CN1293401A

CN1293401A - 全电子式快闪外存储方法及装置

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Publication number: CN1293401A
Application number: CN 00114081
Authority: CN
Inventors: 邓国顺; 成晓华
Original assignee: Individual
Current assignee: Netac Technology Co Ltd
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-05-02
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: CN1152307C

Abstract

一种用于数据处理系统的全电子式快闪外存储方法及其装置,包括直接控制电子存储介质存取和实现接口标准功能的固件,采用特殊的外存储读写格式,从USB通道取得电源,在固件和驱动程序与操作系统的配合下,利用快闪存储器1和存储控制电路2完成数据外存储,并有写保护,数据安全。本方法效率高,全部器件组成为一个单一部件,体积小容量大、速度快,静态工作,软件驱动,可带电插拔,适用于微小型数据处理系统。

Description

全电子式快闪外存储方法及装置

本发明涉及数据处理系统的存储设备，特别涉及微型、手持式及便携式数据处理系统的外存储方法及其设备。

自电脑推出至今，人们一直关注计算机外存储器的改进，从磁鼓、磁带装置到使用软盘、硬盘来交换、存储和备份数据及文件。十多年来，个人计算机技术突飞猛进，但作为活动外存的软盘技术却一直没有本质性的改进，仅体积从8英寸、5．25英寸减小到3．5英寸，容量增大到1．44M后，几乎停滞不前，与十几年前一模一样。众所周知，软盘存在如下缺点：容量小、速度慢、容易损坏、可靠性差；尤其软盘驱动器体积大且笨重等，这些缺点给使用者带来极大的不便。近几年来，市面上出现了另外一些存储设备，如超大容量ZIP盘、可移动光盘MO等。这些存储设备具有软盘所没有的优点，如容量大、可靠性比软盘好等，但它们却仍然存在以下缺点：体积大且笨重、需要驱动器、不容易携带、使用复杂、需要外接电源、无法普及、价格高等，只有极少数的电脑装有这种存储设备的驱动器。另外，安装内置驱动器时，必须先关掉电脑，打开电脑机箱，在电脑内寻找一个位置把它装上去，然后再关上机箱，启动电脑，安装驱动程序，所有以上步骤都做完后，才可以使用。显然，一般电脑用户甚至是专业人士都可能觉得使用太麻烦，更别说对电脑不熟悉的用户了。

综上所述，人们急需一种新的电脑存储设备来替代或补充现有技术的软盘及其它外存储设备，特别是笔记本电脑和手持设备日益普及的今天，这种需求尤其迫切，因为笔记本电脑和手持设备必须轻便、体积小、易携带，而软驱和其它驱动器由于体积大而且笨重，因此均不合适。实际上，为了轻巧和携带方便起见，世界上越来越多的笔记本电脑没有内置的软驱或光驱等外存储装置。

近年来出现的通用串行总线(USB)是一种新的电脑科技，其标准由英特尔(Intel)、微软(Microsoft)、康柏(Compaq)等国际大公司制定，目的是为了使个人电脑的使用变得更简单、更容易和更快捷，用来代替现有的串口、并口和键盘插口等。当今所有奔腾Ⅱ或以上的电脑(包括兼容机)均带有USB接口，USB已经成为新的个人电脑行业标准。以后可能还会有其他高速通用通道标准推出。

有了USB(通用串行总线)以后，人们再也难以容忍微型及便携式数据处理设备上不能内置软盘类的存储装置的现状，难以容忍软盘类的存储装置容量小、速度慢和易损坏等缺点，更难以容忍其驱动器体积庞大、安装费时费力等缺陷。

本发明为克服上述现有技术的不足之处而提出一种全电子式快闪外存储方法，采用快闪电子式存储介质，通过标准通用通道接口和即插即用等技术为电脑用户提供全部器件和电路板都组成为一个单一部件的简单轻便、易携带和使用、高可靠大容量的高速数据存储及交换装置，仅使用软件程序实现外存储功能，并在不同操作系统上实现，适用于各种支持通用通道的数据处理系统。

本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现：

设计采用一种一种全电子式快闪外存储方法，包括使用直流供电源和使用存储介质，其特征在于：

所述存储介质是快闪存储器(Flash Memory)，并且：

①所用全部器件和电路板都组成为一个单一部件；

②使用软件驱动实现外存储功能(取代物理驱动器)；

③在存储过程中所有零部件是完全静止的。

所述全电子式快闪外存储方法涉及快闪电子存储器(Flash Memory)，和与之相连接的通用通道接口控制器，微处理器和休眠及唤醒电路，并通过接口插座与数据处理系统相连接。在微处理器中设计一个“全电子式快闪外存储装置固件”(Firmware)，初始化后，用以处理标准接口操作请求和全电子式快闪外存储装置特定操作请求，并将结果分别送回请求方。同时在操作系统内设计安装一个“全电子式快闪外存储装置”驱动程序(Driver)，用以在插入该“全电子式快闪外存储装置”时进入初始化，并指示上层操作系统产生一个可移动外存储装置，分配相应的装置符；随后该驱动程序在判断出有传统意义上的“磁盘”操作请求时，将原来的磁盘操作命令格式转换为全电子式快闪外存储装置特定操作指令，并通过底层操作系统和接口控制电路将该操作指令发送给全电子式快闪外存储装置固件，由固件执行该操作。随后所述固件将操作结果和操作后的状态经操作系统传送回驱动程序。固件执行外存储操作分为读和写两种方式。其中，写操作方式根据快闪电子存储介质有效数据不得被覆盖的特点，分为读操作、内部擦除、数据重组与回写操作三个步骤。

设计制造一种全电子式快闪外存储装置，包括存储介质和直流供电源。所述全电子式快闪外存储装置所用全部器件和电路板都组成为一个单一部件，依靠软件驱动实现存储功能；并且在工作时，所述全电子式快闪外存储装置及其所有电路元器件在物理上处于全静止状态。

所述电路板上还包括存储控制电路，该电路包括：微处理器、通用串行总线接口控制器、通用串行总线插座和休眠及唤醒电路；所述存储介质是快闪存储器(Flash Memory)；所述微处理器分别与通用串行总线接口控制器、休眠及唤醒电路和快闪存储器连接；通用串行总线接口控制器分别与该总线插座、休眠及唤醒电路、快闪存储器和微处理器连接；通用串行总线插座通过该总线电缆与数据处理系统主机连接；

所述用于数据处理系统的快闪存储装置由驱动程序(Driver)和固化在所述微处理器中的固件(Firmware)驱动，驱动程序被装载在所述主机上层操作系统和底层操作系统之间。

将全电子式快闪外存储装置用于数据处理系统，采用通用接口插接，在该数据处理系统的操作系统中装入全电子式快闪外存储装置驱动程序(Driver)；在操作系统的管理下，用户按照传统“磁盘”方式操作，由驱动程序接受原“磁盘”操作请求，并将该操作请求处理为全电子式快闪外存储装置的特别操作指令，通过底层操作系统和通用接口控制电路传送至全电子式快闪外存储装置内CPU中的固件(Firmware)，由该固件进行处理后，将结果与处理状态经操作系统返回驱动程序，完成数据处理系统处理外存储装置的过程，即，完成两者之间的数据交换过程。该全电子式快闪外存储装置与数据处理系统主机之间，按照插入-登录-确定外存储装置标识符的方式管理，可随时插拔，即插即用，不需关机。

附图的图面说明如下：

图1是本发明全电子式快闪外存储装置的通用硬件构成方框图；

图2是所述全电子式快闪外存储装置一种硬件结构的立体局部剖视图；

图3是所述全电子式快闪外存储装置的USB接口硬件构成方框图；

图4是所述全电子式快闪外存储装置的IEEE1394接口硬件构成方框图；

图5是所述全电子式快闪外存储装置的软件原理方框图；

图6是USB接口硬件构成的全电子式快闪外存储装置的电路原理图；

图7是驱动程序(Driver)的软件流程图；

图8是固件(Firmware)的软件流程图。

下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步详细说明。

一种全电子式快闪外存储方法，包括使用直流供电源和使用存储介质，其特征在于：

所述存储介质是快闪存储器(Flash Memory)，并且：

①所用全部器件和电路板都组成为一个单一部件；

②使用软件驱动实现外存储功能(取代物理驱动器)；

③在存储过程中所有零部件是完全静止的。

所述全电子式快闪外存储方法包括建立数据处理系统主机与外存储装置之间的信息交换通道，电源的接入途径，设立外存储物理介质及其内部数据组织方法，在外存储介质上读写的方法，对读、写命令格式的解释与执行方法，数据处理系统主机与外存储装置之间信息传送的方法，外存储装置驱动程序(Driver)的安装，以及所述主机操作系统与该驱动程序之间的信息交流方法。

所述全电子式快闪外存储方法还包括在所述全电子式快闪外存储装置内设置的直接控制电子存储介质及实现接口标准功能的固件(Firmware)。该固件设置在微处理器中，按照固件的软件流程工作，在插入所述全电子式快闪外存储装置时，配合驱动程序完成该装置的初始化，并按操作系统或驱动程序的要求，进行接口标准操作或外存特殊指令的操作。

所述驱动程序按照驱动程序的软件流程工作，插入所述全电子式快闪外存储装置时，配合固件完成该装置的初始化，并通知操作系统产生和显示外存储装置的装置符。该驱动程序还要完成操作系统传送来的对外存储装置的操作请求；现时，这种操作请求主要是磁盘操作格式，需要经驱动程序转换成全电子式快闪外存储装置的特殊操作指令，并按照通用通道标准规定的格式打包，传送到所述固件执行。驱动程序还要完成即插即用和与系统的协调操作。一旦外存储装置被拔出，驱动程序会通知操作系统取消该外存储装置的装置符。

所述全电子式快闪外存储方法适用于所有支持通用通道的数据处理系统并包含以下内容：

所述数据处理系统主机与所述外存储装置之间的信息交换通道是通用通道，无须另设接口卡，而且没有庞大的驱动器，没有机械转动部分，重量轻，启动快，可即插即用。所述外存储装置工作电源从所述通用通道接入；无需外接电源，使用方便。目前采用的是通用通道USB(通用串行总线)；USB是新的电脑外设接口的国际标准，可用于替代传统的并口、串口、键盘及鼠标口等，其目的是为所有的电脑外设提供统一的接口，提高传输速度，增加可连接的设备数量，加长传输距离，以方便电脑用户。目前有许多外设如：扫描仪、打印机、数码相机和键盘、鼠标等已采用USB接口。

所述外存储装置的存储介质是快闪存储器(Flash Memory)，这种快闪存储器是一种大容量电子式存储芯片，体积小、速度快，数据可随机或顺序读写，并可擦除；擦除以块(BLOCK)为单位操作，擦除次数可达100万次以上。快闪存储器的数据保存性能好，写入后在不加电源情况下，可保存10年或以上。而且，这种快闪存储器还有一个特点，如果操作的存储区内包含有效数据的话，则必须先行擦除该存储区，然后才能写入新的数据。这使写操作变得复杂，但对有效数据的保存却是一个优点。用快闪存储器设计成的外存储装置，一般是软盘容量的5-6倍以上，该快闪存储装置内部数据按单一分块模式组织；目前采用有效存储量8K Byte、16K Byte甚至有效存储量128K Byte为一个块。随着快闪存储器技术的进步，可以采用更大的块为基础构成外存储器。

所述对该外存储装置的读的方法包括以下步骤：

A．上层操作系统接受用户读命令；其命令格式为现今熟悉的磁盘操作命令；

B．操作系统将所述读命令发送给驱动程序(Driver)；

C．驱动程序将磁盘操作使用的读命令转换成固件能理解并执行的特殊读操作指

令，并传送给底层操作系统；

D．底层操作系统将转换后的读操作指令经通用通道控制电路传送给所述固件；

E．该固件执行读操作，并将结果及状态经操作系统传送回驱动程序。

所述对该外存储装置的写的方法包括以下步骤：

A．操作系统接受用户写命令；其命令格式为现今熟悉的磁盘操作命令；

B．操作系统将所述写命令发送给驱动程序；

C．驱动程序判断全电子式快闪外存储装置是否有写保护；无写保护则往下进行；

D．驱动程序将磁盘操作使用的写命令转换为固件能理解并执行的多个特殊操作指

令，并逐个传送给底层操作系统；

E．底层操作系统将转换后的操作指令经通用通道控制电路传送给所述固件；

F．固件按读操作指令对欲写入的存储区域进行读操作，并将读出的数据经操作系统

传送给驱动程序；

G．固件再按擦除操作指令对该存储区域进行擦除操作，并将擦除结果经操作系统传

送回驱动程序；

H．驱动程序将读出的数据同欲写入的数据进行整合，然后将整合后的数据及写操

作指令发送给所述固件，由固件将整合后的数据重新写回所述存储区域；

I．固件将写入后的结果与状态经操作系统传送回驱动程序。

所述数据处理系统与该外存储装置之间的信息传送方法，不采用专用接口内部自定义的信息传送方法，而采用通用通道标准所规定的规范方法，由通用接口两端的驱动程序和固件分别按照通讯协议将欲传送的信息打包后，再传送到对方。

所述外存储装置的工作电源从USB总线接入，而不是从系统电源专线接入。节约插座空间，方便即插即用。

在其他实施例中，数据处理系统主机与所述外存储装置之间可以选用通用通道IEEE1394总线交换信息。这时所述外存储器工作电源从IEEE1394总线接入。数据处理系统主机与所述外存储装置之间的信息传送方法采用IEEE1394标准规定的规范方法。

本发明采用独特设计，在全电子式快闪存储器上，加上一个开关，使其写保护管脚WP端悬空或接地，再配合固件的判断，使全电子式快闪外存储装置具有写保护功能。写保护开关具有硬保护的功能，即在物理上能保护快闪存储器的内容而不会被改写和擦除。而固件与驱动程序的配合又为整个外存储装置提供了软保护，即当写保护开关处于保护状态时( WP端接地)，固件会通过驱动程序把写保护状态通知操作系统，从而不可以改写和擦除快闪存储器中的内容，使用户存储的信息受到保护，特别是病毒在这种情况下无法侵入快闪外存储装置。

本发明全电子式快闪外存储装置的通用硬件结构框图如图1所示；图2为使用USB接口的全电子式快闪外存储装置立体局部剖视图。所述全电子式快闪外存储装置完全容纳于单一壳体5内，各电路元器件布置于所述壳体5内的电路板51上，依靠软件驱动实现存储功能；并且在工作时，所述全电子式快闪外存储装置及其所有电路元器件在物理上处于全静止状态。

在全电子式快闪外存储装置的所述电路板51上，安装有存储介质1和直流供电源3；还包括存储控制电路2。由于存储介质1和存储控制电路2全部由电子元器件组成，没有转动机械部分，因此全电子式快闪外存储装置可以做得非常小，其体积仅有大拇指般大小，携带使用非常方便。

本实施例所述全电子式快闪外存储装置的USB硬件结构如图3所示。所述存储控制电路2又包括：微处理器21、通用串行总线接口控制器22、通用串行总线插座23和休眠及唤醒电路24；所述存储介质是快闪存储器(Flash Memory)1；所述微处理器21分别与通用串行总线接口控制器22、休眠及唤醒电路24和快闪存储器1连接，信号单向或双向流动；通用串行总线接口控制器22分别与该总线插座23、休眠及唤醒电路24和快闪存储器1连接，信号单向或双向流动；通用串行总线插座23通过该总线电缆与数据处理系统主机连接。写保护开关4与快闪存储器1和微处理器21单向连接。

所述直流供电源3是从USB总线插座23接入，分别接微处理器21、USB接口控制器22、休眠及唤醒电路24和直流供电源3，该直流供电源3输出端接快闪存储器1的电源端。

当今所有奔腾Ⅱ或以上的电脑(包括兼容机)均带有USB接口，USB已经成为新的个人电脑行业标准，因此目前大部分电脑都可以直接支持和使用本发明全电子式快闪外存储装置。全电子式快闪外存储装置有可能象软盘和光盘一样成为电脑的标准件，并最终替代软盘和软驱。

图6是与图3对应的全电子式快闪外存储装置的电路原理图。所述微处理器21用于控制通用串行总线接口控制器22、快闪存储器1和休眠及唤醒电路24。它含有微处理芯片D4及两个型号为4053的多路模拟开关芯片D5、D6，芯片D5的12、1、3脚、D6的12脚短接后接芯片D4的12脚，芯片D5的13、2、5脚、D6的13脚短接后接芯片D4的13脚；芯片D5的11、10、9脚和D6的11脚分别接芯片D4的44、1、2、3脚；芯片D4的DATA0～DATA7脚分别与通用串行总线接口控制器22的芯片D2以及快闪存储器1即芯片D1对应的接线脚相连；芯片D5的4号脚接快闪存储器D1的4号脚，芯片D6的14脚接快闪存储器D1的42脚；芯片D5的14、15脚连D2的15、16脚。

所述通用串行总线接口控制器22含有型号为PDIUSBD12的芯片D2、晶振Y1、电容C1～C2、C7～C8、电阻R1～R3、R10、发光二极管V3；晶振Y1、电容C1～C2互相串接形成闭合回路，在晶振Y1的两端分别接芯片D2的22和23脚，芯片D2的25、26脚分别经电阻R2、R1接通用串行总线插座23的2、3号脚。该接口控制器22负责USB数据流的输入输出及其控制，符合USB 1．0及1．1标准，具有与大多数单片机相接的8位快速且简单的并行接口，并可实现DMA的功能。

所述快闪存储器1用于存储数据。它可以采用型号为TC58V64FT／128FT／256FT／512FT或KM29V64000T／128T／256T／512T的快闪存储芯片D1，该芯片D1的5脚与写保护开关4的5脚连接。

所述休眠及唤醒电路24的作用是为了降低耗电，可在平时使全电子式快闪存储装置进入休眠状态，需要工作时把全电子式快闪存储装置从休眠状态中唤醒并进入正常的操作状态。它含有三极管V1、电容C4、二极管V2、电阻R5～R9；三极管V1的基极经电阻R9、电容C4和电阻R8后接通用串行总线接口控制器22的芯片D2的12脚，三极管V1的发射极接微处理器芯片D4的4号脚。

本发明全电子式快闪外存储装置无需驱动器和外接电源，而是完全由软件来驱动，即由驱动程序(Driver)和固件(Firmware)驱动。固件被固化在所述微处理器21中并与底层操作系统互动，驱动程序被装载在底层和上层操作系统之间，该驱动程序与底层操作系统及上层操作系统互动，其软件原理方框图如图5所示。所述驱动程序和固件的软件流程图见图7和图8。关于驱动程序和固件，申请人正在向中国软件登记中心申请计算机软件著作权保护。

当用户把全电子式快闪外存储装置插入到电脑的USB接口时，微处理器21立即开始执行固化在其中的固件(Firmware)，固件首先进行初始化，初始化完毕即进入等待状态，等待操作请求。

初始化的程序码全都储存在微处理器D4的固件中。当全电子式快闪外存储装置上电后，操作系统会查询通用通道(USB)接口芯片D2，此时D2会产生中断请求传送给微处理器D4，然后D4通过对D2中断请求的响应而与操作系统取得联系，操作系统根据全电子式快闪外存储装置的D2与D4所反馈的各种特性状态或标志，通知D2与D4进行有关的初始设置，为下一步准备正常数据的交换做好准备。

每当插入一个全电子式快闪外存储装置时，操作系统都会通过USB接口自动检测到该存储装置的插入。此时，上层操作系统就会立即激活驱动程序(Driver)。驱动程序被激活后，即执行初始化操作，并指示操作系统产生一个可移动存储装置(或称为活动存储装置)，操作系统接到此指示后，即为每个插入的存储装置产生一个可移动存储装置并分配相应的装置符。在上述操作过程中，固件会接收并处理来自驱动程序和操作系统的的操作请求。当驱动程序完成插入处理后，即进入等待操作请求的等待状态。

当用户把全电子式快闪外存储装置从电脑的USB接口拔出时，固件立即终止执行。而操作系统则能自动检测到该装置已经从电脑上拔出，并立即把这一事件通知驱动程序；驱动程序在接到此通知后，立即执行有关处理，并指示操作系统消除与该存储装置对应的可移动存储装置；操作系统接到指示后，立即取消相应的可移动存储装置及装置符。

当上层操作系统接到读操作时，会把该读操作发送给驱动程序(Driver)。由于该操作属于标准的磁盘读操作，与USB及快闪内存的操作方式不一样，因此驱动程序会把它转换成全电子式快闪存储装置的特定操作方式。之后，驱动程序进一步对转换后的操作进行USB打包，并把打包后的读操作发给底层操作系统，由底层操作系统把读请求通过USB发送给运行在全电子式快闪存储装置微处理器中的固件(Firmware)，由固件执行该读操作，并把读取的数据及状态信息经底层操作系统返回给驱动程序，然后由驱动程序把该读取的数据及状态信息发送给上层操作系统。至此，读操作完成。

当数据处理系统要求读取数据时，通用通道接口D2通知微处理器D4，而微处理器D4则根据操作系统的要求从快闪存储器D1读取相关的数据送入D2，由D2返回有关的数据给数据处理系统。

当上层操作系统接到写操作时，会把该写操作发送给驱动程序。由于该操作属于标准的磁盘写操作，与USB及快闪存储器的操作方式不一样，因此驱动程序会把它转换成全电子式快闪存储装置的特定操作方式。当写操作到达快闪存储器1时，如果写位置已经包含有效数据，则新的数据无法写入，只有当有效数据被擦除后，才能写入新的数据。基于这种原因，驱动程序把写操作转换成三个不同的内部操作：读、擦除和写。首先，驱动程序执行一个内部读操作，把写位置的原有内容读出来并保存；然后，执行一个内部擦除操作，以清除写位置的所有数据；最后，把需要写的新数据和原有数据结合在一起，并对结合后的数据执行一个内部写操作。当上述三个操作都完成后，驱动程序把写操作的状态信息返回给上层操作系统。至此，写操作完成。

当数据处理系统要求写入数据至快闪存储器1即D1时，通用通道接口D2通知微处理器D4，而微处理器D4则根据操作系统的要求从D2中读取相应的数据送入快闪存储器D1。

当操作系统通知全电子式快闪外存储装置要对快闪存储器进行擦写时，通用通道接口电路D2会通知微处理器D4，然后D4会送一串命令给快闪存储器D1，从而擦除D1内相应区域的内容。

实用中，驱动程序会对上述三个内部操作进行USB打包，并把打包后的操作分别发给底层操作系统，由底层操作系统通过USB发送给微处理器中的固件，由固件执行该操作，并把操作后的数据及状态信息通过USB返回给底层操作系统，然后由底层操作系统把数据及状态信息返回给驱动程序。

本发明全电子式快闪外存储装置的应用，包括通用通道接口控制器和连接插头，快闪电子式存储介质，休眠及唤醒电路，从通用通道取得的供电源和含有直接控制快闪电子式存储介质存取及实现标准功能固件的微处理器；配合安装在系统中的驱动程序，以及在系统硬件接插件的支持下，其特征在于：

所述全电子式快闪外存储装置用作数据处理系统的外存储装置。

所述全电子式快闪外存储装置还可以用作微型数字计算机的外存储装置。目前以Intel PⅡ或兼容芯片为CPU的微机，已将USB作为标准配置，全电子式快闪外存储装置的普及，已指日可待。

所述全电子式快闪外存储装置还可以用作手持式数据处理系统的外存储装置。这正是国际流行的PDA(个人数字助理)等手持式数据处理器期待的产品。

另外，所述全电子式快闪外存储装置还可用作便携式数据处理系统的外存储装置。这也是部分便携式数据处理系统即手提电脑用户因为软驱体积大而丧失掉的权利，多年的期望，可以由全电子式快闪外存储装置实现。

与现有技术相比，本发明用于数据处理系统的全电子式快闪外存储方法及其装置具有如下优点：使用全电子式快闪存储介质和通用通道接口，实现无驱动器、无外接电源的活动外存，并可带电插拔，即插即用，无需关机；存取速度快，容量可为软盘的几倍、几十倍、几百倍、几千倍或更大；体积小，携带十分方便，不易损坏，数据可保存10年或以上；可擦写100万次或以上；同时最多可连接20多个全电子式快闪存储装置到电脑上。本方法及其装置适用于任何支持通用通道的数据处理系统。

本发明装置实施例所用主要元、器件型号、参数如下：

电路符号名称规格型号供应厂商

D1 快闪存储器 TC58V64FT／128FT／256FT／512FT TOSHIBA

或KM29U64000T／128T／256T／512T SAMSUNG

D2 通用串行总线接口控制器 PDIUSBD12

D3 三端电源 X62FP3302

D4 微处理器芯片 8051／系列 INTEL

D5、D6 多路模拟开关 CD4053

Y1 晶振 6MHz

J1 通用串行总线插座

C1～C8 电容

R1～R10 电阻

V1 三极管

V2 发光二极管

V3 二极管

Claims

1．一种全电子式快闪外存储方法，包括使用直流供电源和使用存储介质，其特征在于：所述存储介质是快闪存储器(Flash Memory)，并且：①所用全部器件和电路板都组成为一个单一部件；②使用软件驱动实现外存储功能(取代物理驱动器)；③在存储过程中所有零部件是完全静止的。

2．按照权利要求1所述的全电子式快闪外存储方法，其特征在于：所述全电子式快闪外存储方法包括建立数据处理系统主机与外存储装置之间的信息交换通道，电源的接入途径，设立外存储物理介质及其内部数据组织方法，在外存储介质上读写的方法，对读、写命令格式的解释与执行方法，数据处理系统主机与外存储装置之间信息传送的方法，外存储装置驱动程序(Driver)的安装，以及所述主机操作系统与该驱动程序之间的信息交流方法：还包括在该全电子式快闪外存储装置内设置的直接控制电子存储介质存取和实现接口标准功能的固件(Firmware)；所述全电子式快闪外存储方法适用于所有支持通用通道的数据处理系统并包含以下内容：所述数据处理系统主机与外存储装置之间的信息交换通道是通用通道；所述外存储装置工作电源从所述通用通道接入；所述外存储装置的存储介质是快闪存储器(Flash Memory)，该快闪存储装置内部数据按单一分块模式组织；所述对该外存储装置的读的方法包括以下步骤：A．上层操作系统接受用户读命令；B．操作系统将所述读命令发送给驱动程序(Driver)；C．驱动程序将读命令转换成固件能理解并执行的特殊读操作指令，并传送给底层操作系统；D．底层操作系统将转换后的读操作指令经通用通道控制电路传送给所述固件；E．该固件执行读操作，并将结果及状态经操作系统传送回驱动程序；所述对该外存储装置的写的方法包括以下步骤：A．操作系统接受用户写命令；B．操作系统将所述写命令发送给驱动程序；C．驱动程序判断全电子式快闪外存储装置是否有写保护；无写保护则往下进行；D．驱动程序将写命令转换为固件能理解并执行的多个特殊操作指令，并逐个传送给底层操作系统；E．底层操作系统将转换后的操作指令经通用通道控制电路传送给所述固件；F．固件按读操作指令对欲写入的存储区域进行读操作，并将读出的数据经操作系统传送回驱动程序；G．固件再按擦除操作指令对该存储区域进行擦除操作，并将擦除结果经操作系统传送回驱动程序；H．驱动程序将读出的数据同欲写入的数据进行整合，然后将整合后的数据及写操作指令发送给所述固件，由固件将整合后的数据重新写回所述存储区域；I．固件将写入后的结果与状态经操作系统传送回驱动程序；所述数据处理系统与该外存储装置之间的信息传送方法采用通用通道标准所规定的规范方法。

3．按照权利要求2所述的全电子式快闪外存储方法，其特征在于：所述数据处理系统主机与外存储装置之间交换信息的通用通道是USB(通用串行总线)；所述外存储装置的工作电源从USB总线接入；所述数据处理系统主机与外存储装置之间的信息传送方法是USB标准规定的规范方法。

4．按照权利要求2所述的全电子式快闪外存储方法，其特征在于：所述数据处理系统主机与外存储装置之间交换信息的通用通道是IEEE1394总线；所述外存储装置工作电源从IEEE1394总线接入；所述数据处理系统主机与外存储装置之间的信息传送方法是IEEE1394标准规定的规范方法。

5．按照权利要求3或4所述的全电子式快闪外存储方法，其特征在于：所述全电子式快闪外存储装置具有写保护功能。

6．按照权利要求5所述的全电子式快闪外存储方法，其特征在于：所述单一分块模式的数据组织格式以有效存储量8K Byte为一个块(BLOCK)。

7．按照权利要求5所述的全电子式快闪外存储方法，其特征在于：所述单一分块模式的数据组织格式以有效存储量32K Byte为一个块(BLOCK)。

8．按照权利要求5所述的全电子式快闪外存储方法，其特征在于：所述单一分块模式的数据组织格式以有效存储量128K Byte为一个块(BLOCK)。

9．一种全电子式快闪外存储装置，包括存储介质(1)和直流供电源(3)，其特征在于：所述全电子式快闪外存储装置全部器件和电路板都组成为一个单一部件，依靠软件驱动实现外存储功能(取代物理驱动器)；并且在存储过程中，所述全电子式快闪外存储装置及其所有零部件处于全静止状态。

10．按照权利要求9所述的全电子式快闪外存储装置，其特征在于：所述电路板上还包括存储控制电路(2)，该电路(2)包括：微处理器(21)、通用串行总线(USB)接口控制器(22)、USB总线插座(23)和休眠及唤醒电路(24)；所述存储介质是快闪存储器(Flash Memory)(1)；所述微处理器(21)分别与USB接口控制器(22)、休眠及唤醒电路(24)和快闪存储器(1)连接；USB接口控制器(22)分别与该总线插座(23)、休眠及唤醒电路(24)、快闪存储器(1)和微处理器(21)连接；USB总线插座(23)通过该总线电缆与数据处理系统主机连接；所述全电子式快闪外存储装置由驱动程序(Driver)和固化在所述微处理器(21)中的固件(Firmware)驱动，驱动程序被装载在所述主机上层操作系统和底层操作系统之间。

11．按照权利要求10所述的全电子式快闪外存储装置，其特征在于：所述微处理器(21)含有微处理芯片D4及两个多路模拟开关芯片D5、D6，芯片D5的12、1、3脚、D6的12脚短接后接芯片D4的12脚，芯片D5的13、2、5脚、D6的13脚短接后接芯片D4的13脚；芯片D5的11、10、9脚和D6的11脚分别接芯片D4的44、1、2、3脚；芯片D4的DATA0～DATA7脚分别与通用串行总线接口控制器(22)D2以及快闪存储器(1)D1对应的接线脚相连；芯片D5的4号脚接快闪存储器D1的4号脚，芯片D6的14脚接快闪存储器D1的42脚；芯片D5的14、15脚连D2的15、16脚。

12．按照权利要求10所述的全电子式快闪外存储装置，其特征在于：所述USB接口控制器(22)含有芯片D2、晶振Y1、电容C1～C2、C7～C8、电阻R1～R3、R10、发光二极管V3；晶振Y1、电容C1～C2互相串接形成闭合回路，在晶振Y1的两端分别接芯片D2的22和23脚，芯片D2的25、26脚分别经电阻R2、R1接通用串行总线插座(23)的2、3号脚。

13．按照权利要求10所述的全电子式快闪外存储装置，其特征在于：所述快闪存储器(1)采用型号为TC58V64FT／128FT／256FT／512FT的快闪存储芯片D1，该芯片D1的5脚与写保护开关(4)的5脚连接。

14．按照权利要求10所述的全电子式快闪外存储装置，其特征在于：所述休眠及唤醒电路(24)含有三极管V1、电容C4、二极管V2、电阻R5～R9；三极管V1的基极经电阻R9、电容C4和电阻R8后接USB接口控制器(22)的芯片D2的12脚，三极管V1的集电极接微处理器D4的4号脚，三极管V1的发射极经电阻R5接电源。

15．按照权利要求10所述的全电子式快闪外存储装置，其特征在于：所述直流供电源是从USB总线插座(23)接入，分别接微处理器(21)、USB接口控制器(22)、休眠及唤醒电路(24)和直流电源变换器(3)，所述直流电源变换器(3)输出端接快闪存储器(1)的电源端。

16．按照权利要求10所述的全电子式快闪外存储装置，其特征在于：所述全电子式快闪外存储装置还包括写保护开关(4)，该写保护开关(4)的一端与快闪存储器(1)的WP端相连，另一端接地。

17．一种全电子式快闪外存储装置，其电路元器件均布置于电路板(51)上；所述电路板(51)完全容纳于单一壳体(5)内并包括通用通道接口控制器(22)、连接插座(23)、全电子式快闪存储器(1)及写保护开关(4)、休眠与唤醒电路(24)，以及从通用通道取得的供电源(3)和含有直接控制全电子式快闪存储介质存取及实现标准功能固件的微处理器(21)；其特征在于：所述全电子式快闪外存储装置用作数据处理系统的外存储装置。

18．按照权利要求17所述的全电子式快闪外存储装置的应用，其特征在于：所述金电子式快闪外存储装置用作微型数字计算机的外存储装置。

19．按照权利要求17所述的全电子式快闪外存储装置的应用，其特征在于：所述全电子式快闪外存储装置用作手持式数据处理系统的外存储装置。

20．按照权利要求17所述的全电子式快闪外存储装置的应用，其特征在于：所述全电子式快闪外存储装置用作便携式数据处理系统的外存储装置。