CN1791880A - 多协议非易失存储卡 - Google Patents

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摩西·梅亚塞德
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Abstract

按本发明的某些实施例，一种多协议非易失存储卡可包括一个非易失存储阵列，至少两个协议单元，和一个使用某一协议单元以准许外部应用程序访问非易失存储阵列的控制器。该控制器或控制逻辑电路可根据外部应用程序使用的协议发出的信号或其他指令选择使用某一协议单元。按本发明的某些实施例，一种操作多协议存储卡的方法可包括将该卡一个第一协议或模式向第二协议或模式的切换，该切换基于一个试图访问非易失存储卡的应用程序发出的信号。

Description

多协议非易失存储卡
技术领域
本发明涉及一种非易失存储卡装置及其操作方法，特别涉及一种非易失存储卡的多模式操作方法。
背景技术
大容量非易失存储(简称“NVM”)卡的操作方式乃是众所周知的。各种可处理大数据文件的大容量NVM装置，如智能媒体卡、多媒体卡、记忆棒，以及其他大容量NVM之类的装置和存储卡，均已在过去几年中获得市场认可。下文中，多媒体卡(简称“MMC”)一词，或者类似的词语，指的是任何一种能处理大数据文件的大容量NVM装置，而不论其使用何种协议。上述NVM卡目前已在客户的计算机应用程序中使用，如用于数码相机和便携式音乐设备。由于缺少一种各方一致认可的针对上述NVM卡的安全标准，现在还没有一种用于银行详单或电话帐单信息之类的私人数据存储方面的标准被任何一个行业所认可。
一类被称作“智能卡”的NVM卡，其容量一般比上述大容量存储装置小，并与保密程序，如智能卡应用程序，一起使用，现已为银行业和通信业等产业所熟知和采用。下文中，“智能卡应用程序”一词指所有与标准号为ISO7816的互用性标准相关或者相符的保密程序，该标准是国际标准化组织(简称“ISO”)为带触点或者带其他安全标准的集成电路卡所制定的。ISO7816标准，及任何其他可能相关的标准，旨在规范物理的、电子的及数据连接协议层面的保密程序的互用性。
智能卡应用程序在市场上具有广泛基础，对保密程序的需求也在不断增长。例如，银行业和信用卡组织已制订一种特种行业智能卡规范。该规范采用ISO7816标准并定义了一些附加的数据类型和编码规则以便金融服务行业使用。该行业标准称作EMV(欧洲支付卡一万事达卡—维萨信用卡)标准。ISO7816标准还被通信业用在全球移动通信系统(简称GSM)中对移动电话用户的身份识别和授权。
按ISO7816标准及采用该标准的规范，智能卡应用程序和其他遵守ISO7816的应用程序现在只按ISO7816通信协议运行，且其大部分使用I/O线、时钟(CLK)线、复位(RST)线从智能卡芯片上存储和检索数据，前述芯片通常在其内集成一个协议单元的智能卡控制器。
发明概要
按本发明的某些实施例，一种多协议非易失存储(简称“NVM”)卡可包括一个NVM阵列、至少两个协议单元及一个控制器，其中控制器使用某个协议单元以供外部应用程序访问NVM阵列。控制器或控制逻辑电路可基于一个外部应用程序所使用的协议的信号或其他指令选择使用某个协议单元。
作为本发明的一部分，存在一种操作多协议NVM卡的方法。按本发明的某些实施例，一种操作多协议存储卡的方法可包括在该卡的第一种协议和第二种协议模式之间的切换，该切换基于一个试图访问NVM卡的外部应用程序的信号。
按本发明更进一步的实施例，存在一个界面和一种操作该界面的方法，该界面位于一个充分符合ISO7816标准的外部应用程序和一个多协议存储卡之间。该界面可包括一个连接外部应用程序的第一连接器和一个连接多协议存储卡的第二连接器。按本发明的某些实施例，一个界面也可包括一个信号传输结构以指示多协议存储卡按充分符合ISO7816标准的模式操作。
附图简要说明
如要理解本发明的外观，最好在阅读附图时参照所附的详细说明，其中：
图1是一种按本发明的某些实施例运行的多协议非易失存储卡的方框图；
图2是一种图1所示多协议非易失存储卡的某些实施例的方框图，该卡按ISO7816协议模式或者MMC协议模式运行；
图3是一种图2所示多协议非易失存储卡的更详细的方框图，包括本发明的某些实施例的尽可能详细的逻辑电路布置；
图4是一种图1所示多协议非易失存储卡的按本发明某些实施例的方框图，其中，该卡的NVM阵列已被分区以便三个外部程序中的任一个使用；
图5是一种图1到图4之一所示多协议非易失存储卡，或其他任何一种多协议卡的方框图，该卡通过一个符合本发明某些实施例的界面与一个ISO7816外部应用程序通信；
图6是一种方法的流程图，按本发明的某些实施例，多协议非易失存储卡使用该方法从第一种协议模式(如MMC模式)切换到第二种协议模式(如ISO7816模式)；
图7是一种方法的流程图，按本发明的某些实施例，多协议非易失存储卡使用该方法从第二种协议模式(如MMC模式)切换到第一种协议模式(如ISO7816模式)；
为图示简明起见，上述诸图中的各元件并未按比例绘出。例如，某些元件的尺寸可能依其他元件放大以期显明。而且，若无不当，标记数字也可能在不同的图中重复使用以标示相同或类似的元件。
本发明的详细说明
下面的详细说明中，将提供大量具体细节以便透彻理解本发明。但是，本领域内具有普通技术的人员很容易理解，没有这些具体细节，本发明也可施行。某些情况下，只要不致使本发明晦涩难懂，就不再详述那些众所周知的方法、程序、构成等。
按本发明的某些实施例，一种多协议非易失存储(简称“NVM”)卡可包括一个NVM阵列、至少两个协议单元及一个控制器或逻辑电路，其中控制器或逻辑电路使用某个协议单元以供外部应用程序访问NVM阵列。控制器或控制逻辑电路可基于一个外部应用程序所使用的协议的信号或其他指令选择使用某个协议单元。
作为本发明的一部分，存在一种操作多协议NVM卡的方法。按本发明的某些实施例，一种操作多协议存储卡的方法可包括在该卡的第一种协议和第二种协议模式之间的切换，该切换基于一个试图访问NVM卡的外部应用程序的信号而进行。
按本发明进一步的实施例，存在一个界面和一种操作该界面的方法，该界面位于一个充分符合ISO7816标准的外部应用程序和一个多协议存储卡之间。该界面可包括一个连接外部应用程序的第一连接器和一个连接多协议存储卡的第二连接器。按本发明的某些实施例，一个界面也可包括一个信号传输结构以指示多协议存储卡按充分符合ISO7816标准的模式操作。
作为本发明某些实施例的一部分，存在一种在单存储卡的实现，该卡具有一个第一协议单元，如一个多媒体卡(简称“MMC”)协议单元，和一个第二协议单元，如一个ISO7816存储卡协议单元。按本发明的某些实施例，一个单NVM卡可激活不同的应用程序，每个应用程序使用不同的协议，以在同一个NVM卡上操作和访问NVM。
参看图1，该图示出一种按本发明的某些实施例运行的多协议存储卡10的方框图。存储卡10可包括至少两个协议单元、一个第一协议单元20、一个第二协议单元30，以及一个控制器40或控制逻辑电路单元40、一个NVM阵列50或一个NVM单元50。
协议单元20和30中的任一个或两个，可符合一种业内所熟知的标准化协议，例如，(1)MMC协议，(2)ISO7816一智能卡协议，(3)记忆棒协议，等等。任意一种与一个或更多协议单元相联系的协议均可包括一个保密或加密特征。协议单元20和30中的一个或多个，可包括一个集成NVM阵列32。例如，按ISO7816智能卡标准，一个符合ISO7816标准的智能卡可具有一个集成控制器单元，如，协议单元，和一个集成NVM阵列。
按本发明的某些实施例，一个多协议NVM卡可包括一个内部通信总线，该通信总线可允许控制逻辑电路40与协议单元20或30中的任一单元通信，并可允许协议单元直接或通过控制器单元40访问NVM单元50。插脚60可将控制器40及内部总线与外部应用程序相连接。插脚中的一个或多个，如65，可用来指示控制逻辑电路40，其协议单元可与试图访问该卡的外部应用程序通信。
控制器或控制逻辑电路40可包括一个协议选择模块42和一个模式初始化模块44。根据一个来自外部应用程序的信号，协议选择模块42可确定该卡应在何种模式下运行，并可向内部开关电路发送信号以激发适当的协议单元。在此，信号可由软件/固件及/或硬件发出。模式初始化模块44可初始化或调节NVM卡10的逻辑状态，以产生一种对应于具有所需协议的NVM卡的内部逻辑状态。
按本发明的某些实施例，一个多模式NVM卡的各部分可在分离的衬底(如半导体芯片或卡)上实现，可在同一衬底上制造，或在任一种结合方式上实现。例如，按本发明的某些实施例，第一协议单元20和逻辑单元40可在同一衬底上实现。在本发明进一步的实施例中，第二协议单元30和逻辑单元40可在同一衬底上实现。在本发明更进一步的实施例中，存储器单元50和第二协议单元30可在同一衬底上实现。本发明范围内尚有多种其他组合方式，对业内普通技术人员来说，这些都是显而易见的。
第一协议单元20可按照业内熟知的任一种方式实现。例如，按本发明的一种非限制性的实施例，可以用一种MMC协议单元实现，该协议单元可以是目前商业上可获得的一种MMC控制器的一部分。存储器单元50也可按照业内熟知的任一种方式实现。例如，在本发明的一种非限制性的实施例中，可按照NROM存储器阵列或单元实现。
现在参看图2，该图示出一种图1所示多协议存储卡的某些实施例的方框图，该卡按ISO7816协议模式或者MMC协议模式运行。多协议存储卡10可包括一个第一协议单元20和一个第二协议单元30，其中第二协议单元可符合ISO7816标准。按本发明的某些实施例，第一协议单元20可以是一种多媒体卡协议单元、一种保密数字协议单元、一种小型闪卡协议单元、一种记忆棒协议单元、及一种非易失大容量存储器单元协议。因此，第一协议单元20可以是任一种在当今市场上可获得的MMC控制器。按本发明的某些实施例，第二协议单元30可以是一种智能卡控制器。例如，一种带集成NVM阵列32的InfineonTMSLE66智能卡控制器(可从以色列内坦亚的英飞凌科技闪存有限公司获得)。控制逻辑电路40可以是一种ASIC(专用集成电路)，或符合ISO7816或MMC要求的控制器的改进部分。
图2示出一种符合ISO7816标准的主应用程序100(如，银行业应用程序)，该程序通过一根数据线、一根时钟线和一根复位线与一个多协议NVM通信。确定该应用程序符合ISO7816后，控制逻辑电路40可直接或通过一个外部开关(图中未显示)连接第二协议单元30和信号系统或来自ISO7816主应用程序的线路。一旦控制单元40或控制逻辑电路40确认试图访问的应用程序是一个MMC应用程序，控制逻辑电路40就可直接或通过一个外部开关或多路转接器(简称“MUX”)将相关线路或信号系统从应用程序连接到MMC协议单元20。例如，在本发明的某些实施例中，可使用符合ISO7816标准的保留插脚。
现在参看图3，该图示出一种图2所示卡的更详细的方框图，包括本发明的某些实施例的尽可能详细的逻辑电路布置。一套插脚60A可用来与一个ISO7816应用程序通信，而第二套插脚60B可用来与一个MMC应用程序通信。一个经选择的插脚可接受一个信号，该信号表明试图访问卡10的应用程序是一个ISO7816还是一个MMC应用程序。插脚60A和60B可以是部分搭接的插脚。
一个ISO控制器40可用来从插脚65接受一个协议指示器信号，同时连接插脚60A和第二协议单元30(如，智能卡控制器)，或连接插脚60B和第一协议单元20(MMC)。按照本发明的某些实施例，一个或多个开关/多路转接器70可用来在一个多协议卡10的内部信号通路之间切换。
现在参看图4，该图示出一种图1所示多协议卡的按本发明某些实施例的方框图，其中，该卡的NVM阵列已被分区以便三个外部程序中的任一个使用。按本发明的某些实施例，控制逻辑电路40可产生一个NVM阵列50的文件分配表或应用程序分配表50A。分配表50A可允许几个应用程序分享NVM阵列上的空间。当某一应用程序试图访问卡时，控制逻辑电路40可使用分配表50A以决定准予访问的NVM阵列的物理部分。
按图4的例子，一个ISO7816应用程序100A可访问一个位于第二协议单元30上的集成NVM阵列32，或使用第二协议单元30访问NVM阵列50B中的留做符合ISO7816标准之用的一部分。100B和100C两种MMC应用程序中的任一种均可通过控制逻辑电路40和第一(如MMC)协议单元20访问NVM阵列部分50C和50D。
将固定数量的存储器分区成与不同的应用程序相联系的分离的文件或存储器段是众所周知的。任何当今熟知的或将来发明的技术均可适用于本发明。
现在参看图5，该图示出一种图1到图4之一所示卡，或其他任何一种多协议卡的方框图，该卡通过一个符合本发明某些实施例的界面200与一个ISO7816外部应用程序100通信。按本发明的某些实施例，一个界面可具有第一套连接插脚240用以连接外部应用程序，如符合ISO7816标准的应用程序，以及第二套插脚220用以连接一个多协议卡。第一套插脚在物理上可与一个主应用程序搭合，如符合ISO7816的银行业或通信业应用程序。按本发明的某些实施例，既然一个多协议卡10可具有包括MMC卡、智能卡、记忆棒等卡的几种物理形状或尺寸中的一种，第二套插脚可制作成与该卡的特定实施例搭合。图5示出的界面的例子是一种位于符合ISO7816标准的应用程序和一个多协议卡之间的界面，该界面具有一种MMC卡的形状和尺寸。
界面200可包括将信号系统从第一套连接插脚240连接到第二套连接插脚220的配线。配线可用来映射应用程序100发送到卡10上相应插脚的信号系统。信号传输结构260可产生一个信号，以指示多协议卡10切换到与主应用程序100相联系的协议相符的某种模式或协议。
在本发明的某些实施例中，信号传输结构是一种信号源，但在本发明的其他一些实施例中，信号传输结构与导体或跳接线一样，可连接卡10上的两个或更多的插脚。
现在参看图6，该图示出一种方法的流程图，按本发明的某些实施例，多协议卡使用该方法从第一种协议模式，如MMC模式，切换到第二种协议模式，如符合ISO7816标准的模式。按本发明的某些实施例中的做法，该方法可由一个控制器或控制逻辑电路40来执行。
参考图1和图2中的多协议卡10，下面的描述中将用到一种典型的非限定性实现方式。存储卡10可从一种MMC模式(相位1000)开始启动。该卡的控制逻辑电路或控制器40可采用一个MMC协议单元来与一个MMC应用程序通信，或仅仅在闲置状态下保持MMC协议单元在线。相位1200可由要求卡10处于ISO7816模式的外部应用程序发出的信号或指令来提示。在相位1200，可发出一个切换到ISO7816模式的内部开关命令。在切换动作之前，可做一次检查以确定是否应保存(相位1300)该卡的当前MMC模式的详细资料(如配置、文件等)。如果应保存，则当前MMC模式的详细资料可在相位1400保存至一个卡内的NVM阵列。部分NVM阵列可包含一个存储器段以存储文件分配和卡配置数据。如详细资料不需要保存，则可跳过相位1400。
相位1500紧接相位1300和1400之后，在设置第二协议模式时，此相位可确定是否需要一个ISO7816模式的重置序列。如果不需要重置序列，可以设置一个ISO7816模式(相位1600)，并可在相位1700初始化一个ISO7816模式。
如果需要一个重置序列，可以通过相位1800来还原以前存储的ISO7816模式。该模式可从存储在NVM阵列中的数据还原。
相位1900紧随相位1700和相位1800之后，在此相位可操作一个ISO7816模式。
现在参看图7，该图示出一种方法的流程图，按本发明的某些实施例，可使用该方法将一个多协议NVM卡从ISOP7816协议模式切换到MMC协议模式。按图1至图5中的任何一图，一个存储卡10可从一个ISO7816模式(相位2000)开始启动。可做一次检查以决定是否需要切换(相位2100)到MMC协议模式。从ISO7816模式切换到MMC协议模式可有多种方法，包括但不限于执行从主机100到存储卡10的命令、通过ISO7816连接插脚65或通过其他信号线发送信号。在某些条件下，不会执行从ISO7816模式到MMC模式的切换(相位2200)，因此，卡10可保持在ISO7816模式。但在其他一些情形，包括但不限于启动存储卡10之后的情形，也可在MMC模式上运行。可发出(相位2300)一个切换到MMC模式的命令。可进行一次检查以决定是否应保存(相位2400)当前的ISO7816模式。如果需要保存，则当前的ISO7816模式可保存在相位2500。
紧随相位2400和相位2500之后，可进行一次检查，以决定在设置第二协议模式时是否需要(相位2600)一个MMC模式的初始化序列。如果需要一个初始化序列，则可执行(相位2700)MMC模式的初始化。如果不需要一个初始化序列，则可还原(相位2800)以前保存的MMC模式。如果在前一话路中，保存了一个MMC模式，如图6中相位1400，则可以还原保存的MMC模式。在相位2900，可操作一个卡的MMC模式。
虽然这里图示和描述了本发明的某些特征，但对业内普通技术人员来说，现在依然存在很多修正、替代、改变和等效的情形。可以理解的是，从属权利要求将试图囊括所有这类修正和改变以体现本发明的真实意图。

Claims (26)

1.一种多协议非易失存储(简称“NVM”)卡，包括
一个NVM单元；
至少两个协议单元，其中至少一个所述协议单元可访问所述NVM单元；
和一个逻辑电路单元，用以从所述的两个协议单元中选择一个。
2.根据权利要求1所述的多协议非易失存储卡，其特征是，至少两个协议单元，包括
一个第一协议单元；
和一个第二协议单元，
其特征是，所述第二协议单元充分符合ISO7816标准。
3.根据权利要求2所述的多协议非易失存储卡，其特征是，第二协议单元包含一个集成非易失存储阵列。
4.根据权利要求2所述的多协议非易失存储卡，其特征是，第一协议单元选自包括多媒体卡协议单元、保密数字协议单元、小型闪卡协议单元、记忆棒协议单元和非易失大容量存储卡协议单元的协议单元类。
5.根据权利要求1的多协议非易失存储卡，其特征是，NVM单元，至少所述两个协议单元，和所述逻辑电路单元位于同一个衬底上。
6.根据权利要求1的多协议非易失存储卡，其特征是，所述第一和第二协议单元位于分离的衬底上。
7.根据权利要求1的多协议非易失存储卡，其特征是，所述逻辑电路单元根据一个指示某个被主应用程序使用的协议的外部信号来选择协议单元。
8.根据权利要求7的多协议非易失存储卡，其特征是，如果主应用程序充分符合ISO7816标准，则选择所述第二协议单元。
9.根据权利要求8的多协议非易失存储卡，其特征是，所述第二协议单元准许主应用程序访问所述集成非易失存储器阵列。
10.根据权利要求7的多协议非易失存储卡，其特征是，如果主应用程序不充分符合ISO7816标准，则选择所述第一协议单元，所述第一协议单元准许主应用程序访问NVM单元。
11.一种操作多协议非易失存储卡的方法，包括：
根据一个试图访问NVM卡的应用程序发出的信号在一个第一协议和一个第二协议模式之间切换。
12.根据权利要求11所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，从第一协议模式向第二协议模式的切换包括：
命令NVM存储卡切换到第二协议模式；
并设置第二协议模式。
13.根据权利要求12所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，该命令包括激活一个物理切换。
14.根据权利要求12所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，该命令包括发送一个固件命令。
15.根据权利要求12所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，该命令包括激活一个第二协议单元。
16.根据权利要求12所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，该设置包括执行初始化序列。
17.根据权利要求12所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，该设置包括重置以前的卡状态。
18.根据权利要求12所述的操作多协议非易失存储卡的方法，进一步包括保存当前卡状态。
19.根据权利要求11所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，从第一协议模式向第二协议模式的切换包括：
命令NVM存储卡切换到第一协议模式；
并设置第一协议模式。
20.根据权利要求19所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，该命令包括激活一个物理切换。
21.根据权利要求19所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，该命令包括发送一个固件命令。
22.根据权利要求11所述的操作多协议非易失存储卡的方法，其特征是，所述第二协议模式充分符合ISO7816标准，并在NVM卡从第二协议模式切换到第一协议模式之前，确认该切换是否可行。
23.一种位于充分符合ISo7816标准的应用程序和一个多协议存储卡之间的界面，所述界面包括：
一个连接到所述应用程序的第一连接器和一个连接到所述多协议存储卡的第二连接器；
和一个信号传输结构，用以指示所述多协议存储卡在充分符合ISO7816标准的模式下运行。
24.根据权利要求23所述的界面，其特征是，第二连接器选自包括包括多媒体卡连接器、保密数字卡连接器、小型闪卡连接器、记忆棒连接器和非易失大容量存储卡连接器的连接器类。
25.根据权利要求23所述的界面，其特征是，信号传输结构是一种与所述第二连接器上的两个或多个插脚相连接的导电跳接器。
26.根据权利要求23所述的界面，其特征是，信号传输结构是一种信号源。
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