CN110609661A - 一种具有读写一体功能的闪存控制器 - Google Patents

一种具有读写一体功能的闪存控制器 Download PDF

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杨显昭
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Abstract

一种具有读写一体功能的闪存控制器，包括SD接口、USB接口和FLASH接口,所述的SD接口与所述USB接口之间连接有读卡控制器，所述的SD接口与所述FLASH接口之间连接有闪存控制器,通过将读卡控制器与闪存控制器集成构成连接关系，能独立控制闪存数据的读取与写入，提高了存储数据的工作效率。本发明将闪存控制器与读卡控制器集成在一起，并采用SD接口快速存取数据，同时还能够支持USB2.0标准的数据接口，可以独立控制闪存数据的读写。读卡控制器的主控器内部集成有8051嵌入式单片机，可以控制静态随机存储器和嵌入式掩模只读存储器的工作，并且设置有看门狗定时器，可以对主控器进行后备保护。

Description

一种具有读写一体功能的闪存控制器
技术领域
本发明涉及内置存储器技术领域，尤其是一种具有读写一体功能的闪存控制器。
背景技术
闪存器是一种长寿命的非易失性的存储器，是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式，允许在操作中被多次擦除或写入的存储器。闪存器的体积小，质量轻，即使断电，数据也不会丢失，故受到开发人员的青睐。NOR和NAND是市场上两种主要的非易失闪存技术，NAND闪存被广泛用于移动存储、MP3播放器、数码相机和掌上电脑等新兴数字设备中。闪存卡(Flash Card)是利用闪存(Flash Memory)技术达到存储电子信息的存储器，大概包括SmartMedia(SM卡)、Compact Flash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、Secure Digital(SD卡)、Memory Stick(记忆棒)、XD-Picture Card(XD卡)和微硬盘(MICRODRIVE)。
由于串口的数据传输速度很低，直接读取Flash需要花费大量的时间，因此一般都需要通过读卡器进行读写，比如采用高速的SD接口，再由USB接口与电脑或其他设备进行连接。目前市场上已有各种类型的读卡器，也有各种容量、型号的SD卡，但这二者是完全独立的，针对一个现有Flash，没有一种芯片能够独立控制闪存的读写。而如果采用多个芯片协同工作，这样虽然勉强能达到效果，却比较占用空间，导致闪存控制设备的体积较大，设计受限。
所以，就需设计一种能够弥补上述缺陷的闪存控制器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以独立控制闪存数据读写的闪存控制器。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种具有读写一体功能的闪存控制器，包括SD接口、USB接口和FLASH接口，所述的SD接口与所述USB接口之间连接有读卡控制器，所述的SD接口与所述FLASH接口之间连接有闪存控制器，所述的读卡控制器通过SD接口与所述FLASH接口相连。
优选的，所述的读卡控制器包括SD卡/MMC卡卡槽，所述的SD卡/MMC卡卡槽连接所述SD接口，所述SD卡/MMC卡卡槽连接有控制寄存器，所述控制寄存器连接有主控器，所述主控器与控制寄存器均连接EP数据缓冲器，所述EP数据缓冲器连接有串行接口引擎，所述串行接口引擎连接有USB接口网卡，所述USB接口网卡连接所述的USB接口。
所述的USB接口网卡可以将USB接口传输的数据导入到串行接口引擎中，通过EP数据缓冲器的暂时存放将数据传输到主控器中进行处理，再通过控制寄存器传输到SD卡/MMC卡卡槽中的存储卡上，继而传输到外部SD接口处。
优选的，所述的读卡控制器还包括MHE控制器，所述MHE控制器连接所述EP数据缓冲器，所述MHE控制器还连接有MC数据缓冲器。
所述的MC数据缓冲器主要为了所述读卡控制器的电压稳定，使读卡控制器的内部电压稳定在特定的范围内。
优选的，所述的读卡控制器还包括电源管理器和看门狗定时器，所述的电源管理器和看门狗定时器均连接在所述主控器上。
所述的看门狗定时器用于主控器的计数，当达到主控器设定的数值时，看门狗定时器启动复位，用以保护主控器的数据信息。
优选的，所述的主控器包括嵌入式单片机，所述的嵌入式单片机连接有静态随机存储器和嵌入式掩模只读存储器。
优选的，所述的闪存控制器包括串行/解串器，所述的串行/解串器连接所述的SD接口，所述的串行/解串器连接有复杂指令集计算机，所述的复杂指令集计算机直接连接所述的FLASH接口。
所述的FLASH接口将闪存数据通过复杂指令集计算机传输到串行/解串器，经过串行/解串器将低速并行信号转换为高速串行信号，并传输至SD接口处。
优选的，所述的复杂指令集计算机连接有代码随机存储器、ECC内存器、数据缓冲内存器和只读存储器。
所述的ECC内存器利用ECC技术对闪存控制器的数据进行错误检查，若发现有错误，ECC内存器还可以将其纠正，射频模块用于向复杂指令集计算机发射电磁频率。
优选的，所述的闪存控制器还包括有射频模块和DMA控制器，所述的射频模块和DMA控制器均连接所述的复杂指令集计算机。
优选的，所述的嵌入式单片机的型号为8051嵌入式单片机。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明将闪存控制器与读卡控制器集成在一起，并采用SD接口快速存取数据，同时还能够支持USB2.0标准的数据接口，体积小，且数据传输快，可以独立控制闪存数据的读写。
2、本发明的读卡控制器的主控器内部集成有8051嵌入式单片机，可以控制静态随机存储器和嵌入式掩模只读存储器的工作，并且设置有看门狗定时器，可以对主控器进行后备保护，还设置有SD卡/MMC卡的卡槽，可以兼容SD卡和MMC卡两种格式，SD接口采用2.0协议，数据传输速度快，存储工作效率得到提升。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的读卡控制器的结构示意图；
图3是本发明的闪存控制器的结构示意图；
图4是本发明的主控器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
如图1所示，本发明所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，包括SD接口、USB接口和FLASH接口,所述的SD接口与所述USB接口之间连接有读卡控制器，所述的SD接口与所述FLASH接口之间连接有闪存控制器,通过将读卡控制器与闪存控制器集成构成连接关系，可以使数据的存取速度加快，且能独立控制闪存数据的读取与写入，提高了存储数据的工作效率。
进一步，如图2所示，所述的读卡控制器包括SD卡/MMC卡卡槽，所述的SD卡/MMC卡卡槽连接所述SD接口，SD卡/MMC卡卡槽可以兼容SD卡和MMC卡两种方式的存储卡。MMC卡，即多媒体卡，是一种小型可擦除固态存储卡。所述SD卡/MMC卡卡槽连接有控制寄存器，所述控制寄存器连接有主控器，所述主控器与控制寄存器均连接EP数据缓冲器，所述EP数据缓冲器连接有串行接口引擎，所述串行接口引擎连接有USB接口网卡，所述USB接口网卡连接所述的USB接口，USB接口网卡可以将USB接口传输的数据导入到串行接口引擎中，通过EP数据缓冲器的暂时存放将数据传输到主控器中进行处理，再通过控制寄存器传输到SD卡/MMC卡卡槽中的存储卡上，继而传输到外部SD接口处。
进一步，所述的读卡控制器还包括MHE控制器，所述MHE控制器连接所述EP数据缓冲器，所述MHE控制器还连接有MC数据缓冲器，MC数据缓冲器主要为了所述读卡控制器的电压稳定，使读卡控制器的内部电压稳定在特定的范围内。所述的读卡控制器还包括电源管理器和看门狗定时器，所述的电源管理器和看门狗定时器均连接在所述主控器上，看门狗定时器用于主控器的计数，当达到主控器设定的数值时，看门狗定时器启动复位，用以保护主控器的数据信息。
进一步，所述的电源管理器包括5V至3.3V稳压器和3.3V至1.8V稳压器，为主控器的安全供电提供过流保护机制。
进一步，如图4所示，所述的主控器包括嵌入式单片机，所述的嵌入式单片机连接有静态随机存储器和嵌入式掩模只读存储器，所述的嵌入式单片机的型号为8051嵌入式单片机，所述的静态随机存储器对应说明书附图4中的SRAM，所述的嵌入式掩模只读存储器对应说明书附图4中的ROM。
进一步，如图3所示，所述的闪存控制器包括串行/解串器，所述的串行/解串器是高速数据通信中的接口电路，主要用于低速并行信号和高速串行信号之间的转换。所述的串行/解串器连接所述的SD接口，所述的串行/解串器连接有复杂指令集计算机，所述的复杂指令集计算机直接连接所述的FLASH接口，FLASH接口将闪存数据通过复杂指令集计算机传输到串行/解串器，经过串行/解串器将低速并行信号转换为高速串行信号，并传输至SD接口处。
进一步，所述的复杂指令集计算机连接有代码随机存储器、ECC内存器、数据缓冲内存器和只读存储器。所述的闪存控制器还包括有射频模块和DMA控制器，所述的射频模块和DMA控制器均连接所述的复杂指令集计算机，ECC内存器利用ECC技术对闪存控制器的数据进行错误检查，若发现有错误，ECC内存器还可以将其纠正，射频模块用于向复杂指令集计算机发射电磁频率。DMA控制器的作用是允许不同速度的硬件装置来进行数据沟通，而不需要依赖于复杂指令集计算机的大量中断负载。
具体实施时，具有读写一体功能的闪存控制器由于集成了读卡控制器和闪存控制器，所以，其向外部提供了三个接口，分别为FLASH接口、USB接口及SD接口，其内部的闪存控制器支持SD和SPI两种协议，应用此两种协议的工作情况如下：
1、当需要由读卡控制器的主控器对闪存控制器进行操作时，采用SPI协议对闪存控制器进行读写控制，此时，通过USB接口无法对闪存控制器进行访问，只能通过FLASH接口进行控制；
2、当通过USB接口对闪存控制器进行访问时，读卡控制器处理由USB接口进来的请求指令并转换为SD模式，采用SD2.0协议对闪存控制器进行高速读写。
此外，本发明支持多种类型的闪存器，包括SLC、MLC、TLC型号的闪存器，只要在使用时选择所需容量的闪存器即可，最高容量可配置为32GB的SDHC(高容量SD存储卡)。
本发明将闪存控制器与读卡控制器集成在一起，并采用SD接口快速存取数据，同时还能够支持USB2.0标准的数据接口，可以独立控制闪存数据的读写。读卡控制器的主控器内部集成有8051嵌入式单片机，可以控制静态随机存储器和嵌入式掩模只读存储器的工作，并且设置有看门狗定时器，可以对主控器进行后备保护，还设置有SD卡/MMC卡的卡槽，可以兼容SD卡和MMC卡两种格式，SD接口采用2.0协议，数据传输速度快，存储工作效率得到提升。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种具有读写一体功能的闪存控制器，包括SD接口、USB接口和FLASH接口，其特征在于：所述的SD接口与所述USB接口之间连接有读卡控制器，所述的SD接口与所述FLASH接口之间连接有闪存控制器，所述的读卡控制器通过SD接口与所述FLASH接口相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，其特征在于：所述的读卡控制器包括SD卡/MMC卡卡槽，所述的SD卡/MMC卡卡槽连接所述SD接口，所述SD卡/MMC卡卡槽连接有控制寄存器，所述控制寄存器连接有主控器，所述主控器与控制寄存器均连接EP数据缓冲器，所述EP数据缓冲器连接有串行接口引擎，所述串行接口引擎连接有USB接口网卡，所述USB接口网卡连接所述的USB接口。
3.根据权利要求2所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，其特征在于：所述的读卡控制器还包括MHE控制器，所述MHE控制器连接所述EP数据缓冲器，所述MHE控制器还连接有MC数据缓冲器。
4.根据权利要求2所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，其特征在于：所述的读卡控制器还包括电源管理器和看门狗定时器，所述的电源管理器和看门狗定时器均连接在所述主控器上。
5.根据权利要求2所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，其特征在于：所述的主控器包括嵌入式单片机，所述的嵌入式单片机连接有静态随机存储器和嵌入式掩模只读存储器。
6.根据权利要求1所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，其特征在于：所述的闪存控制器包括串行/解串器，所述的串行/解串器连接所述的SD接口，所述的串行/解串器连接有复杂指令集计算机，所述的复杂指令集计算机直接连接所述的FLASH接口。
7.根据权利要求6所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，其特征在于：所述的复杂指令集计算机连接有代码随机存储器、ECC内存器、数据缓冲内存器和只读存储器。
8.根据权利要求6所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，其特征在于：所述的闪存控制器还包括有射频模块和DMA控制器，所述的射频模块和DMA控制器均连接所述的复杂指令集计算机。
9.根据权利要求5所述的一种具有读写一体功能的闪存控制器，其特征在于：所述的嵌入式单片机的型号为8051嵌入式单片机。
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