CN1731427B

CN1731427B - 多媒体资料储存及通讯装置及其判断方法

Info

Publication number: CN1731427B
Application number: CN 200410056256
Authority: CN
Inventors: 严圣舜
Original assignee: JINYONG INTERNATIONAL CO Ltd
Current assignee: JINYONG INTERNATIONAL CO Ltd; Power Quotient International Co Inc
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: CN1731427A

Abstract

一种应用于多媒体资料传输的接口设计方式，其可提供作为资料储存及通讯装置的工作接口。本发明并进一步揭露一种多媒体资料储存装置，其可插接于一计算装置或周边装置，以便与该计算装置或周边装置进行资料传输，该多媒体储存装置包括有：印刷电路板，用以承载后述的元件，其一端具有一组端子可提供差动信号及同步脉冲的平行传输信号以提供作为与外部系统连接的工作接口；控制器，置于该印刷电路板上且耦接至该端子，其根据该外部系统送出的控制信号以切换该组端子的信号连接状态，以控制该多媒体储存装置的传输速率及功率消耗；以及储存媒体，置于该印刷电路板上且耦接至该控制器，用以储存资料。

Description

多媒体资料储存及通讯装置及其判断方法

技术领域

本发明是有关于一种多媒体资料储存及通讯装置及其判断方法，尤指一种可根据系统送出的控制信号以切换该多媒体装置工作于一适当的信号接口模式，以控制该多媒体装置的传输速率及功率消耗。

背景技术

按，一般的小型储存卡与主机或可携式电子装置间具有众多接口，例如CFC(Compact Flash Card)或SD(Secure Digital Card)/MMC(Muiti-MediaCard)等即为其中两种较为普遍的接口。然新进发展的USB接口的储存卡则具有高速传输的优点，例如美商

公司主导发展的Express Card及由国人自行发展的智能棒(Intelligent Stick)系统。传统的智能棒其便是一具有USB接口的储存卡，而USB2.0版本的最高传输速率可达到每秒60M比特组，但其相对缺点为较为耗电，因为并非每一种可携式电子装置皆需要那么快的速度，例如MP3播放器。传统智能棒只具有USB 2.0接口，而USB 2.0接口具有V_BUS、D-、D+及GND等四个端子，且具有5.0V工作电压、一组由差动信号D-、D+所构成的数据宽度以及60MB(比特组)/秒的传输率。因为其传输率高且较为耗电，因此适用于需要大量传输资料的应用中，例如但不限于高解析度数字相机或数字摄影机等需要传输影像的可携式电子装置中。

MMC(Multi-Media Card，下称多媒体卡)是由MMC协会所推出的协定，其为一种低成本资料储存及通讯媒体，其被设计以适用于智能型电话、数字相机、个人数字助理器(PDA)、数字录影机、MP3播放器、电子游戏机等。该多媒体卡具有7脚位(PIN)(注：其中一脚位作为扩充用，Reserved)，目前已推展至4.0版本，在3.3版之前，其具有3.3V及1.8V的工作电压、1比特时脉同步的数据宽度以及0-20MHZ及26MHz工作频率。然而为了增加其传输率，因此在4.0版规格中增加了资料的频宽，而具有1比特、4比特及8比特的数据宽度而成为13脚位(PIN)，以及0-20MHz、26MHz及52MHz的工作频率，其最快的传输率为52MB/秒。虽然4.0版多媒体卡具有52MB/秒的传输率，但还是较USB2.0版的60MB慢，然其确实较USB2.0版本省电。因为其传输率慢但较省电，因此适用于需要较少量传输资料的应用中，例如但不限于MP3播放器、第三代行动电话等需要传输较少资料但较长的待机时间的可携式电子装置中。

然而一般的多媒体卡或USB接口的储存卡，其大部分只具有一个接口，例如多媒体卡就只具有一MMC接口，USB接口的智能棒就只具有一USB接口，虽然还是可以应用于可携式电子装置中进行数字影像或MP3声音信号的传输，但是以USB接口的高速来传送资料量较低的MP3声音信号，却又消耗较高的电源，显得有些可惜；或者以MMC接口较低速来传送资料量较大的影像信号，虽然较省电但传输速度却较慢。因此，使用者选购多媒体卡或USB接口的储存卡时就需要面对上述优缺点的抉择，实属美中不足的处。

对于发明人长期从事电脑周边设备与小型数字储存卡的发展工作而言，如何改善上述现象，开发一与既有系统相容并可兼顾传输速率及功率消耗的储存体产品，乃为一重要且必要的任务。

发明内容

本发明的目的在于提供一崭新的接口技术-智能棒接口(IntelligentStick Interface，ISI)，并利用该接口技术设计一种多媒体储存或通讯装置，其可根据主机系统，送出的控制信号以切换该多媒体装置工作于一多媒体储存棒接口模式(Multi-Media Stick，MMS)或一智能型通用串列接口(SmartUSB，SUSB)模式，以控制该多媒体装置的传输速率及功率消耗。

本发明的另一目的在于提供上述多媒体装置系统的工作模式的判断方法，其可判断并决定该多媒体装置是工作于智能棒接口(Intelligent StickInterface)中的多媒体存贮棒模式或智能通用串行总线方式，以控制该多媒体储存或通讯装置的传输速率及功率消耗。

以多媒体储存装置为例，说明如下。

为实现上述目的，本发明的多媒体储存装置包括：印刷电路板，用以承载后述的元件，其一端具有一组端子可提供差动信号(Differential Signals)及同步时钟脉冲的平行传输信号(Parallel Signals)以提供作为与外部系统连接的工作接口；控制器，置于该印刷电路板上且耦接至该组端子，其根据该外部主机系统送出的控制信号以切换该组端子的信号连接状态，上述的控制信号可由一外部命令(Command)配合模式暂存器(Mode Register)完成，以控制该多媒体储存装置的传输速率及功率消耗；以及储存媒体，置于该印刷电路板上且耦接至该控制器，用以储存资料。

为实现上述目的，本发明的多媒体储存装置工作模式的判断方法包括：当该多媒体储存装置被插入一主机系统时，该多媒体储存装置即主动进入多媒体存贮棒模式；侦测主机系统是否符合MMS工作模式；若侦测到该主机系统系符合多媒体存贮棒模式，则进行系统的设定工作，包括各种暂存器(Register)的读取、工作时脉的设定等；若未侦测到该主机具有MMS工作模式，则设定该多媒体储存装置工作于该智能通用串行总线方式且启动确认程序(Acknowledgement)，其中的确认程序是相容于USB 2.0规格的鸣叫程序(Chirp)以确认系统工作于USB1.1或USB 2.0的工作模式。上述判断方式即规范了智能棒接口(ISI)的开机程序(Power On Sequence)，其不同于传统的USB或MMC的开机程序。

本发明提供的新接口技术称为智能棒接口(ISI)，其由10个信号所构成，并可支援两种工作模式：多媒体存贮棒模式(MMS)及智能通用串行总线方式(SUSB)，包括：V_power、GND、D0、D1、D2、D3、D4、D5、CMD及CLK，其中{V_Power、GND}为提供接口的工作电源，其必须满足5V，3.3V，1.8V等的电压工作准位；{D0、D1}为一差动信号组并工作于智能通用串行总线方式，其相容于USB接口中的{D-、D+}，其由于V_Power不同于USB中的VBUS(必须且唯一为5V)，因此在高速差动信号的品质要求规格上{D0、D1}将比{D-、D+}更为严谨，尤其当{D0、D1}工作于低电压模式下；{D2、D3、D4、D5}则为同步时钟脉冲的平行信号组并工作于多媒体存贮棒模式，其可提供资料(Data)的传输；{CLK}则提供所需同步的时脉信号，其可依据暂存器内的标志(Flag)选择适当的工作时脉，在智能棒接口(ISI)中的多媒体存贮棒模式中设计成为两种时脉，分别为0-20MHz及26MHz，其较MMC 4.0规格的时脉为低，而较低的工作时脉可以降低功率的消耗；{CMD}则为命令信号，该指令集(Command Set)是相容但不等同于MMC 4.0规格的指令码(Card Command Class，CCC)。因此，在本发明ISI接口中{V_Power、GND、D0、D1}信号组构成一SUSB操作模式；{V_Power、GND、D2、D3、D4、D5、CMD、CLK}信号组则构成一MMS操作模式。而在ISI接口中将提供CHMD(Change Mode)指令以提供主机系统更改ISI接口的工作模式：差动信号模式(SUSB)或平行信号模式(MMS)。

改变ISI接口的工作模式，是为本发明揭露新的接口设计技术：一个可随系统工作需求而变更接口的信号传轮模式。未来愈来愈多的可携式装置将整合多媒体功能于其中，例如：行动通讯、无线网路服务、MP3、MPEC4、H.264等加值服务。然对于上述不同的系统服务皆存在著不同的接口需求，其中行动通讯、MP3等语音服务便需要较低的功率消耗以取得较长的待机时间，而MPEC4、H.264等影像服务便需要较高的接口资料传输效能，以取得高影像画质的需求。因此对于单一整合型多媒体装置，能主动切换不同的接口模式乃为一崭新且必须的技术。

ISI接口技术即是整合高速的差动信号技术与低耗电的平行信号技术于其一，并提供模式切换程序，以满足前述整合型多媒体主机系统对不同媒体应用的需求特性。

附图说明

为能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以附图及较佳具体实施例作详细说明如后。

图1为本发明的多媒体储存装置的组合示意图。

图2为本发明的端子12的前端及后端部分的信号布局设计局部放大示意图。

图3为本发明的控制器用以设定多媒体存贮棒模式下的数据宽度的SWITCH命令格式示意图。

图4为本发明的多媒体储存棒接口多媒体存贮棒模式及智能通用串行总线方式的判断方法的流程示意图。

图5为本储存装置的电路方块图。

具体实施方式

请参照图1，其显示本发明多媒体储存装置的组合示意图。如图所示，本发明的多媒体储存装置1包括：印刷电路板10；控制器20；储存媒体30以及壳体40所组合而成。

其中，该印刷电路板10，用以承载控制器20、储存媒体30等元件，其一端11外露于该壳体40，以便该外露部份11可以插置于一主机系统的连接器50中。且该外露部份11具有一组端子12，以便插接于主机系统的连接器50中时，可由该组端子12与该主机系统的连接器50中的端子导通，其中，该组端子12用以支援智能棒接口(ISI)，其包括十个端子，分别是V_Power、GND、D0、D1、D2、D3、D4、D5、CMD及CLK。其中，{V_Power、GND、D0、D1}布局成型于外露部分11的前端位置，共同组成为一差动信号模式提供高速资料传输的服务；{V_Power、GND、D2、D3、D4、D5、CMD、CLK}则布局成型于外露部分11的后端位置，共同组成为一低速平行信号模式提供低耗能传输的服务，其中电源部分共同支援两种模式；请参考图2，图2表示了外露部分11的布局外观与信号脚位的定义。

因此，多媒体储存棒(MMS，Multi-Media Stick)模式与智能型通用串列接口(Smart USB，SUSB)模式共同建构成一智能棒接口(ISI)标准。其中多媒体储存棒(MMS)模式是本发明参考并局部修改MMC4.0版本而成的同步时钟脉冲平行资料传输协定，且该多媒体储存棒接口(MMS)协定可相容于该MMC4.0版本及其较低的版本；而该智能型通用串列接口(SUSB)协定亦为本发明参考并局部修改USB2.0版本而成的协定，且该智能型通用串列接口(SUSB)可相容于该USB2.0版本及其较低的版本。其中，该连接器50例如但不限于具有至少10个端子，以便与ISI接口端子连接。

该控制器20，置于该印刷电路板10上且耦接至该组端子12，以控制该多媒体储存装置1的运作。当本发明的多媒体储存装置1经由外露部份11插接于连接器50时，其可根据主机系统经由该连接器50送出的控制信号依据适当的切换模式程序以切换该组端子12与该连接器50的连接状态，例如，当主机系统欲切换ISI接口工作模式时，下达CHMD指令给控制器20，当控制器20接收CHMD指令后，待完成所有控制器的内部工作后便将模式暂存器内的标志重新确认为目前的接口模式，并启动致能(Enable)另一模式，随后即经由原工作模式回应主机系统(AckCHMD)准备模式切换，此时主机便可启动另一模式与控制器20共同搭建另一工作模式。一旦成功切换成另一模式后，控制器20便更改模式暂存器内的标志设定成为该新模式的标志，并随即关闭原来工作模式的核心电路使其进入休眠状态以降低耗能。在实物操作上举例如下，当使用者经由数字相机(图未示)欲选择传送高解析度影像资料至该多媒体储存装置1时，该数字相机便执行上述模式切换程序通知控制器20，控制器20即可切换该组端子12以智能通用串行总线方式进行高速传输，以提高该多媒体储存装置1的传输速率；反的亦然，当使用者经由该数字相机(图未示)收听MP3音乐时，该数字相机便执行上述模式切换程序通知控制器20，控制器20即可切换该组端子12以多媒体存贮棒模式进行低耗能传输，以增加该数字相机的待机时间。此外，该控制器20进一步具有一暂存器单元21以储存上述智能棒接口(ISI)的工作参数，并包括一储存体单元22，以作为固件(Firmware)储存的硬件单元，该固件即包括多媒体存贮棒模式及智能通用串行总线方式的判断程序，其动作原理请参照图4，其包括两个部分：一为开机程序(Power On Sequence，POS)，另一为切换程序(Mode Swap Sequence，MSS)。根据POS程序，当电源供应系统启动后，或使用者将储存装置插入主机系统连接后，控制器可确认该多媒体储存装置1所连接的主机为支援智能通用串行总线方式或多媒体存贮棒模式；而利用MSS程序，主机系统便可进一步有效地对控制器20下达适当的指令以切换工作模式，当然控制器20必须利用一暂存器记录该多媒体储存装置的版次，以提供主机系统辨识该多媒体储存装置是否支援POS程序及MSS程序。

该储存媒体30，置于该印刷电路板10上且耦接至该控制器20，用以储存例如但不限于影像或声音资料，其中该储存媒体30例如但不限于为一快闪储存器(Flash)、只读存贮器(ROM)或电子可除抹式只读存贮器(EEPROM)，视该多媒体储存装置1的需要及其应用而定。

在本发明的一较佳实施例中，该智能通用串行总线方式具有较高的传输速率，且具有5.0V、3.3V或1.8V的工作电压(即V_Power及GND间的电压差)，{D0、D1}，其采用差动方式传送信号，以及60MB/Sec传输率；而该多媒体存贮棒模式则具有较低的功率消耗，且具有3.3V或1.8V的工作电压(即V_Power及GND间的电压差)、1比特{D2}、2比特{D2、D3}及4比特{D2、D3、D4、D5}的数据宽度，其可视系统需要而加以选择以及0-20MHz及26MHz的工作频率。

本发明的智能通用串行总线方式与标准USB 2.0接口的差别在于其可于3.3V或1.8V的工作电压下提供与5V相同的传输速率，因此可较标准USB2.0接口省电；同时具备有POS程序、MSS程序及相关模式切换的指令集的支援，凡此种种皆非传统USB 2.0接口所能取代。另本发明的多媒体存贮棒模式与标准MMC4.0版本接口的差别在于其所提供的数据宽度可为1比特、2比特及4比特，而标准MMC4.0版本接口则为1比特、4比特及8比特。本发明不选择8比特数据宽度的原因在于，标准MMC4.0版本选择8比特数据宽度工作于52MHz的频率下时，其总传输率为52Mbytes/sec×8＝416Mbits/sec，比智能通用串行总线方式的60Mbytes/sec×8＝480Mbits/sec慢，亦即，在需要高速传输速率时，本发明即选择较快速的智能通用串行总线方式，在需要省电、低速传输时，本发明即选择较省电、低速的多媒体存贮棒模式，因此，在本发明的一多媒体储存棒多媒体存贮棒模式的实施例中，舍弃标准MMC4.0版本的8比特数据宽度及52MHz的工作频率，除了智能通用串行总线方式已经提供比标准MMC4.0版本的8比特数据宽度及52MHz更高的传输速率外，亦可节省ISI接口端子12的数量成为10个端子脚位(因为标准MMC4.0版本需要13个端子脚位)，而节省并简化相关连接器(Socket)的设计。

请参照图3，其参照本发明的控制器20用以设定该数据宽度的命令的格式示意图。如图所示，在MMS工作模式下，该控制器20利用一比特宽度的指令信号(CMD)，接收来自主机系统的SWITCH指令，以改变其多媒体存贮棒模式的数据宽度值，其具有一八比特的引数(Argument)值，当其十进位值为0时，表示其比特宽度为一比特(此为预设值)，此时只需用到端子12的D2端子；当其十进位值为1时，表示其比特宽度为四比特，此时则需用到D2、D3、D4及D5端子；当其值为0、1或2以外的十进值时(0-255)，例如但不限于3时，表示其比特宽度为二比特，此时则需用到D2及D3端子。其中1比特数据宽度为本发明的多媒体存贮棒模式的预设值，以便确保本发明的多媒体存贮棒模式可与MMC3.3及的前的版本相容，而由上述多资料频宽的设计亦可进一步与MMC4.0部份相容(即1比特及4比特的数据宽度，以及0-20MHz及26MHz的工作频率)。

请再参照图4，其显示本发明的多媒体存贮棒模式及智能通用串行总线方式的判断方法的流程示意图。如图所示，本发明的多媒体存贮棒模式及智能通用串行总线方式的判断方法包括下列步骤：当多媒体储存装置1被插入主机系统连接器50时，先重置(Reset)该多媒体储存装置1进入多媒体存贮棒模式(步骤1)，此时该多媒体储存装置1侦测是否有一多媒体储存棒主机(MMS Host)存在(步骤2)；若侦测到该多媒体储存棒主机(MMSHost)存在，则设定该多媒体储存装置下工作于多媒体存贮棒模式(步骤3)，且保持该多媒体储存装置1经由连接器50的后端部分端子导通以便进行资料传送；以及若未侦测到该多媒体储存棒主机存在，则设定该多媒体储存装置1工作于智能通用串行总线方式且启动智能通用串行总线方式中的USB 2.0鸣叫(Chirp sequence)程序(步骤4)，同时切换该多媒体储存装置1的端子12与连接器50的前端部分端子导通。由如此的判断方法，可使本发明的多媒体储存装置1于开机时先预设于较省电的多媒体储存棒(MMS)模式，当需要较高传输率的SUSB接口时(即未侦测到多媒体储存棒主机)才切换至较耗电的SUSB接口，以兼顾本发明的多媒体储存装置1的高传输率及省电功能。

所以，经由本发明的实施，其由主机系统送出的控制信号指令以切换该多媒体储存装置工作于一多媒体储存棒接口模式(MMS)或一智能型通用串列接口(SUSB)模式的多媒体储存装置，以控制该多媒体储存装置的传输速率及功率消耗，因此，可解决公知储存体储存装置的缺点。

由本发明所揭露的接口技术，亦可广泛地运用在各个计算机领域，尤其对于多媒体资料的处理或通讯装置而言，例如，无线传输设备，MPEC4、H.264等的影像播放记录设备等，皆可利用本发明的智能棒接口(IntelligentStick Interface)，并利用该接口中的多媒体存贮棒模式或一智能通用串行总线方式，以控制该多媒体处理或通讯装置的传输速率及功率消耗。

本发明所揭示的，只是较佳实施例，举凡局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为熟习该项技艺的人所易于推知的者，俱不脱本发明的专利权范畴。

Claims

1.一种多媒体储存装置，可插接于一计算装置或可携式装置的连接器中，该计算装置或可携式装置可送出一控制信号，以便与该计算装置或可携式装置进行数据传输，该多媒体储存装置包括有：

一印刷电路板，用以承载后述的组件，其一端具有一显露于外的导电端子组布局成型于印刷电路板上，且可插接于该连接器中，该端子组包括V_Power、D0、D1、D2、D3、D4、D5、CLK、CMD、GND端子，其中该D0与D1端子负责传输一差动信号数据，V_Power及GND端子负责传输一工作电源，D2、D3、D4与D5端子负责传输一同步时钟脉冲的平行数据总线，CLK端子负责传输时钟脉冲信号，CMD端子负责传输指令比特，该V_Power、D0、D1、GND端子用以完成一智能通用串行总线模式，该V_Power、D2、D3、D4、D5、CLK、CMD、GND端子用以完成一多媒体储存棒模式；

一控制器，设置于该印刷电路板上且耦接至该端子组，其具有一缓存器、一储存单元及一智能棒接口，其中该缓存器可提供记录工作模式的标志及该多媒体储存装置的规格版本；该储存单元可提供储存或记录固件数据；该智能棒接口具有一多媒体储存棒模式及一智能通用串行总线模式，以控制适当的数据传输速率及功率消耗；以及

一储存媒体，置于该印刷电路板上且耦接至该控制器，用以储存数据；

其中该控制器可由该控制信号切换该端子组与该连接器的连接状态与接口的工作模式，以控制该多媒体储存装置工作于该多媒体储存棒模式或该智能通用串行总线模式。

2.如权利要求1所述的多媒体储存装置，其特征在于，其中该D2、D3、D4端子邻接于该V_Power、D0、D1及GND端子。

3.如权利要求1所述的多媒体储存装置，其特征在于，其中该多媒体储存棒模式为一同步时钟脉冲的平行数据传输模式，该智能通用串行总线模式为一差动信号传输模式。

4.如权利要求3所述的多媒体储存装置，其特征在于，其中该多媒体储存棒模式具有3.3V或1.8V的工作电压及数据宽度为1比特、2比特或4比特，以及0～20MHz或26MHz的工作频率，以提供较低的功率消耗。

5.如权利要求3所述的多媒体储存装置，其特征在于，其中该智能通用串行总线模式具有较高的传输速率，且具有工作电压为5.0V、3.3V或1.8V，并以一组差动信号传输数据。

6.如权利要求1所述的多媒体储存装置，其特征在于，其中该储存媒体为快闪储存器、只读储存器或电子可除抹式只读储存器。

7.如权利要求1所述的多媒体储存装置，其特征在于，其中该多媒体储存装置进一步包括一壳体，其包覆于该印刷电路板的外侧，以保护该多媒体储存装置。

8.一种数字数据处理装置接口工作模式的判断方法，其中该装置接口包括一多媒体储存棒模式及一智能通用串行总线模式，该方法包括下列步骤：

当该数字数据处理装置被插入主机系统的连接器时，先重置该装置进入多媒体储存棒模式，同时侦测是否有一支持多媒体储存棒模式的主机存在；

若侦测到该支持多媒体储存棒模式的主机存在，则设定该装置工作于多媒体储存棒模式；

若未侦测到该支持多媒体储存棒模式的主机存在，则设定该装置工作于该智能通用串行总线模式，同时切换至智能通用串行总线模式；以及

该主机系统欲切换改变接口工作模式时，下达切换模式指令给该装置内部的控制器，当该控制器接收切换模式指令后，启动致能另一模式，并经由原工作模式响应主机系统准备模式切换，主机即启动另一模式与该控制器完成连接模式；该控制器并更改缓存器内的标志设定成为该新模式的标志，并随即关闭原来工作模式的核心电路以进入休眠状态，降低耗能。

9.如权利要求8所述的判断方法，其特征在于，其中的多媒体储存棒模式为一平行数据传输模式且智能通用串行总线模式为一差动信号传输模式。

10.如权利要求9所述的判断方法，其特征在于，其中当工作于该多媒体储存棒模式时，该数字数据处理装置具有3.3V或1.8V的工作电压、数据宽度为1比特、2比特或4比特，以及0-20MHz或26MHz的工作频率。

11.如权利要求9所述的判断方法，其特征在于，其中当工作于智能通用串行总线模式时，该数字数据处理装置具有工作电压为5.0V、3.3V或1.8V。