CN1655277A - 多功能数据存储装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能数据存储装置，包括记忆存储单元，采用闪存作为存储介质，用于存储数据；第一接口单元，遵从第一接口协议，用于建立所述装置和采用第一接口协议的外部设备之间的数据通道；主控制器单元，与所述记忆存储单元和第一接口单元相连，用于控制记忆存储单元的读写操作和第一接口单元的数据通信；遵从第二接口协议的第二接口单元，所述第二接口单元与主控制器单元相连，用于建立所述装置和采用第二接口协议的外部设备之间的数据通道。本发明可以实现灵活方便的数据存储、交互和共享功能。

Description

多功能数据存储装置及方法

技术领域

本发明涉及智能数据存储技术，尤其是涉及一种用于在电脑和/或各类电子产品之间进行数据存储与共享的多功能数据存储装置及方法。

背景技术

目前，多功能数据存储装置可以根据存储介质的种类分为磁存储器、光磁存储器和半导体存储器(Flash Memory)等三大类。

磁存储器的特点是机械式读取，必须配合相应的驱动器才能正常使用，包括软盘和ZIP盘。其中，软盘的容量小(现在一般为1.44M)，速度慢，只适用于小型文件简单备份和数据交换。而ZIP盘虽然具有较大的容量，其较大的体积和较贵的价格使它的使用范围受到很大限制。

光磁存储器的缺点在于写数据的速度慢且不方便，对于需要经常修改数据的情形极不实用。此外，其同样需要额外的驱动设备支持，并且体积较大。

因此，可以满足计算机应用过程中对低功耗、高可靠性、高存储密度、高读写速度的要求的半导体存储器得到迅速发展，被广泛地应用于手机、数码相机、PDA等消费类电子产品之中，其外形结构多样，尺寸越来越小，容量越来越大，接口方式越来越灵活。

基于半导体技术的半导体存储器主要包括：以USB为接口的闪盘、智存卡、MP3等以及自定义接口和标准的数据存储卡。现有的数据存储卡包括CF(Compact Flash Card)、SM(Smart Media Card)、MMC(Multi Media Card)、SD(Secure Digital)、Memory Stick(记忆棒)和Micro Drive(微型硬盘)等。

每种半导体存储器都有自身特定的数据接口、尺寸、协议和市场发展方向，应用的场景也不一样，例如采用标准USB接口的数据存储产品主要用于计算机、笔记本电脑等，而自定义接口和标准的数据存储卡多用于电子产品，如数码相机、PDA等嵌入设备。

为了实现电脑与电子产品之间的数据共享，需要在电脑上对各种各样的数据存储卡进行读写操作。一种现有技术采用读卡器作为连接数据存储卡和电脑的接口设备，从而为数据存储卡的数据转移提供一条便捷的数据通道。同样，通过读卡器和数据存储卡可以在电脑与电脑之间进行数据共享。

按照读取的数据存储卡的种类来分，读卡器可以分为单功能读卡器和多功能读卡器。所谓单功能读卡器一般只能读取一种类型的数据存储卡，如CF读卡器只能读取CF卡，SM读卡器只能读取SM卡。由于各种数据存储卡之间互不兼容，单一功能的读卡器就不能满足“通用”的需求。使得不同格式的数据存储卡需要不同的读卡器，如SM卡读卡器，Memory Stick读卡器等等，数据的交换变得较为复杂，导致电脑和/或不同电子产品之间的数据共享较为困难。

多功能读卡器则可以兼容多种数据存储卡，无论是SM卡、还是MemoryStick或者其他类型都可以读写。但是所述多功能读卡器也具有缺陷：对于不同的电子产品与电脑之间的数据共享，需要将不同的数据存储卡插入到电脑中；除此之外，多功能读卡器还有携带不方便、价格不菲等缺点。

而且，上述单功能读卡器和多功能读卡器具有相同的缺点：由于电脑与电子产品对数据的读写操作分别遵从不同的协议，使得在实现数据交换时需要进行数据格式的转换，并不是真正意义上的数据共享，从而耗费较长的时间，影响读写速度。

目前，许多电子设备，如手机，对数据的存储容量的需求越来越大，内置USB接口实现外置存储也因此越来越被重视。而时尚的MP3播放器也在不断的变革中，外置存储装置也越来越成为一种趋势，上述电子设备共同的特点是均为电池供电设备，一般采用3.3V方式。虽然手机和MP3等电子产品具有USB接口存储功能，与电脑遵从同种协议，即USB协议。但是，由于电脑采用的完全标准的USB接口供应的电源为5V，而目前的电子产品则普遍采用3.3V的供电方式。因此，完全标准的USB接口的数据存储装置或存储卡的电压和功耗等参数并不符合这些电子产品的应用需求。

发明内容

由于现有技术在电脑和/或电子产品之间的数据共享速度较慢且较为复杂，本发明解决的技术问题在于提供一种多功能数据存储装置和方法，可以实现灵活方便的数据存储、交互和共享功能。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种多功能数据存储装置，包括：

记忆存储单元，采用闪存作为存储介质，用于存储数据；

第一接口单元，遵从第一接口协议，用于建立所述装置和采用第一接口协议的外部设备之间的数据通道；

主控制器单元，与所述记忆存储单元和第一接口单元相连，用于控制记忆存储单元的读写操作和第一接口单元的数据通信；

遵从第二接口协议的第二接口单元，所述第二接口单元与主控制器单元相连，用于建立所述装置和采用第二接口协议的外部设备之间的数据通道。

本发明进一步的改进在于：所述主控制器单元包括第一接口控制器、第二接口控制器和记忆存储控制器，分别控制第一接口单元、第二接口单元和记忆存储单元。

其中，所述主控制器单元还包括数据缓冲器，用于缓存所述装置与外部设备交换的数据。

其中，所述主控制器单元还包括协议控制器，用于根据数据通道选择第一或第二接口协议。

其中，所述第一接口单元是USBDP接口单元，用于实现所述装置和外部USB设备的连通。

其中，所述第二接口单元是MMC接口单元，用于实现所述装置和外部MMC设备的连通。

其中，还包括具有场效应管和稳压管的电源管理单元，与所述第一接口单元、第二接口单元相连接，将外部设备供应的电源转换为所述装置的工作电源。

本发明还提供一种多功能数据存储方法，应用于包括记忆存储单元、第一接口单元、第二接口单元和主控制器单元的多功能数据存储装置，包括步骤：

1)述主控制器单元判断外部设备的接口协议，如果所述接口协议为第一接口协议，则通过第一接口单元建立与采用第一接口协议的外部设备的数据通道，如果所述接口协议为第二接口协议，则通过第二接口单元建立与采用第二接口协议的外部设备的数据通道；

2)采用步骤1)确定的接口协议接收来自外部设备的传输命令包，主控制器单元对其进行解析；

3)所述主控制器单元根据所述解析结果对记忆存储单元进行读写操作；

4)将操作结果采用步骤1)确定的接口协议返回至外部设备。

其中，所述步骤1)具体包括：

11)主控制器单元查询第一接口单元，如果有数据，则执行步骤22)，如果没有数据，则执行步骤23)；

12)通过第一接口单元建立与外部设备的数据通道；

13)继续查询第二接口单元，如果有数据，则执行步骤24)，如果没有数据，则执行步骤25)；

14)通过第二接口单元建立与外部设备的数据通道；

15)则返回准备接收命令的状态。

其中，所述步骤1)具体包括：外部设备通过第一接口单元或第二接口单元向主控制器单元发送中断请求；主控制器单元根据中断请求与外部设备建立相应的数据通道。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：首先，本发明多功能数据存储装置具有分别遵从第一接口协议和第二接口协议的第一接口单元和第二接口单元，使得采用不同协议的外部设备之间可以共享记忆存储单元。即在多功能数据存储装置接入外部设备之后，主控制器单元可以按照外部设备的接口特性遵从不同的协议独立实现对记忆存储单元的操作，加之，记忆存储体是按照文件存储方式，与接口传输方式没有直接的关系，从而达到对记忆存储单元的共享。因此，在采用本发明多功能数据存储装置的情况下，遵从不同协议的外部设备之间不再需要读卡器等转接设备、也无需改变外部设备存储设计，即可实现自由的数据存储功能、并且灵活方便的进行数据交互和共享。

其次，对于采用标准USB接口的电脑和采用自定义USB接口的电子产品(如手机、MP3等)而言，第一接口单元可以采用双电源的USBDP接口技术，从而在遵从同种协议(即USB协议)的情况下，实现电脑和电子产品之间灵活方便的数据交互和共享功能。

附图说明

图1是本发明多功能数据存储装置的结构方框图；

图2是本发明多功能数据存储方法的流程图；

图3是本发明多功能数据存储装置第一实施方式的方框图；

图4是本发明多功能数据存储装置第一实施方式的示意图；

图5是图3所示多功能数据存储装置的电源管理单元的电路图；

图6是配合图4所示多功能数据存储装置的卡座的示意图；

图7是图3所示多功能数据存储装置进行数据读写的流程图。

具体实施方式

请参考图1，本发明多功能数据存储装置100用于实现外部设备(图未示)的存储功能，使得采用不同接口类型的外部设备之间可以灵活方便的进行数据交互和共享。所述多功能数据存储装置100包括主控制器单元110、记忆存储单元120、第一接口单元130和第二接口单元140。

所述记忆存储单元120采用闪存作为存储介质，用于存储数据；所述第一接口单元130和第二接口单元140分别遵从第一接口协议和第二接口协议，用于建立所述装置100和外部设备的数据通道；所述主控制器单元110与记忆存储单元120、第一接口单元130和第二接口单元140相连，用于控制记忆存储单元120、第一接口单元130和第二接口单元140，实现与外部设备的数据通信和对记忆存储单元120的读写操作。

所述主控制器单元110包括第一接口控制器111、第二接口控制器112和记忆存储控制器113，分别用于控制第一接口单元130、第二接口单元140和记忆存储单元120。

请参阅图2，是本发明多功能数据存储方法的流程图。

首先执行步骤S1，多功能数据存储装置100接入外部设备(包括数码相机、手机、MP3、电脑等外部设备)，从外部设备获取电源，并进行系统初始化。随后执行步骤S2，多功能数据存储装置100准备接收外部设备命令。

多功能数据存储装置100的主控制器单元110接下来执行步骤S3，根据外部设备的接口类型选择第一接口单元130或第二接口单元140来建立数据通道。

步骤S4是所述多功能数据存储装置100接收来自外部设备的传输命令包，通过主控制器单元110对其进行解析。判断是否为读写操作请求，如果是，则执行步骤S5；如果不是读写操作请求，则执行相应的操作并返回步骤S4。

步骤S5是所述主控制器单元110根据所述解析结果对记忆存储单元120进行读写操作，最后执行步骤S6，将操作结果返回至外部设备。

请参考图3，是本发明多功能数据存储装置的一个具体实施方式。所述多功能数据存储装置200包括主控制器单元210、记忆存储单元220、USBDP(双电源USB)接口单元230、MMC接口单元240和电源管理单元250。其中，主控制器单元210与其他单元相连，用于控制其他单元的运作。为了使附图更为清晰，简化了电源管理单元250与其他单元的连线。

所述主控制器单元210是多功能数据存储装置200的控制核心，使得采用不同协议的外部设备可以独立共享记忆存储单元220，从而不同的外部设备之间的数据交互易于进行而无需两种协议的转换。所述主控制器单元210包含USB控制单元211、MMC控制单元212、记忆存储控制单元213、数据缓冲器214以及固化有Firmware(协议控制程序)的协议控制器215。

所述记忆存储单元220采用半导体存储介质FLASH，具备容量大、速度快、体积小等特性，用于存储数据。可以采用三星公司生产的大容量NAND结构的FLASH，也可以其他公司的FLASH产品。

请参阅图4，所述USBDP接口单元230采用的USBDP接口的管脚定义如表1所示。

表1 USBDP接口单元管脚定义

引脚号	名称	描述
			1	3.3V	3.3V供电
2	VCC	5V供电
			3	U-	数据信号U-
4	U+	数据信号U+
			5	VSS	地
6	3.3V	3.3V供电

由表1可知，USBDP接口可以通过在标准USB接口的基础上增加两片3.3V管脚形成，考虑保留现有的USB本身接口尺寸，增加两片3.3V管脚尺寸加起来的宽度相当一片5V管脚的宽度。

所述MMC接口单元240采用标准的MMC接口尺寸和接口定义为基础，遵从标准的MMC规范和接口电气特性，使得本发明多功能数据存储装置200可以应用于采用标准MMC接口的外部设备。其管脚定义如表2所示。

表2 MMC接口单元管脚定义

引脚号	名称	描述
			1	RCV	保留管脚
2	CMD	控制命令脚
			3	VSS	地
4	VDD	电源
			5	CLK	时钟输入
6	VSS	地
			7	DATA	数据输入、输出

请参阅图5，所述电源管理单元250用于配合USBDP接口单元230和MMC接口单元240，将外部设备供应的电源转换为多功能数据存储装置200的工作电源。

目前，电脑采用的标准的USB接口通常是5V电压供电，而通常的电子产品如嵌入式设备多以电池供电，可提供3.3V的电压输出。多功能数据存储装置200中的主控制器单元210和记忆存储单元220通常使用3.3V的工作电压。为了可靠的工作，从USBDP接口单元230获取的5V电压还必需通过电源管理单元250转换为3.3V电压；如果从USBDP接口单元230的3.3V管脚或MMC接口单元240供电，则可直接起供电的作用。

所述电源管理单元250包括场效应管251和稳压器252。当多功能数据存储装置200在电脑等采用标准的USB接口的外部设备上使用时，仅有5V电源输入，需先经过稳压器252转换为3.3V电源输出，再经过场效应管251输出。当多功能数据存储装置250在采用自定义的USB接口或MMC接口的外部设备上使用时，场效应管251处于断开状态，3.3V电源直接输出。

众所周知，外部设备在使用多功能数据存储装置200进行数据存储时，需要具有与多功能数据存储装置200配合使用的多功能存储卡座。请参阅图6，所述多功能存储卡座300采用标准的MMC/SD卡座为基本尺寸，包括标准的MMC/SD卡座底部管脚接触弹片310和配合多功能数据存储装置的USBDP接口单元230的管脚接触弹片320，当多功能数据存储装置200插入多功能存储卡座300时，MMC接口单元240和USBDP接口单元230分别可靠的和管脚接触弹片310及管脚接触弹片320相接。

请参阅图7，是多功能数据存储装置200进行数据读写的流程图。为了便于对本发明的理解，以数码相机和电脑之间通过多功能数据存储装置200进行数据转移为例进行说明。

首先实施步骤D1，多功能数据存储装置200接入数码相机的多功能存储卡座300，从数码相机获取电源，并进行系统初始化。随后执行步骤D2，准备接收来自数码相机的命令。

主控制器单元210首先从多功能数据存储装置200的USBDP接口单元230等待数据并判断是否有USB命令。因为此时主控制器单元210从多功能数据存储装置的USBDP接口单元230得不到有效的USB命令，即判断结果为否，主控制器单元210将会从多功能数据存储装置200的MMC接口单元240等待数据并判断是否有MMC命令。如果判断结果为否，则跳回准备接收命令的状态；如果是MMC命令，则执行步骤D5，由数码相机通过MMC复位、MMC卡识别、并进入数据传输模式状态，与多功能数据存储装置200通过MMC接口单元240建立MMC数据通道，多功能数据存储装置200通过MMC控制单元212进行通信和控制。

随后，主控制器单元210从MMC数据通道接收来自数码相机的操作请求，并对其进行解析，判断是否要进行读写操作，如果不是则实施步骤D6，进行其他的MMC操作；如果是，则由数码相机通过MMC接口单元240对MMC控制单元212中的寄存器进行操作，有效数据(如图片数据)将通过数据缓冲器214进行缓存，随后实施步骤D7，通过记忆存储控制单元213的驱动，按照MMC控制单元212中的寄存器命令要求将有效数据写入到记忆存储单元220中，并执行步骤D8，向数码相机返回操作结果。实现数码相机遵从MMC协议通过多功能数据存储装置200的MMC接口单元240对记忆存储单元220的读写操作。

待数码相机的图片数据存入到多功能数据存储装置200后，电脑等其他外部设备可以通过多功能数据存储装置200对其进行访问。

首先实施步骤D1，多功能数据存储装置200接入电脑(台式电脑或笔记本电脑)的标准的USB接口，从USB接口获取电源，并进行系统初始化。随后执行步骤D2，准备接收来自电脑的命令。

主控制器单元210首先从多功能数据存储装置200的USBDP接口单元230等待数据并判断是否有USB命令。因为此时主控制器单元210从多功能数据存储装置的USBDP接口单元230可以得到有效的USB命令，则执行步骤D3，由电脑通过USB复位、设备枚举、遵从海量存储类以及传输命令，与多功能数据存储装置200通过USBDP接口单元230建立USB数据通道(即Bulk only通道)，多功能数据存储装置200通过USBDP控制单元211进行通信和控制。

随后，主控制器单元210从USB数据通道接收来自电脑的操作请求，并对其进行解析，判断是否要进行读写操作，如果不是则实施步骤D4，进行其他的USB操作；如果是，则由电脑通过USB接口单元230对USB控制单元211中的寄存器进行操作，随后实施步骤D7，通过记忆存储控制单元213的驱动，按照USB控制单元211中的寄存器命令要求将有效数据从记忆存储单元220中读出，有效数据将通过数据缓冲器214进行缓存，再实施步骤D8，通过USB控制单元212，按照USB的协议从USBDP接口单元230传输到电脑。

也就是说，通过多功能数据存储装置200，采用MMC接口的数码相机所拍的图片数据在不采用读卡器的情况下可以直接被电脑进行存取访问。

前述实施方式中，通过主控制器单元210对USBDP接口单元230和MMC接口单元240的通信进行查询来确定使用多功能数据存储装置200的外部设备的接口类型，从而建立相应的数据通道。也可以通过其他方法来实现对接口单元的选择，如可以通过中断的方式来确定多功能数据存储装置工作于何种接口模式，即外部设备通过USBDP接口单元或MMC接口单元向主控制器单元210发送中断请求，用于建立相应的数据通道。

此外，由于多功能数据存储装置200的USBDP接口单元230支持3.3V和5V两种USB接口，因此电脑可以通过5V的USB接口将MP3歌曲下载到多功能数据存储装置200中，随后多功能数据存储装置200接入MP3播放器的多功能存储卡座300中，通过USBDP接口单元230进行3.3V供电并进行数据交换，实行MP3播放器播放多功能数据存储装置200中的MP3歌曲。手机也可以通过多功能数据存储装置200的USBDP接口单元230的3.3V供电接口方式，将大容量数据存入到多功能数据存储装置200中，再将多功能数据存储装置200接入电脑的标准的USB接口，利用USBDP接口单元230的5V供电方式，将手机的大容量数据转移至电脑。

当然，本发明移动存储装置还可以有一些变化，如根据实际需要，主控制器单元连接的接口单元的数目并不限于两个，所述第二接口单元也不一定局限于MMC接口单元，可以采用任何合适的接口方式。

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 (10)

1、一种多功能数据存储装置，包括：

记忆存储单元，采用闪存作为存储介质，用于存储数据；

第一接口单元，遵从第一接口协议，用于建立所述装置和采用第一接口协议的外部设备之间的数据通道；

主控制器单元，与所述记忆存储单元和第一接口单元相连，用于控制记忆存储单元的读写操作和第一接口单元的数据通信；

其特征在于：还包括遵从第二接口协议的第二接口单元，所述第二接口单元与主控制器单元相连，用于建立所述装置和采用第二接口协议的外部设备之间的数据通道。

2、如权利要求1所述的多功能数据存储装置，其特征在于：所述主控制器单元包括第一接口控制器、第二接口控制器和记忆存储控制器，分别控制第一接口单元、第二接口单元和记忆存储单元。

3、如权利要求2所述的多功能数据存储装置，其特征在于：所述主控制器单元还包括数据缓冲器，用于缓存所述装置与外部设备交换的数据。

4、如权利要求2所述的多功能数据存储装置，其特征在于：所述主控制器单元还包括协议控制器，用于根据数据通道选择第一或第二接口协议。

5、如权利要求1至4任一项所述的多功能数据存储装置，其特征在于：所述第一接口单元是USBDP接口单元，用于实现所述装置和外部USB设备的连通。

6、如权利要求1至4任一项所述的多功能数据存储装置，其特征在于：所述第二接口单元是MMC接口单元，用于实现所述装置和外部MMC设备的连通。

7、如权利要求1至4任一项所述的多功能数据存储装置，其特征在于：还包括具有场效应管和稳压管的电源管理单元，与所述第一接口单元、第二接口单元相连接，将外部设备供应的电源转换为所述装置的工作电源。

8、一种多功能数据存储方法，应用于包括记忆存储单元、第一接口单元、第二接口单元和主控制器单元的多功能数据存储装置，包括步骤：

1)所述主控制器单元判断外部设备的接口协议，如果所述接口协议为第一接口协议，则通过第一接口单元建立与采用第一接口协议的外部设备的数据通道，如果所述接口协议为第二接口协议，则通过第二接口单元建立与采用第二接口协议的外部设备的数据通道；

2)采用步骤1)确定的接口协议接收来自外部设备的传输命令包，主控制器单元对其进行解析；

3)所述主控制器单元根据所述解析结果对记忆存储单元进行读写操作；

4)将操作结果采用步骤1)确定的接口协议返回至外部设备。

9、如权利要求8所述的多功能数据存储方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

11)主控制器单元查询第一接口单元，如果有数据，则执行步骤22)，如果没有数据，则执行步骤23)；

12)通过第一接口单元建立与外部设备的数据通道；

13)继续查询第二接口单元，如果有数据，则执行步骤24)，如果没有数据，则执行步骤25)；

14)通过第二接口单元建立与外部设备的数据通道；

15)则返回准备接收命令的状态。

10、如权利要求8所述的多功能数据存储方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：外部设备通过第一接口单元或第二接口单元向主控制器单元发送中断请求；主控制器单元根据中断请求与外部设备建立相应的数据通道。

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