的设置，并等待数据包的到来；
无线传输单元110接收包括通讯协议包头的数据包，解析该数据包并将其中有效的数据发送到数据存储控制单元120；
数据存储控制单元120对数据进行加密，再把加密后的数据存放到数据存储单元。
待数据存储完成后，无线数据存储装置100反馈储存成功信息至数据处理系统900。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种无线数据存储装置，其特征在于：包括无线传输单元、数据存储控制单元和数据存储单元；其中，所述无线传输单元用于建立所述装置与外部数据处理系统之间的连接及数据通道；所述无线传输单元包括：无线接收器、无线发射器和协议处理单元，所述协议处理单元用于解析来自外部数据处理系统的数据包；所述数据存储单元用于存储数据以实现外部数据处理系统的外存储功能；所述数据存储控制单元与无线传输单元和数据存储单元相连，用于与无线传输单元进行通讯并控制数据存储单元的读写操作；所述数据存储控制单元包括与无线传输单元交换数据的第一接口、与数据存储单元通信的第二接口；所述装置还包括与外部数据处理系统交换数据的系统接口单元，以及，与数据存储控制单元相连的识别码单元，用于验证识别码。
2.根据权利要求1所述的无线数据存储装置，其特征在于：所述无线传输单元采用HiperLAN、蓝牙、IrDA红外、HomeRF、IEEE802.11x、IEEE802.11a、802.11b、802.11d、802.11.g、802.15、802.16、802.3、RS232、RS485、USB_OTG、UWB、GPIO、UART、GSM、GPRS、CDMA、2.75G和/或3G无线传输协议与外部数据处理系统通信。
3.根据权利要求1所述的无线数据存储装置，其特征在于：所述系统接口单元是CF、SM、MMC、SD、MS、MD、X-D、PCMCIA、USB、IEEE1394、串行ATA和/或IDE/SCSI接口。
4.根据权利要求1所述的无线数据存储装置，其特征在于：所述数据存储控制单元还包括加密解密器，用于对数据进行加密及解密。
5.根据权利要求1所述的无线数据存储装置，其特征在于：所述第一接口为SPI、串行、并行、I2C、PCI、USB、IDE、S-ATA和/或IEEE1394接口。
6.根据权利要求1至5任一项所述的无线数据存储装置，其特征在于：所述数据存储单元采用半导体存储介质、磁存储介质、光存储介质、半导体存储介质或硬盘。
7.根据权利要求6所述的无线数据存储装置，其特征在于：所述半导体存储介质包括Flash Memory、FRAM、MRAM、DRAM、SDRAM、EEPROM、SRAM、EPROM或Millipede。
8.一种无线数据存储方法，应用于包括无线传输单元、数据存储控制单元和数据存储单元的无线数据存储装置，所述装置还包括与外部数据处理系统交换数据的系统接口单元，以及与数据存储控制单元相连的用于验证识别码的识别码单元，所述无线传输单元包括：无线接收器、无线发射器和协议处理单元，所述协议处理单元用于解析来自外部数据处理系统的数据包；所述数据存储控制单元包括与无线传输单元交换数据的第一接口、与数据存储单元通信的第二接口；其特征在于，包括步骤：
1)所述无线传输单元建立所述装置与外部数据处理系统之间的数据通道；验证用户身份，无线传输单元传输密码确认程序至外部数据处理系统；
2)无线传输单元接收来自外部数据处理系统的数据包，进行解析后将指令和数据发送至数据存储控制单元；
3)所述数据存储控制单元根据来自无线传输单元的指令控制数据存储单元的读写操作；
4)所述数据存储控制单元返回操作后的信息，并经无线传输单元发送至外部数据处理系统。
9.根据权利要求8所述的无线数据存储装置，其特征在于：所述步骤1)包括无线传输单元监听无线信号，接收外部数据处理系统分配的信息。
10.根据权利要求8所述的无线数据存储装置，其特征在于：在步骤3)中还包括数据存储控制单元对数据进行加密和/或解密。
11.根据权利要求8所述的无线数据存储装置，其特征在于：无线传输单元采用HiperLAN、蓝牙、IrDA红外、HomeRF、IEEE802.11x、IEEE802.11a、802.11b、802.11d、802.11.g、802.15、802.16、802.3、RS232、RS485、USB_OTG、UWB、GPIO、UART、GSM、GPRS、CDMA、2.75G和/或3G无线传输协议与外部数据处理系统通信。
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