CN1293408A - 半导体存储装置及其操作设定方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种设定模式的模式设定单元,设定将称作存储卡的IC卡插入称作存储块的存储卡,和至/从存储卡输入或输出数据的模式,或设定将IC卡插入存储卡和至/从IC卡输入/输出数据的模式。当SIM插入存储块时,加密信息,计费信息,使用者的个人信息等等可以记录在SIM上,和数据内容可以存储在存储块中。数据内容的版权可以得到保护,和合法的计费可以执行。当数据存储在存储卡中时,可以提高安全性和可以实现与现存存储卡的兼容性。

Description

半导体存储装置及其操作设定方法

本发明具体涉及适合用于存储通过网络分配的数据内容的半导体存储装置，以及这种半导体存储装置的操作设定方法。

使用因特网分配音乐数据的服务现在已经开始了。根据这种服务，在因特网上提供了分配音乐数据的网站。当使用者访问该网站，和选择所希望的音乐时，该选择的音乐通过因特网传输和下载在记录介质上。

现在已经提出使用数字卫星广播分配音乐数据的服务。根据这种服务，与提供给节目的视频和音频数据一起，要下载的音乐数据和诸如MHEG(多媒体超媒体信息编码专家组)，XML(扩展标记语言)或类似的形成下载屏幕显示的脚本语言数据作为附加数据由音乐信道发送。由脚本语言数据形成下载的屏幕显示。当使用者在屏幕上给出指令时，音乐数据作为要下载的数据下载到记录介质上。

另外，现在已经提出了使用蜂窝电话分配音乐数据的服务。根据这种服务，当使用者使用蜂窝电话联接到预定拨号的电话线路上时，他能够接收到分配的音乐数据。当该使用者操作该蜂窝电话时，通过蜂窝电话的线路网络传输了希望的音乐数据，和下载到该蜂窝电话中设置的记录介质中。

如上所述，通过使用诸如因特网，数字卫星广播，蜂窝电话线路等等的各种传输媒介提供的上诸如音乐数据，公开的内容，游戏软件或类似的服务，下载到记录介质上。

作为如上所述的数据内容下载到的记录介质，可以使用诸如软盘，硬盘或类似的磁盘，诸如CD-R(CD-可记录的)光盘或诸如MO(磁-光)盘的磁光盘。然而，这样的盘形记录介质由于它包括机械部分而存在防振问题，和由于体积大不容易在外面携带，或难于使用。

现在已经提出了使用称作存储块的存储卡作为下载前述的数据内容的记录介质。

该存储块是使用‘与非’型闪速存储器的卡形非易失性半导体存储器。该存储块可以以高速存取和存储容量计划高达64MB。该存储块64MB的存储容量大于现在的软盘的1．4MB的容量，和考虑到该容量足以记录数据内容。虽然这个容量小于MD(迷你-光盘)或CDR的128MB-640MB的容量，该MD和CD-R由于包括机械部分而体积较大而不易操作处理。另一方面，该存储块比较小，容易操作处理，具有优异的防振性能。

例如，在下载音乐数据的情况下，存在使用者使用便携式立体声耳机重放下载的音乐，或使用车载音频播放机重放该下载的音乐的情形。根据这种使用方法，该种具有优异的防振性能的小的存储块被考虑用作非常有用的记录介质。

然而，在这种情况下，CPU(中央处理单元)未装入该存储块内，和保密功能不充足。在下载音乐数据的情况下，必须提高保护版权的安全性。特别是当使用网络得到数据内容时，使用电子货币记帐的方法被考虑。根据该存储块，由于CPU未装入其中，很难完成这种记帐交易处理。

已经知道了一种IC卡，其具有内设的CPU。例如，在欧洲GSM(全球数字移动电话系统)的蜂窝电话中使用了符合ISO(国际标准化组织)7816的称作SIM的IC卡。该IC卡用来在该GSM系统的蜂窝电话中存储确认，合同内容，加密算法，缩位拨号号码等等。该具有内设的CPU的IC卡在付电视或调制解调系统费用的电子货币系统中使用。这种IC卡相对存储卡具有高的防止复制和伪造的安全性。

然而，在该IC卡的情况下，由于存储容量小和存取速度低，难于应用于存储下载的内容。

因此，本发明的目的在于提供一种能够提高安全性和实现与现存的存储卡兼容的半导体存储装置，和这种半导体存储装置的操作设定方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有存储卡结构的半导体存储装置，它具有非易失性半导体存储器，控制至／从该非易失性半导体存储器输入／输出数据的输入／输出控制装置和外部设备的接口装置，该装置包括：插入具有控制装置，存储装置和控制至／从存储卡输入／输出数据的输入／输出控制装置的IC卡的IC卡插入装置；和模式设定装置，该模式设定装置设定至／从存储卡输入／输出数据的模式，或插入该IC卡于存储卡中及至／从该IC卡输入／输出数据的模式。

根据本发明的另一个方面，还提供了具有存储卡结构的半导体存储装置的操作设定方法，该装置具有非易失性半导体存储器，控制至／从该非易失性半导体存储器输入／输出数据的输入／输出控制装置和外部设备的接口装置，该方法包括如下步骤：使具有控制装置，存储装置和控制至／从控制装置输入／输出数据的数据输入／输出控制装置的IC卡能够插入；和使之可能设定至／从存储卡输入／输出数据的模式，或插入该IC卡于存储卡中和至／从IC卡输入／输出数据的模式。

称作SIM(用户识别模块)的IC卡插入至称作存储块的存储卡或从中取出。虽然该存储块具有足够的存储容量和足够高的传输速度，由于它没有CPU，就存在安全的问题。具有CPU的SIM具有足够的安全功能。因此，如果称作SIM的IC卡插入称作存储块的存储卡中，加密信息，记帐信息和使用者的个人信息等可以记录在该IC卡上。数据内容的版权可以得到保护。合法的记帐交易可以执行。因此，例如，通过例如因特网，数字卫星广播，蜂窝电话线路等等的各种传输介质，在使用提供诸如音乐数据的内容等等的服务的情况下，可以保证足够的存储容量，版权得到了保护，可以执行合法的记费。

本发明的上述的和其它的目的和特征结合附图通过下面详细的描述和附属权利要求将变得显而易见。

图1是解释存储块示例的透视图，SIM可以插入该块，或从该块中取出；

图2是解释存储块示例所用的正视图，平面图和侧视图，SIM可以插入该块，或从该块中取出；

图3是解释存储块示例的剖面图，SIM可以插入该块，或从该块中取出；

图4是用于解释该SIM的方框图；

图5是用于解释该存储块的方框图；

图6是用于解释该存储块的方框图，SIM可以插入该块，或从该块中取出；

图7是用于解释该存储块的方框图，SIM可以插入该块，或从该块中取出；

图8是用于解释该存储块的示意图，SIM可以插入该块，或从该块中取出；

图9是用于解释该存储块的流程图，SIM可以插入该块，或从该块中取出；

图10是用于解释存储块的另一个示例的方框图，SIM可以插入该块，或从该块中取出；

下面参照附图按下面的顺序描述本发明的一个实施例。

1．存储块的外部整体结构，SIM可以插入该块，或从该块中取出。

2．SIM内部结构。

3．存储块的内部结构。

4．存储块的示例，SIM可以插入该块，或从该块中取出。

5．来自外部设备的处理程序。

6．存储块的另一个示例，SIM可以插入该块，或从该块中取出。

1．存储块的外部整体结构，SIM可以插入该块，或从该块中取出。

图1和图2示出了本发明应用的存储卡装置的整体结构。在图1和图2中，数字1表示本发明应用的存储卡。存储卡1结构上类似于称作存储块的卡形存储器。该存储块是使用与非型闪速存储器的卡形非易失性半导体存储器，和已经预定使用高达64MB的存储容量。

在存储卡1的上表面构成了SIM附着部分2。该SIM附着部分2构造成对应称作SIM和内部有CPU的IC卡5的形状的凹陷部分。这样IC卡5可以插入存储卡1的SIM附着部分2，或从此取出之。

在SIM附着部分2排列着连接存储卡1和IC卡5的端子。作为这些端子，提供了电源端子11，复位输出端子12，时钟输出端子13，接地端子14，编程电源端子15和数据输入／输出端子16。为了检测是否IC卡5已经插入该SIM附着部分2，在存储卡1提供了一个检测端子17。

IC卡5按箭头方向所示插入存储卡1的SIM附着部分2。因此，整个IC卡5插入了存储卡1的SIM附着部分2，和该IC卡5固定在存储卡1上。

当IC卡5如图2所示插入存储卡1时，在存储卡1的SIM附着部分2上排列的电源端子11，复位输出端子12，时钟输出端子13，接地端子14，编程电源端子15和数据I／O端子16分别与IC卡5上排列的电源端子21，复位输入端子22，时钟输入端子23，接地端子24，编程电源端子25和数据输入／输出端子26接触。

当IC卡5如图3插入存储卡1中时，安排在存储卡1的SIM附着部分2上的检测端子17与安排在IC卡5上的检测端子27接触，以致检测到IC卡5已经插入到存储卡1中。

如上所述，以类似称作存储块的卡形存储器的方式构造存储卡1，以及已经预定使用高达64MB的存储容量。具有这种存储块结构的存储卡1用作记录诸如音乐数据内容的记录介质。

然而，有这种情形，即必须保护版权或由于有关如音乐数据内容面受到指控。具有存储块结构的存储卡1存在安全问题，难于存储有版权的和有责任信息的保护信息，使用者的个人信息等等。

因此，在保护版权或履行法律责任的情况下，该IC卡5插入存储卡1。例如，通过加密数据内容保护版权。该数据内容存储在存储卡1。该加密信息，责任信息，使用者的个人信息等等记录在IC卡5。

如上所述，根据本发明，具有存储块结构的存储卡1和具有SIM结构的IC卡5彼此是可以拆开的。当IC卡5从存储卡1取出时，该存储卡可以当作常规存储块记录常规数据。当IC卡5插入时，加密信息，计费信息，使用者的个人信息等等可以记录在IC卡5中。因此，数据内容的版权可以得到保护，和执行合法计费。

因此，当在用于记录使用诸如用如因特网，数字卫星广播，蜂窝电话线路等各种传输介质提供的如音乐数据或类似的内容的服务的情况下传输的数据内容的记录介质时，具有存储块结构的存储卡1是适用的，具有SIM的结构的IC卡5与该存储块拆开。具体地说，由于SIM在GSM系统的蜂窝电话中用于存储基于用户的个人识别码，合同内容，加密算法，缩位拨号号码等的确认，该SIM在诸如使用蜂窝电话传输如音乐数据或类似的数据内容的服务中是有用的。

2．SIM的内部结构

如上所述，根据本发明，称作存储块的存储卡1和称作SIM的IC卡彼此拆开。如上所述，称作SIM的IC卡是符合ISO7816标准的IC卡，其中有CPU，用来根据在GSM系统蜂窝电话的用户的个人识别号码，合同内容，加密算法，缩位拨号号码等等存储确认(身份确认)。

图4是表示称作SIM的IC卡的内部结构。在图4中，电源端子101，编程电源端子102，双向数据信号线的输入／输出端子103，时钟输入端子104，复位输入端子105，接地端子106分别作为与外部设备连接的连接端子提供给IC卡。

电源端子101用来从外部提供操作功率的电源Vcc。操作功率电源Vcc的电压等于5V或3V。

编程电源端子102是用来给内设的EEPROM110(电可擦和可编程ROM)提供编程用电的电源Vpp。该EEPROM110是电可擦非易失性的存储器。一般说来，给EEPROM110供电的编程功率电源Vpp的电压等于电源电压Vcc。还有一个IC卡，以致在SIM中产生编程电源Vpp。虽然示出了从外部供电的结构，但是供电的实质性的方法没有示出。

数据输入／输出端子103是实际通过双向数据信号线I／O输入或输出数据的数据输入／输出端子。该数据通过串／并转换器(S／P转换器)107至／从该双向数据信号线I／O输入或输出。当没有数据输入或输出时，数据信号线I／O保持几乎与操作电源电压Vcc相同的电压。外部控制设备和SIM处在相互数据接收的状态。

时钟信号CLK提供给时钟输入端104。该CLK是SIM的内设的CPU(中央处理单元)112的工作时钟。该时钟CLK是通过分频器108适当地分频提供给S／P转换器107。由分频器108分频得到的该时钟CLK变为决定数据传输速度的传输时钟，该数据是由双向数据信号线I／O交换的。

复位信号RST提供给复位输入端子105。该复位信号RST不但还用来初始化内设的CPU112，还初始化分频器108，S／P转换器107等等。

该接地端子106连接到地Vss。

由S／P转换器107通过双向数据信号线I／O执行数据的输入／输出。该S／P转换器107转换从外部设备传输的串行数据成为例如8位的并行数据。

通过双向数据信号线I／O输入或输出的串行数据中处在低(L)电平的开始位出现在前面，最低有效位-第一(LSB-fist)的正逻辑的位数据(或最高有效位(MSB-first)的负逻辑；它们中的任一个由IC卡的制造商选择)接在后面，偶数的一位奇偶校验位被加上。数据的开始由处在“L”低电平的开始位检测，以及随后发送出去。由奇偶校验检测差错。在这种情况下，如果由奇偶校验检测出差错，在具体的时间从接收端传输处在低“L”电平的信号，该具体时间是处在奇偶校验位随后的两个时钟之间。因此，在传输端可以发现出现了差错。如果发现出现了差错，传输端再发送该相同的数据。

该方法是ISO7816半双工异步通信协议。该S／P转换器107通过这些处理在串行数据和并行数据间执行转换处理。

RAM(随机存储器)109是一个存储器，可以在任何时候可以在／从该存储器写入或读出数据。该RAM109用来暂时存储CPU112执行处理时所必要的数据，或暂时存储一些数据。

仅内部使用的数据，在使用更新时连续使用的数据等等存储在EEPROM110中。例如，数字蜂窝电话，在EEPROM110中存储缩位拨号号码，合同内容，短消息，控制开始或保持通信的数据等等。

虽然这里使用了EEPROM，例如闪速存储器可以用来代替EEPROM。

主要的是，由CPU112处理的节目已经存储在ROM(只读存储器)111中。处理命令例如包括：对于制造或使用蜂窝电话所必要的公开的命令系统；和用作保密的由加密密钥操作单元，发行人或管理者提供的用于管理的非公开的命令系统，或操作数据的识别数码等等。通过操作如上所述的用于管理的非公开的命令系统，SIM的保密功能得到进一步改善。

分频器108用来得到时钟信号，该时钟用以得到双向数据信号线I／O的预定的传输速率，以便使CPU112工作发送数据。分频器108的分频比，例如1／372，用于GSM系统的蜂窝电话系统。根据使用目的或使用情况可以改变分频比。

在SIM中的CPU112根据外部的命令执行处理。在这种情况下，识别内部是否有数据的存取权，和执行处理。

数据总路线113用于从ROM111读取命令或当CPU112执行该命令时暂时存储数据，从／在该RAM109任意地读出或写入数据，或者当EEPROM110根据外部设备的请求被访问时，传输数据。

如上所述，根据具有SIM结构的IC卡，诸如仅用于内部的缩位拨号号码，合同内容，短消息，控制开始或保持通信的控制数据等等数据，当根据使用更新时连续使用的数据等等存储在EEPROM110中。例如，对于制造或使用蜂窝电话所必要的包括公开的命令系统，和仅用于，例如加密密钥产生单元，发行人，管理人员加密用的管理数据操作等的非公开的命令系统的处理命令存储在ROM101中。由CPU112管理输入或输出的数据。因此，保证了高度保密功能。

3．存储块的内部结构

下面将要描述本发明应用的作为存储卡1的基本结构的存储块。

在图5中，电源端子201，连接外部设备的数据输入／输出端子202，总线状态的输入端子203，传输时钟信号的输入端子204，检测插入或取出的检测端子205，和接地端子206安排在该存储块上。

电源电压Vcc加到电源端子201。如果电源电压处在2．7-3．6V的范围内，可以执行操作。

通过双向数据信号线DIO，从／至数据I／O端子202输入或输出数据。该数据信号线DIO用于写入或读出作为传输协议命令(TPC)或数据本身的控制数据。

总线状态BS加到总线状态的输入端子203。该总线状态BS表示在双向数据信号线DIO上的数据的状态。例如，在数据存取执行前通过由TPC改变该状态来执行存储块的处理，或由数据本身执行存储块的处理。

传输时钟信号SCLK加到时钟输入端子204。当该TPC或数据本身传输时，产生传输时钟信号SCLK。该传输时钟信号SCLK由总线状态BS控制。

检测端子205用于外部设备，以检测存储块的插入／取出状态。在该存储块中，该检测端子连接到地和由外部设备通过上拉电阻器连接到电源。因此，在存储块的插入状态下检测端子205设定为“L”(低)电平，和当它没有插入时，是高“H”电平。

接地端子206连接到地Vss。

用写入模式，S／P转换器207转换通过双向数据信号线DIO与传输时钟SCLK同步传输的串行数据成为8位并行数据。该控制命令和数据还从串行数据转换成为并行数据。

用读出模式，通过串／并转换器207将存储在存储块中的8位并行数据转换成串行数据，和通过双向数据信号线DIO输出到外部设备。

寄存器208包括状态寄存器，参数寄存器，额外数据寄存器等等，和通过TPC执行在存储块中的存储器的存取控制。

当在S／P转换器207和闪速存储器213间执行数据交换时，页缓冲器209用于暂时存储数据。

差错检测码产生单元210将例如，差错检测码，如CRC(循环冗余码校验)码或类似的加到要输出的数据或输入的数据上，以及检测输出的数据或输入的数据的差错。通过差错检测确保数据的可靠性。

存储块中的物理信息存储在属性ROM211中。在电源接通刚过后，读出在属性ROM211中的信息。为了检查对应的状态，外部设备使用该信息。

闪速I／F序列发生器212根据寄存器208中设定的参数和类似的参数控制页缓冲器和闪速存储器213之间的数据。

作为闪速存储器213，使用包括例如‘与非’型存储单元的非易失性存储卡。闪速存储器213被划分为具有一定存储容量的页单元，和数据写入／读出每一页。虽然有各种存储容量的闪速存储器213，例如已经预定使用高达约64MB存储容量。

如上所述，在该存储块中，例如高达64MB的数据可以由闪速存储器213记录。在该存储块中，通过使用串行半双工同步数据传输系统，可以确保20Mb／秒的存取速度。

4．存储块的示例，SIM可以插入或从其中取出

图6和7示出了图1和2中所示的存储卡1的内部结构的方框图。图6示出了具有SIM结构的IC卡5取出情况下的结构。图7示出了具有SIM结构的IC卡5已经插入情况下的结构。

在图6和7中，电源端子303，数据输入／输出端子306，总线状态输入端子305，串行时钟信号的输入端子304，检测插入或取出的检测端子307，和接地端子308安排在IC卡能够插入的存储块上。

电源电压Vcc加到电源端子303。如果电源电压Vcc处在3V至5V内，就可以执行操作。

数据I／O端子306用作通过双向数据信号线DIO-A输入或输出数据。

总线状态BS是用与双向数据信号线DIO-A上的数据传输同步控制的信号，和示出了数据包通信的状态。没有使用总线状态BS异步传输数据的异步模式也是可行的。这个系统是用于SIM的ISO7816的半-双工异步通信协议。

在数据包通信状态中，用总线状态BS控制传输时钟信号SCLK。该总线状态BS不用于半-双工异步通信协议。

检测插入或取出的检测端子307用于外部设备检测存储块的插入／取出状态。这个检测端子用于外部设备检测存储块的插入／取出状态。在存储卡中，检测端子307连接到地Vss和由外部设备通过拉起(pull-up)电阻连接到电源。该检测信号ISN在存储卡插入状态下设定为“L”低电平，和在不插入时设定为“H”高电平。

接地端子308连接到地Vss。

在图6和图7中的串／并转换器309，页缓冲器310，差错检测码产生单元311，属性ROM312，闪速I／F序列发生器314和闪速存储器315类似于上述的存储块。

也就是，在写模式中，S／P转换器309转换通过双向数据信号线DIO-A与传输时钟信号SCLK同步传输的串行数据成为8位并行数据。在读出模式中，存储在存储器中的8位并行数据通过S／P转换器309转换成为串行数据，和通过双向数据信号线DIO-A输出到外部设备。

寄存器313包括状态寄存器，参数寄存器，额外数据寄存器等等，和在存储块中由TPC执行存储器的存取控制。另外，寄存器313包括SIM接口寄存器。该SIM接口寄存器随后将详细描述。

当在S／P转换器和闪速存储器315间执行数据交换时，页缓冲器310用于暂时存储数据。

差错检测码产生单元311将例如CRC(循环冗余检查)的差错检测码或类似的加到输出的数据或输入的数据上，和检测输出数据的差错或输入数据差错。通过执行这样的差错检测，确保数据的可靠性。

在存储块中的物理信息存储在属性ROM312中。在属性ROM312中的信息在电源刚接通后被读出。为了检测对应的状态，外部设备使用该信息。

闪速I／F序列发生器314根据在寄存器中设置的参数和类似的参数控制页缓冲器310和闪速存储器315间的数据。

作为闪速存储器315，包括，使用例如‘与非’型存储单元的非易失性存储卡。闪速存储器315划分为一定存储容量的页单元和从每页写入／读出数据。虽然有各种存储容量的闪速存储器315，例如，已经预定使用高达64MB的存储容量。

如上所述，除了SIM接口寄存器提供给寄存器部分313外，存储块部分301的结构类似于普通存储块的结构(图5)。

为了连接到具有SIM结构的IC卡，电源端子351，复位输出端子352，时钟输出端子353，数据输入／输出端子354，接地端子355和检测IC卡插入／取出的检测端子356安排在存储卡上。

当IC卡5插入时，通过电源端子351，工作电源Vcc加到IC卡5。当IC卡插入时，5V或3V的电源加到电源端子351。

当IC卡5插入时，复位输出端子352用于提供复位信号RST到IC卡5。

当IC卡5插入时，时钟输出端子353用于提供时钟CLK到IC卡5。

当IC卡5插入时，数据I／O端子354用于至／从IC卡输入或输出数据。

接地端子355连接到地Vss。

检测单元331检测是否具有SIM结构的IC卡5插入至存储卡1。

另外，在具有SIM结构的IC卡中，当闪速存储器替代EEPROM时，编程电源Vpp是必要的。为此目的，准备编程电源端子357。

电源端子351，复位输出端子352，时钟输出端子353，数据I／O端子354，接地端子355，检测端子356和编程电源端子357分别对应安排在图1和2所示的SIM附着部分2上的电源端子11，复位输出端子12，时钟输出端子13，数据I／O端子16，接地端子14，检测端子17，和编程电源端子15。

图7示出了IC卡5插入存储卡1的状态。IC卡5的部分作为SIM部分302示出。该SIM部分302具有类似图4所示的前述的SIM结构。

也就是说，通过串／并转换器321执行数据的输入／输出。该S／P转换器321转换从外部设备传输的作为串行数据的传输数据成为例如8位的并行数据。

根据通过双向数据信号线SIM I／O输入或输出的串行数据，处在低电平的开始位存在于开头，和LSB-第一的正逻辑或MSB-第一的负逻辑的数据位随后接续，和加入偶数据的一位奇偶校验位。由处在低电平的开始位检测数据的开头，和该数据随后发送出去。在这种情况下，如果由奇偶校验检测到差错，处在低电平的信号在两个时钟间的具体时刻从接收端随后传输到奇偶校验位。因此，在传输端可以发现出现的差错。如果发现出现的差错，传输端再一次传输相同的数据。这种方法是ISO7816的半双工异步通信协议。S／P转换器107通过这些处理执行串行数据与并行数据间的转换处理。

RAM322是个存储器，任何时刻都可以在／从该存储器写入或读出数据。RAM322用于暂时存储CPU326执行处理时所必要的数据，或暂时存储一些数据。

仅内部使用的数据，在使用更新时所连续用的数据等等存储在EEPROM323中。例如，数字蜂窝电话，缩位拨号号码，合同内容，短消息，开始或保持通信的控制数据等等存储在EEPROM323。闪速存储器还可以用以代替该EEPROM。

主要是由CPU326处理的程序已经存储在ROM324中。处理命令包括例如：制造或使用蜂窝电话所必要的公开的命令系统；和仅在，例如由加密密钥产生单元，发行人或管理人员加密时使用的管理用的非公开的命令系统，或操作数据的识别号码，或类似的数据。

分频器320用于得到发送数据的时钟信号，这是从使CPU326工作的时钟SIMCLK，用双向数据信号线DIO-B的转换比率得到的。

根据来自外部的命令，在SIM中CPU326执行处理。在这种情况下，识别是否内部存在存取权或类似的情况，和执行处理过程。

数据总线325用于从ROM324读取命令，或当CPU326执行该命令时，暂时存储数据，任意地从／至RAM322读取或写入数据，或当EEPROM323根据来自外部设备的请求被存取时，传输数据。

在图6和7中，时钟信号输入端子304，总线状态的输入端子305，和数据输入／输出端子306直接地连接到存储块部分301的S／P转换器309。因此，来自时钟信号输入端304的串行时钟信号SCLK和来自总线状态的输入端子305的总线状态BS直接地加到S／P转换器309。数据可以直接地由双向数据信号线DIO-A输入或输出。如图6所示，因此当IC卡5取出时，只有存储块部分301起作用，和像存储块那样工作。

如图7所示，当IC卡5插入时，存储块部分301可以工作或SIM部分302也可以工作。

在寄存器313中存在SIM接口寄存器。SIM接口寄存器用来在使用存储块部分301输入或输出数据的情况下控制操作，和在使用SIM部分302输入或输出数据的情况下控制操作。在SIM接口寄存器313中的内容可以用外部设备提供给S／P转换器309的数据设置。在SIM接口寄存器中的内容可以响应检测单元331的检测输出而设定，检测单元331用以检测是否具有SIM结构的IC卡5已经插入。

图8A和8B示出了SIM接口寄存器的结构。该SIM接口寄存器划分成控制寄存器部分(图8A)和状态寄存部分(图8B)，和像存储块的内部结构示例所示的那样构成寄存器313的部分。

图8A示出了控制寄存器部分的结构。该控制寄存器部分包括位1至位8的一些位。位1至位4是RFU位和用于以后的扩展。位1至位4还未使用。

在控制寄存器部分中的第8位，是模式选择位，用于当具有SIM结构的IC卡插入存储卡时，允许外部设备选择是存储块部分301工作，还是SIM部分302工作。

当在控制寄存器部分中的第8位的模式选择位处在“高”电平时，设定SIM模式，和该SIM部分302工作。当在控制寄存器部分中的第8位的模式选择位处在“低”电平时，设定存储块模式，和存储块部分301工作。

在控制寄存器部分中的第7位用于控制加到SIM部分302的电源电压。当电源控制位7设定为“高”电平时，设定为“不启动”，当处在“低”电平时，设定为“启动”。

位6用于控制发送到SIM部分302的复位／运行信号。当复位控制位6处在“高”电平时，设定“运行”(RUN)，当处在“低”电平时，设定“RST”。

另外，第5位用于控制发送给SIM部分302的时钟信号。当时钟控制位第五位处在“高”电平时，设定“不启动”(disable)，当处在“低”电平时，设定“启动”(enable)。

图8B示出了状态寄存器部分的结构。该状态寄存器部分包括第1位至第8位，第1至第7位是RFU位，和用于进一步扩展。第1位至第7位在这里不用。

在状态寄存器部分中的第8位是SIM检测位，和表示具有SIM结构的IC卡是否插入至存储卡。当在状态寄存器部分中的第8位SIM检测位处在“高”电平时，该IC卡没有被检测。当在状态寄存器部分中的第8位SIM检测位处在“低”电平时，该IC卡被检测。响应检测单元331的检测输出，该位被设定。

在图7中，双向门327转换数据，该数据是通过数据I／O端子306至／从外部设备输入或输出的数据。

双向门327被控制，以致只有在图7中的SIM接口寄存器的控制寄存部分中的模式选择位(第8位)处在“高”电平和总线状态BS处在“低”电平的情况下，连接双向数据信号线DIO-A和DIO-B。

因此，在这种情况下，数据可以通过数据输入／输出端子306，双向数据信号线DIO-A，双向门327和双向数据信号线DIO-B在SIM部分302与外部设备之间输入或输出。

虽然在类似前述的情况下SIM部分302的S／P转换器321起作用，双向门327以这样的方式控制，即操作存储块部分301的S／P转换器309不起作用。

反之，当前述的相同条件不满足时，双向门327以这样的方式控制，即双向数据信号线DIO-A与DIO-B断开。

当具有SIM结构的IC卡插入存储卡时，从振荡器329提供SIM部分302的操作时钟SIM CLK。这个时钟由SIM接口寄存器的控制寄存器部分(图8A)中的时钟控制位控制。

SIM部分302的复位信号SIM RST由SIM接口寄存器的控制寄存器部分(图8A)中的复位控制位(第6位)控制。

另外，给SIM部分302提供的电源SIM Vcc是通过Vcc门333从电源端子303提供的。该Vcc门333是由在SIM接口寄存器的控制寄存器部分(图8A)中的电源控制位控制的。

只有在表示已经插入的具有SIM结构的IC卡处在“低”电平和在SIM接口寄存器控制寄存器部分(图8A)中的电源控制位(第7位)处在“低电平”的情况下，电源电压Vcc通过Vcc门333提供给SIM部分302。

当在输入端305处的总线状态BS处在“高”电平时，该装置操作存储块的2-状态存取模式，和该SIM接口寄存器可以访问。在这种情况下，双向门327关断，没有数据传输至SIM部分302。

5．来自外部设备的处理程序

下面将描述来自外部设备控制可以插入IC卡的存储卡的程序。图9示是流程图，它表示IC卡可以插入的存储卡由外部设备控制的情况下的处理过程。

首先，为了确认是否IC卡已经插入(步骤S1)，由外部设备读取SIM状态。也就是，在图8中所示的SIM接口寄存器的状态寄存器部分中的SIM检测位(第8位)被读出。

由在SIM接口寄存器的状态寄存器部分中的SIM检测位识别是否具有SIM结构的IC卡5已经插入。如果没有检测到，处理程序返回到步骤S1，和再次读取SIM检测位(步骤S2)。

如果确定在步骤S2中具有SIM结构的IC卡5已经插入，该装置设定成控制SIM部分302的工作的SIM模式(步骤S3)。也就是，在图8A中所示的SIM接口寄存器的控制寄存器部分中，第8位的模式选择位设定为“高”电平，在这种情况下，总线状态BS设定为“高”电平。

此后，假设通过类似设定总线状态BS为“高”电平执行对SIM接口寄存器的控制寄存器部分和状态寄存器部分的存取。

此后，为了将电源电压Vcc提供给SIM部分302，电源控制设定为“启动(enable)(步骤S4)。也就是，在SIM接口寄存器的控制寄存器部分中第7位的电源控制位设定为“低”电平。

当给SIM部分302的操作电源设定了时，为了给SIM部分302提供操作时钟SIM CLK，时钟控制设定为“启动”(步骤S5)。也就是在SIM接口寄存器的控制寄存器部分中，第5位的时钟控制位设定为“低”电平。因此，振荡器329被控制，和来自振荡器329的时钟提供给SIM部分302。

当SIM操作时钟被设定好，执行控制，以致为了激活SIM，设定SIM为“运行”(RUN)(步骤S6)。也就是，在SIM接口寄存器的控制寄存器部分中，第6位的复位控制位设定为“低”电平。因此，复位信号改变为“运行”，和SIM部分302被激活。

虽然在流程图中没有描述的在ISO7816-3中规定的称作“应答-至-复位”(Answer-To-Reset)数据串从SIM部分302输出至外部设备。这表明在外部设备与该SIM间的通信协议类型是决定是否该逻辑是LSB-第一的正逻辑或是MSB-第一的负逻辑的信息数据，和在SIM部分302交换数据的时候变成与外部设备的接口规则。

在设定通信协议类型后，该装置进入普通的交换对话。

外部设备首先发出命令给SIM，和传输包括应用码、命令码、三个参数码的5字节到SIM部分302(步骤S7)。

当命令组被接收时，该SIM部分302返回表示已经接收作为ACK信号的命令组的通知到外部设备。该外部设备执行接收来自SIM部分302的ACK的处理(步骤S8)。

从外部设备至SIM或从SIM至外部设备传输数据的处理根据在步骤S7中SIM部分302中由命令组设定的命令内容执行。在数据传输完成的时间点，SIM部分302返回作为处理结果信息的状态字给外部设备。因此外部设备执行从SIM部分接收该状态的处理(步骤S10)。

如上所述完成一次对话。当一次对话完成时，SIM对话结束被完成，和识别是否有对话(步骤S11)。在继续对话的情况下，处理程序返回到步骤S7，和执行在SIM中设定命令的处理。

如果在步骤S11确定对话完成了，为了执行关闭程序，执行停止该SIM和设定它到复位状态的处理过程(步骤S12)。也就是，在SIM接口寄存器的控制寄存器中，第6位的复位控制位设定为“低”电平。因此，复位信号变为“RST”。和SIM部分302被复位。

接下来，执行使时钟不能工作的处理，以停止操作时钟(步骤S13)。也就是，在SIM接口寄存器的控制寄存器中，第5位的时钟控制位被设定为“高”电平。因此，时钟控制信号改变，和停止来自振荡器329的时钟。

当操作时钟被停止时，执行关闭电源的处理，以随后停止操作电源Vcc(步骤S14)。也就是，在SIM接口寄存器的控制寄存器中的第7位的电源控制位设定为“高”电平。因此，对Vcc门333的控制信号改变和给SIM部分302提供的电源SIM Vcc被停止。

最后，执行设定模式成为存储块的处理，以返回操作模式成为普通的存储块模式(步骤S15)。也就是在SIM接口寄存器的控制寄存器中，第8位的模式选择位设定为“低”电平。

作为使用流程图在这里所述的SIM模式，如果一个对话已经完成，通过变化第8位的模式选择位，该模式可以暂时地或间断地改变，而不执行终止SIM的程序。在这种情况下，SIM部分302是一个无效模式。另外，在为了插入SIM部分302允许时钟停止的情况下，还可以停止时钟和设定SIM部分302成为睡眠模式。在这种情况下，在SIM接口寄存器的控制寄存器中，第5位的时钟控制位设定为“高”电平。

6．SIM可以至／从存储块插入或取出的另一个示例

图10示出了本发明的另一个实施例。如图6和7所示的前述的示例中，已经提供了振荡器329以构成SIM部分302的操作时钟SIM CLK。在另一个示例中，来自时钟输入端子的时钟用作SIM部分302的时钟。其它的结构类似于前述的图6和7所示示例中的结构。

作为存储块部分301的操作时钟，当存储块部分被访问时，频繁出现供电状态和停止状态。在使用那种结构的情况下，致使SIM部分302具有的睡眠模式的条件是必要的，在这种模式下时钟已经停止。

由于来自外部设备的控制程序类似于图9所示的示例，它的解释这里就省略了。

当SIM时钟被控制时，在SIM接口寄存器中的第5位时钟控制位被无效，以及在这里不需要操作之。然而，类似于前述的该操作通过替代它的外部设备控制操作时钟来执行

虽然在上述的示例中SIM可以至／从存储块插入或取出，不总是必要以那样的方式构造该装置，即SIM可以物理地插入或取出至／从该存储块。该SIM还可以整体地附加到存储块上。

根据本发明，称作SIM的IC卡可以至／从称作存储块的存储卡插入或取出。该SIM可以用作IC卡，和现存的SIM可以像它那样插入或取出。由于接口可以公用，存储卡可以用作存储块，而不必考虑SIM的存在与否。与外部设备的接口可以使存储块和SIM用公用的信号线，并且这里不需要提供新的接口。几乎不必要增加控制存储块部分和SIM部分，以及切换振荡器和数据信号的寄存器的数量。

虽然存储块具有了足够的记录容量和充分高的传输速度，由于它没有CPU，所以有安全问题。该SIM具有CPU和充分高的安全功能。通过可以使SIM插入存储块，可以使用相互的长处。例如，存储在存储块部分的数据可以使用由SIM部分产生的加密密钥加密。例如还可以以这样的方式构建该装置，只有当SIM插入时，存储部分才可以存取。

因此，如果称作SIM的IC卡插入到称作存储块的存储卡，在IC卡中可以记录加密信息，计费信息，使用者的个人识别信息等等。数据内容的版权可以得到保护，和可以执行合法的计费。

因此，例如在通过使用诸如因特网，数字卫星广播，蜂窝电话线等等各种传输介质，使用提供诸如音乐数据或类似的内容服务的情况下，可以确保足够的存储容量，数据的版权可以得到保护，和可以执行合法的计费。本发明不限于前述的实施例，但是很多改进和变化可能在本发明和构思和从属权利要求的范围内。

Claims (16)

1．具有有非易失性半导体存储器，控制至／从所说的非易失性半导体存储器数据的输入或输出的数据输入／输出控制装置，和与外部设备的接口装置的存储卡结构的半导体存储装置包括：

IC卡插入装置，它用于插入具有控制装置，存储装置，和控制至／从所说的控制装置的数据的输入或输出的数据输入／输出控制装置的IC卡；和

模式设定装置，它用于设定至／从所说的存储卡输入或输出数据的模式，或至／从插入到所说的存储卡的所说的IC卡输入或输出数据的模式。

2．根据权利要求1的装置，还包括根据模式设定装置，用于在外部设备和存储卡之间转换数据的输入／输出和在外部设备和IC卡之间转换数据的输入／输出的选择装置。

3．根据权利要求1的装置，还包括根据模式设定装置，控制给所说的IC卡提供电源的电源控制装置。

4．根据权利要求1的装置，还包括根据模式设定装置，控制所说IC卡的复位／运行操作的复位／运行控制装置。

5．根据权利要求1的装置，还包括给所说的IC卡产生时钟的振荡装置，

其中所说的IC卡的时钟工作是根据模式设定装置，由控制所说的振荡的装置控制的。

6．根据权利要求1的装置，其中来自所说的外部设备的时钟是频分的，和提供给所说的IC卡。

7．根据权利要求1的装置，其中所说的IC卡是可拆卸地插入IC卡的插入装置，和所说的装置还有检测是否IC卡已经插入的检测装置。

8．根据权利要求1的装置，其中所说的模式设定装置提供在所说的存储卡的寄存器中。

9．具有有非易失性半导体存储器，控制至／从所说的非易失性半导体存储器数据的输入或输出的数据输入／输出控制装置，和与外部设备的接口装置的存储卡结构的半导体存储装置的操作设定方法包括如下步骤：

能够使具有控制装置，存储装置，和控制至／从所说的控制装置的数据输入或输出的输入／输出控制装置的IC卡插入；和

能够设定至／从所说的存储卡输入或输出数据的模式，或插入所说的IC卡于存储卡中，和至／从所说的IC卡输入或输出数据的模式。

10．根据权利要求9的方法，其中在外部设备与存储卡间的数据输入／输出和在外部设备与IC卡间的数据输入／输出是根据所说的设定模式转换的。

11．根据权利要求9的方法，其中根据所说的设定模式控制给IC卡提供电源。

12．根据权利要求9的方法，其中根据所说的设定模式控制所说的IC卡的复位／运行操作。

13．根据权利要求9的方法，其中根据所说的设定模式控制振荡装置，和控制所说的IC卡的时钟操作。

14．根据权利要求9的方法，其中来自外部设备的时钟是分频得到的，和提供给所说的IC卡。

15．根据权利要求9的方法，其中检测所说的IC卡是否已经插入。

16．根据权利要求9的方法，其中所说的模式设定是在所说的存储卡的寄存器中执行的。

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