CN1328679C - 使用差动信号来提高多媒体卡的传送速率的方法 - Google Patents

使用差动信号来提高多媒体卡的传送速率的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种通过给传统MMC添加使用差动信号的新数据传送信道来提高数据传送速率的方法和装置。所述装置为一种在包括多媒体卡和主控制器的系统中主控制器以及多媒体卡，其中主控制器控制多媒体卡以在其间发送和接收数据。该方法包括步骤：确定该主控制器是否是用于高速多媒体卡的主控制器；确定该多媒体卡是否是高速多媒体卡；如果该主控制器是用于高速多媒体卡的主控制器且该多媒体卡是高速多媒体卡，则使用VDAT信道来传送数据；和在其他情况下，使用DAT信道来传送数据。用于控制多媒体卡的主控制器配备有能够使用传统多媒体卡的保留端子和新添加的端子传送差动信号的VDAT信道，并且包括用于使用所配备的信道的数据信道选择单元。

Description

使用差动信号来提高多媒体卡的传送速率的方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2003年8月29日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2003-0060256号的优先权，其公开文本通过引用全部结合在本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于提高多媒体卡(MMC)的数据传送速率的装置，并且特别涉及一种通过给传统MMC添加使用差动信号的新数据传送信道来提高数据传送速率的方法和装置。
背景技术
已经上市销售的有各种小型终端，这些小型终端符合以下趋势：随着超大规模集成电路(VLSI)和计算技术的发展，所有产品将被小型化。这里提到的终端指的是个人数字助理(PDA)和手持个人计算机(HPC)。因此，由于终端尺寸小，所以可以连接到这样的终端的接口系统在尺寸上也逐渐减小。按照这个趋势，正在开发各种小型卡。这些卡的典型是多媒体卡(以下，简称为“MMC”)。首先，将简要讨论MMC。西门子AG和SanDisk公司在1997年5月开始开发一种被称为MMC的新的数据存储介质。MMC的特征在于：小型数据存储介质、大容量、可应用于便携终端等、和电池的有效利用以及用于便携终端的廉价和简单接口。
图1是示出了传统多媒体卡和插座的外观和各个端子的框图。
MMC 100是具有7个端子排列的存储卡：DAT端子16、CLK端子14、CMD端子11、VDD端子13、VSS端子12、VSS2端子15、和保留端子10。此外，MMC插座110具有与MMC 100的相对应的端子排列。
DAT端子16是用于传送数据的单端(single-ended)信号的端子，而CLK端子14是用于从主控制器(图2中的120)接收用于MMC的操作的时钟(以下，称为“MCLK”)的端子。CMD端子11是用于从主控制器接收控制命令的端子。该控制命令包括，例如，与MMC的控制有关的命令，诸如数据读和数据写命令。VDD端子13是用于提供DC电压的端子，而VSS端子12和VSS2端子15是用作DC电压的地的端子。保留端子10是所准备的保留端子，以便用户可以单独定义和使用该保留端子。
图2是示出了用于在传统多媒体卡和主控制器之间发送/接收数据的配置的框图。
主控制器120是MMC的控制器，其识别n个MMC 100和管理控制命令传送、数据传送等。
当主控制器120经CMD线2将有关命令发送到MMC 100时，已经接收该命令的MMC 100经CMD线2发送有关响应。在经CMD线2已经执行上述有关控制过程之后，在主控制器120和MMC 100之间经DAT线7发送和接收有关数据。
也就是说，在传统MMC 100从主控制器120接收数据和向主控制器120发送数据时，使用DAT线7。此时，通过单端信号，即以串行方式经单线发送的信号，来传送数据。由于这种情况的传送速率理论上限于几十Mbps(传送速率的当前极限是大约50Mbps)，所以，难以将传统MMC用于大于100Mbps的高速传送中。
发明内容
为了解决上述问题而构思了本发明。本发明的一个目的是提供一种通过弥补由于在传统多媒体卡中使用单端信号而造成的问题来实现高传送速率的方法。
本发明的另一个目的是通过添加除现有数据信道之外的、使用具有低电压的差动信号的数据信道，将数据传送速率提高到几百Mbps或更高。
本发明的再一个目的是在实现本发明的同时，保持与传统MMC的兼容性。
根据用于实现上述目的的本发明的一个方面，提供了一种方法，其用于当在多媒体卡和用于控制该多媒体卡的主控制器之间发送和接收数据时，使用差动信号来提高多媒体卡的传送速率，包括：第一步骤，用于确定该主控制器是否是用于高速多媒体卡的主控制器；第二步骤，用于确定该多媒体卡是否是高速多媒体卡；第三步骤，用于如果该主控制器是用于高速多媒体卡的主控制器且该多媒体卡是高速多媒体卡，则使用VDAT信道传送数据；和第四步骤，用于在其他情况下使用DAT信道传送数据。
根据本发明的另一个方面，提供了一种主控制器，用于控制包括多媒体卡和主控制器的系统中的多媒体卡，以在其间发送和接收数据，其中该多媒体卡配备有能够使用传统多媒体卡的保留端子和新添加的端子来传送差动信号的VDAT信道，并且主控制器包括用于使用所配备的信道的数据信道选择单元。
根据本发明的再一个方面，提供了一种在包括多媒体卡和主控制器的系统中的多媒体卡，该主控制器用于控制多媒体卡，以在其间发送和接收数据，其中该多媒体卡配备有能够使用传统多媒体卡的保留端子和新添加的端子传送差动信号的VDAT信道，并且主控制器包括用于使用所配备的信道的数据信道选择单元。
附图说明
通过下面结合附图给出的对示例实施例的描述，本发明的上述和其他目的和特点将变得更清楚，其中：
图1是示出了传统多媒体卡和插座的外观和各个端子的框图；
图2是示出了用于在传统多媒体卡和主控制器之间发送/接收数据的配置的框图；
图3说明了差动信号和与其相对应的单端等效信号的波形；
图4是示出了根据本发明的实施例的、使用差动信号实现的HS-MMC和用于该HS-MMC的插座的外观和各个端子的框图；
图5是说明根据本发明的实施例的、用于在HS-MMC和HS-MMC主控制器之间发送/接收数据的配置的框图；
图6是说明存在于HS-MMC主控制器中的数据信道选择单元的内部配置的框图；和
图7是说明根据本发明的实施例的整个操作的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细说明本发明的示例实施例。
图3说明了差动信号和与其相对应的单端等效信号的波形。V+和V-象秋千一样电波动，其中如果V+大于V-，就将其定义为正，而如果V+小于V-，就将其定义为负。如图3所示，当计算信号波形中V+和V-之间的差值并且获得与该差值等同的单端信号的信号值时，信号值最大在0V至5V的范围内变化。因此，使用差动信号，能够通过调整参考电压来容易地识别弱信号。此外，对外部电磁干扰变得不敏感。从而增加了信号识别的可靠性。
通过使用上述差动信号来提高传送速率的典型例子是通用串行总线(USB)。就其传送速率而言，USB优于传统串行总线。
图4是示出了根据本发明的实施例的、使用差动信号实现的HS-MMC和用于该HS-MMC的插座的外观和各个端子的框图。本发明的实施例具有以下配置。
首先说明用于高速MMC(以下，称为“HS-MMC”)200的端子的配置。HS-MMC使用在传统MMC卡(图1中的100)中保留的端子10和新添加的端子9。使用端子10和新添加的端子9来配置使用VDAT+端子10和VDAT-端子9之间的差动信号的新数据总线信道(以下，称之为“VDAT信道”)。
下面，对于用于HS-MMC的插座210的配置，其被配置成：使用保留端子1和添加的新端子0，以便将上述端子与在HS-MMC中修改和添加的VDAT+端子10和VDAT-端子9彼此连接。
图5是说明根据本发明的实施例的、用于在HS-MMC和HS-MMC主控制器之间发送/接收数据的配置的框图。
将数据信道选择单元221添加到HS-MMC主控制器220，以便使用数据总线信道，其是通过与传统主控制器120相比新添加的VDAT-端子0和VDAT+端子1配置的。信道选择单元221与每个容纳HS-MMC的插座210的DAT端子7、VDAT+端子1和VDAT-端子0相连。在图5中，尽管未示出，CLK端子5还与信道选择单元221和插座210相连。此外，省略了对其它VDD、VSS、和VSS2端子4、3和6的说明，原因在于它们通常是用于DC电源电压或地的端子。
图6是说明存在于HS-MMC主控制器中的数据信道选择单元的内部配置的框图。
如果将MMC(图4中的200)插入到插座(图4中的210)中，则主控制器220初始化所插入的MMC 200，并在调用MMC 200的状态的同时，确定用于与MMC通信的数据信道。这里，当确定了DAT信道(图4中的7)和VDAT信道(图4中的1和0)之一时，控制逻辑模块222激活DAT_enable信号和VDAT_Enable信号之一。然后，物理(physically)激活DAT线7和VDAT+/-线1和0之一。
此外，数据发送/接收单元233可以包括第一串行化器225、第一解串器226、第二串行化器227、第二解串器228、第一驱动器229、第一接收器230、第二驱动器231和第二接收器232。下面在相关部分描述各个部件。
同时，将从主控制器220接收的系统时钟(SCLK)经控制逻辑模块222传送到时钟发生单元224。时钟发生单元224使用所传送的SCLK，来产生要在MMC中使用的时钟，即MCLK，并经CLK线5将MCLK发送到MMC 200。此外，时钟逻辑模块222给第一串行化器225和第一解串器226提供MCLK，并给第二串行化器227和第二解串器228提供具有MCLK乘32大小的时钟。
就激活DAT信道7时的输出而言，经第一串行化器225和第一驱动器229将控制逻辑模块222的32位缓冲器223中的数据与MCLK同步，并随后将其传送到MMC。同时，对于输入，经第一接收器230和第一解串器226将所接收的1位串行数据与MCLK同步。然后，只要MCLK变成32倍时钟，就将累计的32位数据传送给缓冲器223。
就激活VDAT信道1和0的输出而言，经第二串行化器227和第二驱动器231将控制逻辑模块222的32位缓冲器223中的数据与MCLK×32同步，并随后将其传送到MMC。同时，对于输入，经第二接收器232和第二解串器228将所接收的1位串行数据与MCLK×32同步。然后，只要MCLK变成1倍时钟，就将累计的32位数据传送给缓冲器223。
因此，在从HS-MMC主控制器220到HS-MMC 200的输出和从HS-MMC200到HS-MMC主控制器220的输入两种情况下，VDAT信道1和0基于同一MCLK，可以发送与通过DAT信道7的数据的32倍一样大的数据。
尽管由于32位的缓冲器而可以将数据传送速率提高32倍，但是32位仅仅是说明性的，并且在MMC 200可以接受的范围内，可以自由地使用其他位数。因此，尽管使用单端信号的现有DAT信道7不受缓冲器223的位数增加的影响，但是使用2线的VDAT信道1和0的速率仍提高了缓冲器223的位数倍。
根据本发明的HS-MMC 200和HS-MMC主控制器220不必彼此相连以执行其操作。本发明用这样的方式提供了兼容性：HS-MMC 200可以通过到传统MMC主控制器120的连接进行操作，或者传统MMC 100可以通过到HS-MMC主控制器220的连接进行操作。
在这点上，本发明根据下列4种情况以不同方式操作。
第一种情况是主机是HS-MMC主控制器220且卡也是HS-MMC 200的情况。当卡200被首次插入插座210中时，主控制器220向卡200发送CMD9以请求卡专用数据(以下，称为“CSD”)。此时，在CMD9中的参数的[15:0]填充位上载有指示HS-MMC主控制器220的信息，并且随后将其发送给卡。CMD9的结构和使用在MMC标准规范中定义。
接收到CMD9的卡200将主控制器220识别为HS-MMC主控制器。此外，卡200向主控制器220发送CSD寄存器的内容，其中指示HS-MMC 200的信息被设置在CSD寄存器的保留位中，并且随后将其发送给主控制器。然后，接收到该内容的主控制器220将卡200识别为HS-MMC，并以较高传送速率经VDAT+数据信道1和VDAT-数据信道0传送数据。
第二种情况是主机是HS-MMC主控制器220而卡是传统MMC 100的情况。当卡100被插入插座210时，主控制器220向卡100发送CMD9以请求CSD。此时，在CMD9中的参数的[15:0]填充位上载有指示HS-MMC主机的信息，并且随后将其发送给卡。然后，由于卡本身是MMC，所以接收到CMD9的卡100忽略该信息，并将主机220识别为MMC主机。此外，卡100给主机控制器220发送CSD寄存器的内容。此时，由于在CSD寄存器的保留位上载有无价值信息(垃圾值)，所以读取该信息的主控制器220将该卡100识别为MMC，并经DAT数据信道7发送数据。
第三种情况是主机是传统MMC主控制器120而卡是HS-MMC 200的情况。如果卡200被插入插座210，主控制器120向卡200发送CMD9以请求CSD。由于在CMD9中的参数的[15:0]填充位中没有指示HS-MMC主机的信息，所以接收到该CMD9的卡200将主控制器120识别为MMC主控制器。此外，卡200向主控制器120发送CSD寄存器的内容。此时，尽管在CSD寄存器的保留位中设置了指示HS-MMC 200的信息并且随后将其发送给主控制器，但是由于主控制器是MMC主控制器，所以读取该信息的主控制器120忽略它，并将卡200识别为MMC。因此，经DAT数据信道7发送数据。
第四种情况是主机是传统MMC主控制器120且卡也是MMC 200的情况。当卡100被插入插座210，主控制器120向卡100发送CMD9以请求CSD。接收到该CMD9的卡100将主控制器120识别为MMC主控制器。此外，卡100向主控制器120发送CSD寄存器的内容。然后，读取该内容的主控制器120将该卡100识别为MMC，并经DAT数据信道7发送数据。
图7是说明根据本发明的整个操作的流程图。
首先，当用户将卡插入插座(S700)时，主控制器将CMD9发送给卡以请求CSD(S710)。如果在CMS9中的参数的[15:0]填充位中有指示主控制器的信息，则其通知了该主控制器是HS-MMC主控制器。相反，如果其中没有指示主控制器的信息，则其通知了该主控制器是传统MMC主控制器。如果主控制器不是HS-MMC主控制器(S720)，则主控制器从卡接收CSD寄存器的内容(S731)，并经一般的DAT信道传送数据(S760)。但是，如果主控制器是HS-MMC主控制器(S720)，主控制器从卡接收CSD寄存器的内容(S730)，并确定是否在CSD寄存器的保留位中设置了指示HS-MMC的信息，即，该卡是否是HS-MMC(S740)。如果该卡是HS-MMC，则经VDAT信道传送数据(S750)，反之，如果该卡是传统MMC，则经一般DAT信道传送数据(S760)。
由于使用VDAT信道或一般DAT信道传送数据的过程已经参照图5和6描述了，将省略对其的重复描述。
根据本发明，通过添加使用具有低电压的差动信号的新数据传送信道，可以在理论上将MMC的传送速率提高到500Mbps。
而且，根据本发明，通过在按原样保持传统MMC的现有数据信道的同时添加新数据信道，可以保持与传统MMC的兼容性。
尽管参照附图已经描述本发明的实施例，但是本领域的技术人员应该明白：在不修改或改变本发明的技术精神和实质特征的情况下，可以以其它特定形式来实现本发明。因此，应当明白：前述实施例在所有方面上都不是限制性的，而是说明性的。本发明的范围由所附权利要求书来限定，并且根据本发明的精神和范围及其等同物而做出的所有变化或修改应被解释为属于本发明的范围之内。

Claims (15)

1.一种当在多媒体卡和用于控制该多媒体卡的主控制器之间发送和接收数据时使用差动信号来提高多媒体卡的传送速率的方法，包括：
第一步骤，用于确定该主控制器是否是用于高速多媒体卡的主控制器；
第二步骤，用于确定该多媒体卡是否是高速多媒体卡；
第三步骤，用于如果该主控制器是用于高速多媒体卡的主控制器且该多媒体卡是高速多媒体卡，则使用新数据总线VDAT信道传送数据；和
第四步骤，用于如果该主控制器不是用于高速多媒体卡的主控制器，或者如果该多媒体卡不是高速多媒体卡，则使用数据总线DAT信道传送数据，
其中，该高速多媒体卡和用于高速多媒体卡的该主控制器都配备有能够使用传统多媒体卡的保留端子和新添加的端子传送差动信号的VDAT信道。
2.如权利要求1所述的方法，其中该主控制器包括用于使用所配备的信道的数据信道选择单元。
3.如权利要求2所述的方法，其中该数据信道选择单元包括：
控制逻辑模块，用于接收来自主控制器的系统时钟，将该系统时钟发送给时钟发生单元，并激活DAT_enable信号和VDAT_enable信号之一；
时钟发生单元，用于使用从该控制逻辑模块接收的该系统时钟来产生多媒体卡MMC时钟，将该多媒体卡MMC时钟发送给该多媒体卡，并在DAT_enable状态下将该多媒体卡MMC时钟提供给数据发送/接收单元，或者在VDAT_enable状态下将通过使该多媒体卡MMC时钟乘以预定倍数而获得的时钟提供给数据发送/接收单元；和
数据发送/接收单元，用于通过将数据与从该时钟发生单元接收的时钟同步，经该DAT信道或该VDAT信道发送/接收存在于该控制逻辑模块的缓冲器中的所述数据。
4.如权利要求1所述的方法，其中该第一步骤包括步骤：通过模式命令CMD9作出确定：该主控制器给该多媒体卡发送对于卡专用数据CSD的请求。
5.如权利要求4所述的方法，其中基于在该CMD9中的参数的[15：0]填充位中是否存在指示用于该高速多媒体卡的该主控制器的信息，来执行所述通过该CMD9作出确定的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其中该第二步骤包括步骤：通过卡专用数据CSD寄存器的内容作出确定：该多媒体卡响应于从该主控制器接收的请求进行发送。
7.如权利要求6所述的方法，其中基于在该卡专用数据CSD寄存器的保留位中是否存在指示该高速多媒体卡的信息，来执行所述通过该卡专用数据CSD寄存器的内容作出确定的步骤。
8.一种在包括多媒体卡和主控制器的系统中控制多媒体卡以在其间发送和接收数据的主控制器，其中：
该多媒体卡配备有能够使用传统多媒体卡的保留端子和新添加的端子传送差动信号的VDAT信道；和
该主控制器配备有能够使用传统多媒体卡的保留端子和新添加的端子传送差动信号的VDAT信道，并且包括用于使用所配备的信道的数据信道选择单元。
9.如权利要求8所述的主控制器，其中该数据信道选择单元包括：
控制逻辑模块，用于接收来自主控制器的系统时钟，将该系统时钟发送给时钟发生单元，并激活DAT_enable信号和VDAT_enable信号之一；
时钟发生单元，用于使用从该控制逻辑模块接收的该系统时钟来产生多媒体卡MMC时钟，将该MMC时钟发送给该多媒体卡，并在DAT_enable状态下将该多媒体卡MMC时钟提供给数据发送/接收单元，或者在VDAT_enable状态下将通过将该多媒体卡MMC时钟乘以预定倍数而获得的时钟提供给数据发送/接收单元；和
数据发送/接收单元，用于通过将数据与从该时钟发生单元接收的时钟同步，经该DAT信道或该VDAT信道发送/接收存在于该控制逻辑模块的缓冲器中的所述数据。
10.如权利要求8所述的主控制器，其中该主控制器向该多媒体卡发送CMD9以请求卡专用数据，并且该CMD9包括在该CMD9中的参数的[15：0]填充位中的指示用于高速多媒体卡的主控制器的信息。
11.如权利要求8所述的主控制器，其中该多媒体卡响应于来自该主控制器的请求发送卡专用数据CSD寄存器的内容，并且指示高速多媒体卡的信息包括在该卡专用数据CSD寄存器的保留位中。
12.一种在包括多媒体卡和主控制器的系统中的多媒体卡，该主控制器用于控制多媒体卡，以在其间发送和接收数据，其中：
该多媒体卡配备有能够使用传统多媒体卡的保留端子和新添加的端子传送差动信号的新数据总线VDAT信道；和
该主控制器配备有能够使用传统多媒体卡的保留端子和新添加的端子传送差动信号的VDAT信道，并且包括用于使用所配备的信道的数据信道选择单元。
13.如权利要求12所述的多媒体卡，其中该数据信道选择单元包括：
控制逻辑模块，用于接收来自主控制器的系统时钟，将该系统时钟发送给时钟发生单元，并激活数据总线DAT_enable信号和VDAT_enable信号之一；
时钟发生单元，用于使用从该控制逻辑模块接收的该系统时钟来产生多媒体卡MMC时钟，将该多媒体卡MMC时钟发送给该多媒体卡，并在DAT_enable状态下将该多媒体卡MMC时钟提供给数据发送/接收单元，或者在VDAT_enable状态下将通过使该多媒体卡MMC时钟乘以预定倍数而获得的时钟提供给数据发送/接收单元；和
数据发送/接收单元，用于通过将数据与从该时钟发生单元接收的时钟同步，经该DAT信道或该VDAT信道发送/接收存在于该控制逻辑模块的缓冲器中的所述数据。
14.如权利要求12所述的多媒体卡，其中该主控制器向该多媒体卡发送模式命令CMD9以请求卡专用数据CSD，并且该CMD9包括在该CMD9中的参数的[15：0]填充位中的指示用于高速多媒体卡的主控制器的信息。
15.如权利要求12所述的多媒体卡，其中该多媒体卡响应于来自该主控制器的请求发送卡专用数据CSD寄存器的内容，并且指示高速多媒体卡的信息包括在该卡专用数据CSD寄存器的保留位中。
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