CN1773474A - 用多个功能设备共享单个主机控制器 - Google Patents

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Abstract

说明书描述了连接到单个主机控制器的MMC、SD和SDIO设备，信号被多路复用以允许一次同时激活多个设备。

Description

用多个功能设备共享单个主机控制器
技术领域
本发明涉及用单个主机控制器实现多个功能，其中多个功能是同时活动的。
背景技术
(此部分中包含的部分技术材料可能不是现有技术。)
便携式无线计算机设备，例如PDA、个人PC、智能手机等正在变得无所不在。为了方便起见，这里这些设备被一般地称为PDA。许多这样的设备被装置了SD插槽以容纳活动的集成电路卡。一个普通的SD功能是一个存储器功能，卡可以是多种存储卡中的任何一种。例如，一类SD存储卡是一张用PDA中的MMC电路实现的多媒体卡或MMC。带WLAN无线功能的PDA单元具有SDIO接口电路，并且使用SDIO卡。这些向PDA提供了到一个WLAN网络的一个无线连接。此情况中的SDIO卡携带一个RF集成电路。卡还可以有数字存储电路来实现其他SD功能。其他设备也使用SD技术。许多数字照相机被提供了SD插槽，用于SD存储卡。SD卡行使图像储存介质的功能。在这些设备中，卡中的存储电路可能非常大，以便允许储存许多图片。移动电话也可被提供SDIO能力。这些常被称为智能电话(Smartphone)。在许多这些现有技术设备中，PDA具有单个SD功能，并且具有专用的控制器单元来为所述单个功能管理和交换数据。
最近在PDA设计和功能中的进步允许了一个PDA设备中容纳多个功能。在这些PDA中，一个微处理器主机控制器被设计为被用户在功能间切换，并且响应用户的命令组织和分配数据。例如，最初被设计为一个单一功能(MMC)IntelPXA250微处理器MMC控制器现在支持MMC/SD/SDIO功能。参见2002年2月的Intel应用注释278533-001，这里通过引用将其包含进来。
一个多功能PDA设备可采用单个SD插槽，对每个功能有单独的一张卡。或者它可使用包含多个功能的卡。一个尤其有用的多功能卡包含一个用于WLAN通信的SDIO功能。参见例如2004年5月6日提交的题为“SDIO MEMORY AND INTERFACE CARD”的美国专利申请序列号＿(S0404)＿，此处通过引用将其包含进来。
在现有技术的多功能PDA中，微处理器被设计为根据用户的需要在功能间切换。从而多功能虽然可能对于用户呈现非常大的多样性，但是一次只有一个可用。
发明内容
我们认识到了对于允许多功能同时操作的PDA设备和PDA微处理器控制器的需求。当多个功能之一是一个SDIO功能时，多功能PDA尤其合意。此能力将PDA设备的多功能性扩展到了新的范围。例如，在数字照相机的情况中，技术发展水平允许储存在MMC中的图像被用一个无线SDIO功能发送到一个远程站。根据本发明，MMC和SDIO功能可被同时激活，允许图像被实际上实时地发送。从而一台数字照相机可在图像被拍摄时发送图像。一个简单的缓冲存储器可取代或补充一个大MMC的使用。这仅仅是由同时操作的多功能提供的多功能性的一个例子。
同时执行的多功能是通过将所有的功能设备连接到主机控制器，并且将进出主机控制器的命令信号和内容数据多路复用到个别设备来实现的。互连可通过使用一个动态交换矩阵来实现，其中该动态交换矩阵允许主机控制器使用来自功能设备的信号响应从一个功能设备切换到另一个。
附图说明
图1是显示一个用于实现本发明的电路实施例的图；
图2是用于操作图1的电路的软件命令的时序安排。
具体实施方式
参见图1，主机控制器11是一个微处理器模块，例如IntelPXA250微处理器MMC控制器。应该理解这里只是通过例子的方式说明这一特定的控制器单元。其他处理器，例如QualcommMSM6500设备，可被使用。在图1所示的例子中，主机控制器11与三个设备通信，这个设备被标注为客户机设备#1、#2、#3。客户机设备中的一个或多个可能是PDA本身的一部分，或者可以位于一个SD卡上。在一个优选情况中，客户机设备之一包括一个SD卡插槽和包含SDIO功能的SD卡。包含SDIO功能的SD卡也可能具有另一个功能，例如，一个大存储器。从而客户机设备#1可以是SD存储器，客户机设备#2可以是SDIO。客户机设备#3可以是一个多媒体存储器，MMC。所有的三个客户机设备都可位于一个或多个SD卡上，或者一个或多个客户机设备可以是PDA的一部分。应该显而易见的是三个客户机设备都是以例子的方式被选出的。两个或更多个客户机设备的任何多个都可被用于本发明。
客户机设备通过切换设备14、15被互连到控制器11。在例子中，有了三个客户机设备，切换开关为如图所示的SP3T切换开关。
同样在这里图示的例子中，同时执行的多个功能是用一个用于控制器11的1比特总线实现的。上文提及的Intel处理器对于MMC/SD/SDIO功能中的每一个具有一条1比特总线。它还具有一条用于SD存储器和SDIO功能的4比特星形总线。本发明的四比特总线实施方式也是被预期的，并且在下文将再次被提到。
控制器11具有一个专用的命令信号MMC_CMD，以及一个专用的数据信号MMC_DATA，这把此特定配置限制到了1比特总线实施方式。命令MMC_CMD在经过切换开关14、15多路复用到控制器11的MMC_CMD端口上的多条线上发送命令、并且接收来自每个客户机设备的响应。同样地，来自所有的三个客户机设备的数据信号经过切换开关14、15在顺序的时隙中被发送到控制器11上的MMC_DATA端口。用于数据发送的时隙被MMC_CLOCK同步，其中MMC_CLOCK被连接所有三个客户机设备。
控制器上的GPIO端口被配置为三个客户机设备的中断，并且被连接到三个设备卡上的IRQ信号(通常经过卡插槽上的CD和WP触点)。
在操作中，开关选择线SW_SEL0、SW_SEL1选择客户机设备，用于连接到主机控制器。在所示的切换开关配置中，主机控制器的MMC_CMD和MMC_DATA端口被连接到客户机设备#1。如果客户机设备#1正在操作，则数据在客户机设备#1和主机处理器之间被交换。当客户机设备#1的数据交易完成时，切换开关14和15被重置，以便互连客户机设备#2与主机控制器。然后数据在客户机设备#2和主机控制器之间被交换。同样的，数据在客户机设备#3和主机控制器之间被交换。来自客户机设备的IRQ端口的中断信号指示哪个客户机设备活动。在一个给定的客户机设备没有经过切换开关14和15被连接到主机控制器的时钟序列期间，来自客户机设备的CMD/Resp信号线需要为高，以避免把一个低压状态误读为一个命令信号的开始比特。CMD/Resp线上的上拉电阻17克服了此问题。
正如将从图1中理解的那样，主机处理器上的MMC/SD设备驱动器操作开关选择端口和切换开关14、15，以便在命令/响应和数据传输/确认交易之间连接客户机设备。这使得主机和不同的客户机设备之间的MMC/SD/SDIO端口会话能够基本上同时发生，并且用户将会看到多个客户机设备的虚拟的同时操作。这是可能的，因为MMC/SD/SDIO规格要求来自客户机设备的传输由主机发起。这使得主机能够了解客户机设备何时以及执行哪种类型的发送(响应、数据和确认)，并且允许控制器在切换到一个不同的客户机设备之前一直等待到这样的发送完成。当在客户机间切换时，CLOCK线被禁用在LOW(低)电平处，并且主机和所有客户机设备上的CMD线被拉到逻辑电平HIGH(高)。在这些操作条件下，多个MMC/SD/SDIO客户机设备可以虚拟地同时操作，共享在主机MMC/SD/SDIO控制器上可用的带宽。在此设备中，所有的多路复用切换是由主机控制器响应来自客户机设备的CMD/Response信号而发起的。
如果主机控制器被提供4比特总线能力用于命令和数据端口，并且控制器从而具有四条线用于这些功能，则通过添加切换元件到附加的三条线就可以容易实现本发明。在SDIO客户机设备的4比特操作中，连接到客户机设备的IRQ引脚的GPIO引脚上的中断应该在客户机设备被切换进入(连接到主机控制器)时被禁用，并且在客户机设备被切换出(从主机控制器断开)时被启用。在1比特SDIO模式中，GPIO中断可以在客户机设备加电期间始终被启用。
显示一个SDIO客户机(802.11b WLAN模块)和一张外部SD卡的操作的时隙图被显示在图2中。在所示的最初的七个时钟周期期间，主机控制器发送一个命令并且从客户机设备#1接收数据，在此例中客户机设备#1是SDIO设备。然后控制器激活切换开关14和15以便从B1位置切换到B2位置并且互连客户机设备#2，在此例中是一张外部SD卡。主机处理器发送命令并且从SD卡接收数据。互换交易的持续时间在这里被显示为七个时钟周期，但是，正如早前指出的，由于控制器控制从每个客户机设备的发送和接收，因此交易可能更长或更短。在以上所示的时间比例上，从一个客户机设备到另一个的切换被称为多路复用，即交易被多路复用。这里所使用的“交易(transaction)”一词在PDA技术中是已熟知的。
图1和图2只是给出利用本发明的同时多功能的教义而变得可能的大量电路和软件替代品中的例子。
这里使用的PDA设备是指一个便携设备，通常是一个手持设备，包括计算机、照相机、移动电话等。PDA-SD设备是具有至少一个SD插槽的一个PDA设备。
这里使用的功能设备是指提供诸如语音通信、无线接口、图像、视频、通用存储器等独立功能的设备。功能设备的一个组合是指，以上提供的例如一个PDA中的单独设备、单独的SD卡、一个PDA中的组合和单张SD卡上的组合的任何组合，或者由诸如一个插入式辅助设备(不是一张卡)这样的另一个互连的设备提供的任何组合。当两个或多个功能被嵌入到单一一张SD卡或其他插入式设备中时，所述两个或多个功能被视为独立功能。
切换矩阵是指至少两个切换元件的一个组合，每个元件具有1xn切换能力，其中n是由主机控制器服务的功能设备的数目。
本发明的各种附加个性将对本领域技术熟练者发生。依赖于技术通过其进步的原理及其等价物的对于此说明书的特定教义的所有背离被完全视为处于描述和权利要求的本发明的范围之内。

Claims (20)

1.具有n个功能的PDA设备，包括：
a.一个主机控制器，
b.所述的PDA-SD设备中的至少两个功能设备，
c.一个切换矩阵，包含至少两个1×n切换元件，所述切换元件具有一个1×节点和至少两个×n节点，其中所述的切换开关的1×节点连接到所述的主机控制器，并且所述的×n节点分别连接到两个功能设备，所述切换矩阵被来自所述的主机控制器的命令信号激活。
2.具有n个功能的PDA-SD设备，包括：
a.一个主机控制器，
b.所述的PDA-SD设备中的一个功能设备，
c.一个SD卡插槽，
d.一个切换矩阵，包含至少两个1×n切换元件，所述切换元件具有一个1×节点和至少两个×n节点，其中所述的切换开关的1×节点连接到所述的主机控制器，并且所述的×n节点分别连接到所述的功能设备和所述的SD卡插槽，所述切换矩阵被来自所述的主机控制器的命令信号激活。
3.权利要求2所述的PDA-SD设备，进一步包括连接到所述切换矩阵的至少一个附加SD卡插槽。
4.权利要求2所述的PDA-SD设备，其中所述的SD卡插槽是一个SDIO卡插槽。
5.权利要求2所述的PDA-SD设备，其中所述的切换矩阵包括一个单极多掷开关。
6.权利要求1所述的PDA-SD设备，其中所述的主机控制器是一个MMC/SD/SDIO控制器。
7.权利要求4所述的PDA-SD设备，其中每个功能设备具有一个信息请求端口，所述的主机控制器具有多个通用IO端口，并且每个信息请求端口被连接到一个单独的通用IO端口。
8.权利要求4所述的PDA-SD设备，其中每个功能设备具有一个数据端口，并且所述的数据端口经过所述的切换矩阵被连接到所述的主机控制器。
9.权利要求8所述的PDA-SD设备，其中所述的SDIO设备的所述的数据端口包括一条1比特数据总线。
10.权利要求8所述的PDA-SD设备，其中所述的SDIO设备的所述的数据端口包含一条4比特数据总线。
11.权利要求8所述的PDA-SD设备，其中每个功能设备具有一个命令/响应端口，并且所述的命令响应端口经过所述的切换矩阵被连接到所述的主机控制器。
12.同时操作一个带有至少一个第一功能设备和一个第二功能设备的主机控制器的一种方法，其中所述的功能设备具有命令/响应端口，包括在所述第一功能设备的所述命令/响应端口与所述主机控制器之间建立一个命令/响应连接，进行所述的第一功能设备与所述的主机控制器之间的交易，将所述的命令/响应连接切换到所述第二功能设备并且进行所述第二功能设备与所述主机控制器之间的交易。
13.权利要求12所述的方法，其中所述的第一和第二功能设备各自具有数据端口，并且至少一个交易包括在所述功能设备与所述主机控制器之间发送数据。
14.权利要求13所述的方法，其中所述的功能设备之一包括一个SD卡插槽。
15.权利要求13所述的方法，其中两个功能设备包括SD卡插槽。
16.权利要求14所述的方法，其中一个SD卡插槽包括一个SDIO卡插槽。
17.权利要求12所述的方法，其中所述的主机控制器是一个MMC/SD/SDIO控制器。
18.权利要求12所述的方法，包括将每个功能设备上的一个信息请求端口连接到所述的主机控制器上的一个单独的通用IO端口。
19.权利要求16所述的方法，其中所述的SDIO卡插槽包括一条1比特数据总线。
20.权利要求16所述的方法，其中所述的SDIO卡插槽包括一条4比特数据总线。
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