DE102005015723B4

DE102005015723B4 - Speicherkarte, IC-Kartensystem und Steuerverfahren

Info

Publication number: DE102005015723B4
Application number: DE102005015723A
Authority: DE
Inventors: Sang-wook Kang; Sang-Bum Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2025-04-01
Also published as: KR20050097300A; US20110231608A1; JP2005293573A; US20050223143A1; US7979623B2; US8261014B2; DE102005015723A1; KR101149887B1; JP4870368B2

Abstract

Speicherkarte, mit – einem Speicherkern (180, 280), – einer Mehrzahl von Anschlüssen (120, 220) zur Ankopplung an eine Host-Einheit, wobei die Anschlüsse solche zur Spannungsversorgung, zur Taktversorgung, zum Empfang von Befehlen und zur Datenübertragung beinhalten, und – Speicherkartensteuermitteln (130, 230), die dafür ausgelegt sind, die Speicherkarte wahlweise in einem Einkanalbetrieb oder einem Mehrkanalbetrieb unter Nutzung einer entsprechenden Mehrzahl paralleler Übertragungskanäle zur parallelen Ausführung mehrerer zu empfangenen Befehlen gehöriger Funktionen zu betreiben, wobei jedem Übertragungskanal ein Befehlsanschluss und Datenübertragungsanschlüsse zugeordnet werden, um entsprechend den empfangenen Befehlen Daten zur Host-Einheit zu übertragen oder von dort empfangene Daten im Speicherkern (180, 280) zu speichern, – wobei die Speicherkartensteuermittel weiter dafür ausgelegt sind, die gleiche Mehrzahl von Anschlüssen (120, 220) im Einkanalbetrieb und im Mehrkanalbetrieb zu nutzen und dabei wenigstens einen der Anschlüsse (106, 206), die im Einkanalbetrieb als Spannungsversorgungs- oder Datenübertragungsanschlüsse (VSS2, DAT5) fungieren, im Mehrkanalbetrieb als Befehlsanschluss (CMD1,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicherkarte, ein zugehöriges IC-Kartensystem und ein Steuerverfahren für ein IC-Kartensystem.
Mit der zunehmenden Verbreitung von tragbaren digitalen Geräten, wie Digitalkameras, MP3-Spielern, Mobiltelefone mit Farbwiedergabe und persönlichen digitalen Assistenten (PDAs), steigt der Bedarf an integrierten Schaltungskarten (IC-Karten), wie Speicherkarten und speziell Multimediakarten, nachfolgend auch als MMC bezeichnet, und digitalen Sicherheitskarten (SD-Karten) schnell an. Eine Speicherkarte kann als Speicherbauelement mit der Größe einer Briefmarke ausgeführt sein, deren Inhalt auch bei Abschalten der Versorgungsspannung nicht gelöscht wird. Die relativ kleine Größe und die hervorragende Speicherfähigkeit können als erforderliche Funktionen in einer informationsorientierten Gesellschaft bezeichnet werden.
Eine herkömmliche MMC kann eine Befehlsleitung mit beispielsweise einem Bit und Datenleitungen mit beispielsweise acht Bit umfassen. Zudem kann die MMC Daten in Byteeinheiten gemäß einem von einem Host eingegebenen Befehl schreiben und/oder lesen. Gemäß der oben beschriebenen Spezifikation kann eine MMC jedoch nur eine Funktion und keine zweite Funktion ausführen, während die eine Funktion ausgeführt wird. Zudem kann, auch wenn zwei oder mehr MMC mit einer Anwendung verbunden sind, typischerweise nur eine Karte zum jeweiligen Zeitpunkt Daten zum Host übertragen oder Daten vom Hast empfangen. Daher ist es nicht möglich, auch wenn mehrere MMC angeschlossen sind, gleichzeitig eine Mehrzahl von Funktionen auszuführen.
Die MMC kann zur Ausführung einer Sicherheitsfunktion, d. h. einer sicheren bzw. gesicherten Funktion, eine Zeitspanne erfordern, welche länger als eine Zeitspanne für gewöhnliche Schreib-/Lesevorgänge ist. Das bedeutet, dass wenn ein normaler MMC-Betrieb während der Schreib-/Lesevorgänge unterstützt wird, die Sicherheitsfunktion nicht gewährleistet werden kann. Alternativ muss ein Benutzer warten, bis die Sicherheitsfunktion ausgeführt ist, wenn der normale MMC-Betrieb nicht unterstützt wird. Solche Probleme treten bei SD-Karten und bei MMC auf.
In der Offenlegungsschrift JP 2003-022216 A ist eine Speicherkarte offenbart, die einen Flashspeicherchip, einen IC-Kartenchip zur Ausführung von sicherheitserhöhenden Prozeduren, wie Verschlüsselungs- und Dekodierprozeduren, und einen Steuerungschip zur Steuerung von Datenlese- und Datenschreibvorgängen für den Flashspeicherchip und den IC-Kartenchip aufweist. Der Steuerungschip kann in Reaktion auf eine Anfrage von einer Host-Einheit gleichzeitig auf den Flashspeicherchip und den IC-Kartenchip zugreifen. Außerdem ist die Speicherkarte dafür eingerichtet, dass zur Erhöhung der Datenverarbeitungsgeschwindigkeit zwei der drei Chips oder alle drei Chips gleichzeitig betrieben werden können. Zur Synchronisierung der Datenübertragung zwischen Speicherkarte und Host-Einheit kann ein in der Host-Einheit generiertes Taktsignal der Speicherkarte zugeführt werden. Im Übrigen weist die Speicherkarte zur Taktung ihrer Chips einen eigenen Taktgenerator auf.
In der Offenlegungsschrift US 2003/0221066 A1 ist eine Speicherkarte, insbesondere eine SD-Karte, offenbart, die zwei separate Anschlusssätze auf gegenüberliegenden Seiten aufweist, denen je eine Schnittstellensteuereinheit zugeordnet ist, welche gemeinsam an eine Speicherkern-Schnittstelleneinheit angekoppelt sind, um auf einen gemeinsamen Speicherkern zugreifen zu können. Diese Speicherkartenauslegung soll unter anderem einen parallelen Betrieb der beiden Anschlusssätze mit den zugehörigen Schnittstellensteuereinheiten ermöglichen, beispielsweise um unabhängig voneinander über den einen Anschlusssatz Daten aus dem Speicherkern auslesen und zu einem externen Gerät übertragen zu können und parallel dazu Daten von einem anderen externen Gerät in die Speicherkarte herunterladen zu können.
In der Patentschrift US 6.669.487 B1 ist eine IC-Mehrfunktionskarte offenbart, die mit dem MMC-Kartentyp und mit dem SD-Kartentyp kompatibel ist und als Mehrbank-Speicherkarte mit zwei parallel betreibbaren Speicherkarteneinheiten ausgelegt ist. Eine der beiden Speicherkarteneinheiten kann wahlweise mit einer Datenübertragungsbandbreite von 1 Bit oder 4 Bit betrieben werden, die andere Speicherkarteneinheit kann wahlweise in einem MMC-Modus oder einem SPI-Modus, mit jeweils einer Datenübertragungsbandbreite von 1 Bit betrieben werden. Dazu sind die beiden Speicherkarteneinheiten gemeinsam an Spannungsversorgungsanschlüsse und jeweils separat an zugehörige Anschlüsse zur Taktversorgung, zum Empfang von Befehlen und zur Datenübertragung in einer fest vorgegebenen Zuordnung angekoppelt.
Entsprechend variiert die Anzahl aktiv genutzter Anschlüsse je nach Betriebsmodus.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Speicherkarte, ein zugehöriges IC-Kartensystem sowie ein Steuerverfahren für ein IC-Kartensystem anzugeben, welche die oben genannten Probleme des Standes der Technik wenigstens teilweise vermeiden und dabei insbesondere in der Lage sind, mehrere Betriebsmodi mit der Möglichkeit eines wahlweisen Ein- oder Mehrkanalbetriebs unter flexibler Zuordnung von Anschlüssen zu realisieren, deren Anschlusskonfiguration mit bestehenden Speicherkartenstandards kompatibel ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Speicherkarte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein IC-Kartensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und durch ein Steuerverfahren für ein IC-Kartensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer zweikanaligen Speicherkarte,
2 ein Zeitablaufdiagramm eines zweikanaligen Mehrfachzugriffsvorgangs auf die Speicherkarte aus 1,
3 ein Blockschaltbild einer dreikanaligen Speicherkarte,
4 ein Zeitablaufdiagramm eines dreikanaligen Mehrfachzugriffsvorgangs auf die Speicherkarte aus 3 und
5 ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens für eine mehrkanalige Speicherkarte.
Eine erfindungsgemäße Speicherkarte kann einen oder mehrere Datenübertragungskanäle in Reaktion auf einen von einem Host eingegebenen Befehl aktivieren und über entsprechende aktivierte Datenübertragungskanäle Daten an den Host senden und Daten vom Host empfangen. Daraus resultiert, dass eine Mehrzahl von Befehlen gleichzeitig durch eine Speicherkarte ausgeführt werden kann, so dass die Effizienz der Datenverarbeitung verbessert wird.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen zweikanaligen Speicherkarte 100. 2 zeigt ein Zeitablaufdiagramm eines zweikanaligen Mehrfachzugriffsvorgangs auf die Speicherkarte 100 aus 1. Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Speicherkarte 100 eine Mehrzahl von Eingabeanschlüssen 120, eine Speichersteuerschaltung 130 und einen Speicherkern 180. Beispielhaft sind für die Mehrzahl von Eingabeanschlüssen 120 mehrere Anschlüsse 101 bis 113 gezeigt, über die ein oder mehrere Befehle und/oder Dateneinheiten, die vom Host abgegeben werden, empfangen werden können. Die Speichersteuerschaltung 130 kann zwei Datenübertragungskanäle in Reaktion auf die über die Eingabeanschlüsse 120 eingegebenen Befehle aktivieren und über die aktivierten Kanäle Daten zum Host senden und vom Host empfangen. In Ausgestaltung der Erfindung kann der Speicherkern 180 einen Flashspeicher umfassen und das Ergebnis des von der Speichersteuerschaltung 130 durchgeführten Datenübertragungsvorgangs speichern.
Die Speicherkarte 100 kann gemäß dem vorliegend beschriebenen Kommunikationsverfahren über einen Kanal Daten übertragen. Zudem kann die Speicherkarte 100 gleichzeitig Daten über zwei Kanäle übertragen und zu einer herkömmlichen Speicherkarte kompatibel sein. Daraus resultiert die Möglichkeit, über Mehrfachkanäle eine Mehrfachzugriffsfunktion zur Verfügung zu stellen und die Kommunikationseffizienz der Speicherkarte bei gleichzeitiger Kompatibilität zu einer herkömmlichen Speicherkarte zu verbessern. Hierbei bezeichnet der Begriff „Kanal” einen Datenübertragungskanal, welcher beliebig aus einer oder mehreren Leitungen bzw. Verbindungen für Befehle und/oder einer oder mehreren Leitungen bzw. Verbindungen für Daten aufgebaut ist. Die Datenübertragungen umfassen auch Schreib-/Lesevorgänge, welche die Speicherkartenspezifikation erfüllen.

Die Struktur der Eingabeanschlüsse 120 gemäß der MMC-Spezifikation und die Struktur der Eingabeanschlüsse 120 eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels sind in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Pin Nr.	MMC-Modus (Vers.4.0)			SPI-Modus			2-kanal.MMC-Modus
Pin Nr.	Name	Typ	Besch.	Name	Typ	Besch.	Name	Typ	Besch.
1	DAT3	I/O/PP	Daten	CS	I	Chip sel.	DAT3	I/O/PP	Daten
2	CMD	IO	Befehl/Antw.	DI	I	Daten eing.	CMD0	IO	Befehl/Reaktion
3	VSS1	S	Masse	VSS1	S	Masse	VSS	S	Masse
4	VDD	S	Power	VDD	S	Power	VDD	S	Power
5	CLK	I	Takt	CLK	I	Takt	CLK	I	Takt
6	VSS2	S	Masse	VSS2	S	Masse	CMD1	IO	Befehl2/Reaktion2
7	DAT0	I/O/PP	Daten	DO	O	Daten ausg.	DAT0	I/O/PP	Daten
8	DAT1	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT1	I/O/PP	Daten
9	DAT2	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT2	I/O/PP	Daten
10	DAT4	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT4	I/O/PP	Daten
11	DAT5	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT5	I/O/PP	Daten
12	DAT6	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT6	I/O/PP	Daten
13	DAT7	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT7	I/O/PP	Daten

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, weist die Speicherkarte 100 einen Masseanschluss VSS2 auf, welcher z. B. als zweiter Befehlsanschluss zusätzlich zu einem ersten Befehlsanschluss definiert ist und in der herkömmlichen Speicherkartenspezifikation als zwei Befehle definiert ist, die gleichzeitig vom Host empfangen werden. Die Anzahl der Kanäle und die Definition der Eingabeanschlüsse 120 kann bestimmt werden, wenn der Host die Speicherkarte 100 initialisiert. Zudem kann die Anzahl der Kanäle und die Definition der Eingabeanschlüsse 120 bestimmt werden, wenn der Masseanschluss VSS2 exklusiv als der zweite Befehlsanschluss verwendet wird, während der Host einen einzelnen Kanal und/oder zwei Kanäle benutzt.
Benutzt die Speicherkarte 100 beispielsweise nur einen Datenübertragungskanal, dann können Dateneinheiten von 1, 4 oder 8 Bit über eine Befehlsleitung CMD mit 1 Bit und Datenleitungen DAT0 bis DAT7 mit 8 Bit gemäß der herkömmlichen Speicherkartenspezifikation übertragen werden. Benutzt die Speicherkarte 100 alternativ zwei Datenübertragungskanäle, indem sie Befehlsleitungen CMD0 und CMD1 mit 2 Bit und Datenleitungen DAT0 bis DAT3 sowie DAT4 bis DAT7 mit 8 Bit benutzt, dann können die beiden Kanäle jeweils eine Befehlsleitung von 1 Bit und Datenleitungen von 4 Bit benutzen, um gleichzeitig Daten von 1 Bit und/oder Daten von 4 Bit zu übertragen. Da somit die Datenübertragungsvorgänge über die entsprechenden Kanäle gemäß dem in der Speicherkartenspezifikation definierten Kommunikationsverfahren ausgeführt werden können, ist es möglich, gleichzeitig eine Mehrzahl von Befehlen durch eine einzige Speicherkarte 100 auszuführen, so als ob eine Mehrzahl von Speicherkarten gleichzeitig betrieben würde.
Nachfolgend wird eine Struktur der Speichersteuerschaltung 130 beschrieben, welche über die entsprechenden Kanäle Daten senden und Daten empfangen kann. Die Speichersteuerschaltung 130 kann dazu eine Schnittstelleneinheit 140 zum Unterscheiden einer Mehrzahl von Befehlen umfassen, welche über eine Mehrzahl von Kanälen von den Eingabeanschlüssen 120 eingegeben werden. Eine erste und eine zweite Steuereinheit 150, 160 können über die Mehrzahl von Kanälen einen Mehrfachzugriff auf den Host realisieren. Die erste und die zweite Steuereinheit 150, 160 können die entsprechenden Befehle ausführen, welche den jeweiligen Kanälen zur Verfügung gestellt werden, und können gemäß den Befehlen Daten in den Speicherkern 180 schreiben oder aus diesem lesen. Die Schnittstelleneinheit 140 umfasst eine einkanalige Schnittstelle 142 und eine zweikanalige Schnittstelle 144. Zusätzlich oder alternativ kann eine mehrkanalige Schnittstelle mit mehr als zwei Kanälen vorhanden sein.
Wenn die Speicherkarte 100 als einkanalige Speicherkarte verwendet wird, kann die einkanalige Schnittstelle 142 die eingegebenen Befehle und Daten von den Eingabeanschlüssen 120 an die erste Steuereinheit 150 über eine Befehlsleitung CMD mit 1 Bit und Datenleitungen DAT0 bis DAT7 mit 8 Bit übertragen. Zudem kann die einkanalige Schnittstelle 142 ein Antwortsignal Response und die Daten, welche von der ersten Steuereinheit 150 gemäß den Befehlen an den Eingabeanschlüssen 120 erzeugt werden, über die Befehlsleitung CMD und die Datenleitungen DAT0 bis DAT7 übertragen. Die erste Steuereinheit 150 kann über die einkanalige Schnittstelle 142 Daten von beispielsweise 1, 4 oder 8 Bit an den Host senden und Daten von beispielsweise 1, 4 oder 8 Bit vom Host empfangen und die Datenübertragungsergebnisse im Speicherkern 180 speichern.
Wenn die Speicherkarte 100 als zweikanalige Speicherkarte verwendet wird, kann die zweikanalige Schnittstelle 144 die eingegebenen Befehle und Daten von den Eingabeanschlüssen 120 nach Kanälen unterscheiden. Die zweikanalige Schnittstelle 144 kann die unterschiedenen Befehle und Daten über erste Befehlsleitungen CMD0 und CMD1 mit jeweils 1 Bit und Datenleitungen DAT0 bis DAT3 sowie DAT4 bis DAT7 mit jeweils 4 Bit an die erste Steuereinheit 150 und die zweite Steuereinheit 160 übertragen. Die erste und die zweite Steuereinheit 150, 160 senden das Antwortsignal Response und die Daten, welche an den Host übertragen werden sollen, über die Befehlsleitungen CMD0 und CMD1 bzw. die Datenleitungen DAT0 bis DAT3 sowie DAT4 bis DAT7 an die zweikanalige Schnittstelle 144, so dass die zweikanalige Schnittstelle 144 das Antwortsignal Response und die Daten, welche von der ersten und der zweiten Steuereinheit 150, 160 eingegeben werden, an den Host übertragen kann. Daher können sich die beiden Befehlsleitungen CMD0 und CMD1 eine Taktleitung CLK teilen, um den Übertragungsvorgang für die Daten mit 1 Bit bzw. 4 Bit auszuführen, so dass die Datenübertragungsergebnisse im Speicherkern 180 gespeichert werden können.
Wie speziell aus 2 ersichtlich ist, können, wenn der Host gleichzeitig Daten in die Speicherkarte 100 schreibt und Daten von der Speicherkarte 100 liest, ein Schreibbefehl und ein Lesebefehl über die erste Befehlsleitung CMD0 bzw. die zweite Befehlsleitung CMD1 an die erste Steuereinheit 150 bzw. die zweite Steuereinheit 160 übertragen werden. Die entsprechenden Antwortsignale Response, welche von der ersten und der zweiten Steuereinheit 150, 160 erzeugt werden, können über die erste Befehlsleitung CMD0 bzw. die zweite Befehlsleitung CMD1 an den Host übertragen werden. In die Speicherkarte 100 zu schreibende Daten und aus der Speicherkarte 100 zu lesende Daten können über die Datenleitungen DAT0 bis DAT3 von 4 Bit bzw. die Datenleitungen DAT4 bis DAT7 von 4 Bit übertragen werden. Somit können die erste und die zweite Steuereinheit 150 und 160 mehrfach über zwei Kanäle auf den Host zugreifen, d. h. die Kanäle können unabhängig Daten übertragen, so dass gleichzeitig zwei oder mehr Funktionen mit einer einzelnen Speicherkarte 100 ausgeführt werden können.
Die Schnittstelleneinheit 140 kann als Kanalmultiplexerschaltung ausgelegt sein, welche die Auswahl von Signalen in Abhängigkeit von den entsprechenden Kanälen ausführt. Es können jedoch auch andere Schaltungsarten hierfür verwendet werden. Die Schnittstelleneinheit 140 kann gemäß der Kanalanzahl aufgeteilt sein, z. B. in die einkanalige Schnittstelle 142 und die zweikanalige Schnittstelle 144, und kann aus einer Schaltung zur Schnittstellenverbindung von einem Kanal und/oder zwei Kanälen aufgebaut sein. Zudem kann die Schnittstelleneinheit 140 bezüglich der Datenübertragungsvorgänge des einen Kanals und/oder der zwei Kanäle als Schnittstelle arbeiten.
3 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen dreikanaligen Speicherkarte 200. Wie aus 3 ersichtlich ist, kann die Speicherkarte 200 gemäß dem Kommunikationsverfahren, welches in der herkömmlichen Speicherkartenspezifikation definiert ist, über einen einzelnen Kanal Daten übertragen. Zudem kann die Speicherkarte 200 gleichzeitig Daten über zwei und/oder drei Kanäle übertragen und zu der herkömmlichen Speicherkartenspezifikation kompatibel sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine erweiterte Speicherkarte auch über mehr als drei Kanäle Daten übertragen.

Die Schaltungsstruktur der Speicherkarte 200 aus 3 kann identisch zur Schaltungsstruktur der Speicherkarte 100 aus 2 sein. Die Struktur von Eingabeanschlüssen 220 kann sich jedoch von der Struktur der Eingabeanschlüsse 120 aus 2 unterscheiden. Zudem können für eine Datenübertragung über drei Kanäle eine dreikanalige Schnittstelle 246 zusätzlich zu einer einkanaligen und einer zweikanaligen Schnittstelle 242, 244 und eine dritte Steuereinheit 270 zusätzlich zu einer ersten und einer zweiten Steuereinheit 250, 260 in der Speichersteuerschaltung 230 vorhanden sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird auf eine Wiederholung der Beschreibung von Elementen verzichtet, die bereits oben zu den 1 und 2 beschrieben wurden. Tabelle 2

Pin Nr.	MMC-Modus (Vers. 4.0)			SPI-Modus			3-Kanal. MMC-Modus
Pin Nr.	Name	Typ	Besch.	Name	Typ	Besch.	Name	Typ	Besch.
1	DAT3	I/O/PP	Daten	CS	I	Chipsel.	DAT3	I/O/PP	Daten
2	CMD	IO	Befehl/Antw.	DI	I	Daten eing.	CMD0	IO	Bef.0/Antw. 0
3	VSS1	S	Masse	VSS1	S	Masse	VSS	S	Masse
4	VDD	S	Power	VDD	S	Power	VDD	S	Power
5	CLK	I	Takt	CLK	I	Takt	CLK0	I	Takt
6	VSS2	S	Masse	VSS2	S	Masse	CMD1	IO	Bef.1/Antw.1
7	DAT0	I/O/PP	Daten	DO	O	Datenausg.	DAT0	I/O/PP	Daten
8	DAT1	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT1	I/O/PP	Daten
9	DAT2	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT2	I/O/PP	Daten
10	DAT4	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			CLK1/DAT4	I/O/PP	Takt
11	DAT5	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			CMD2/DAT5	I/O/PP	Bef.2/Antw.2
12	DAT6	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT6	I/O/PP	Daten
13	DAT7	I/O/PP	Daten	Nicht benutzt			DAT7	I/O/PP	Daten

Wie aus der vorstehenden, zur obigen Tabelle 1 analogen Tabelle 2 ersichtlich ist, kann bei einem erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Speicherkarte 200 ein Masseanschluss VSS2 als zweiter Befehlanschluss definiert sein, welcher unterschiedlich zu einem ersten Befehlsanschluss ist, der in einer herkömmlichen Speicherkartenspezifikation, d. h. einer herkömmlichen MMC, definiert ist, so dass zwei Befehle gleichzeitig vom Host empfangen werden können. Zudem kann unter acht Datenanschlüssen 201 und 207 bis 213 ein fünfter Datenanschluss-DAT4 210 als ein zweiter Takteingabeanschluss CLK1 definiert sein und ein sechster Datenanschluss DAT5 211 kann als ein dritter Befehlsanschluss CMD2 definiert sein, so dass drei Befehle gleichzeitig vom Host empfangen werden können. Der zweite Takteingabeanschluss CLK1 kann verschieden vom herkömmlichen ersten Takteingabeanschluss CLK definiert sein, um eine unabhängige Schnittstelle für den dritten Befehl zur Verfügung zu stellen, welche einen zweiten Takt verwenden kann.
Die Anzahl der Kanäle und die Definition der Eingabeanschlüsse 220 kann bestimmt werden, wenn der Host die Speicherkarte 200 initialisiert, z. B. bestimmt, ob der Masseanschluss VSS2 und der sechste und fünfte Datenanschluss DAT5 und DAT4 exklusiv als zweiter und dritter Befehlsanschluss bzw. zweiter Takteingabeanschluss benutzt werden, je nach dem, ob der Host einen Kanal und/oder zwei oder mehr Kanäle verwendet.
Wenn die Speicherkarte 200 beispielsweise nur einen Datenübertragungskanal benutzt, können Dateneinheiten von 1, 4 oder 8 Bit über die Befehlsleitung CMD mit 1 Bit und Datenleitungen DAT0 bis DAT7 mit 8 Bit gemäß der herkömmlichen Speicherkartenspezifikation übertragen werden. Wenn die Speicherkarte 200 zwei Datenübertragungskanäle benutzt, kann eine der beiden Befehlsleitungen CMD0 und CMD1 unter Benutzung der anderen Befehlsleitung CMD2 und von Datenleitungen mit höchstens 2 Bit eine Funktion ausführen, während gleichzeitig eine andere Funktion Datenleitungen mit höchstens 4 Bit benutzt. Die beiden Befehlsleitungen CMD0 und CMD1 können gleichzeitig zwei Funktionen ausführen, welche jeweils Datenleitungen von höchstens 4 Bit benutzen. Wenn die Speicherkarte 200 drei Datenübertragungskanäle benutzt und dazu Befehlsleitungen CMD0, CMD1 und CMD3 mit 3 Bit und Datenleitungen DAT0 bis DAT1, DAT2 bis DAT3 sowie DAT6 bis DAT7 von 6 Bit benutzt, können die drei Kanäle durch Benutzung von jeweils einer Befehlsleitung von 1 Bit und Datenleitungen von 2 Bit gleichzeitig Daten von 1 Bit oder 2 Bit übertragen. Da Daten über die entsprechenden Kanäle gemäß dem Kommunikationsverfahren übertragen werden, welches in der herkömmlichen Speicherkartenspezifikation definiert ist, ist es möglich, gleichzeitig eine Mehrzahl von Befehlen durch die Speicherkarte 200 auszuführen, so als ob eine Mehrzahl von Speicherkarten gleichzeitig betrieben würden.
4 zeigt ein Zeitablaufdiagramm eines dreikanaligen Mehrfachzugriffsvorgangs auf die Speicherkarte 200 aus 3. Wie aus 4 ersichtlich ist, können, wenn der Host gleichzeitig die drei Funktionen Schreiben von Daten in die Speicherkarte 200 über die erste Befehlsleitung CMD0 und die zweite Befehlsleitung CMD1 und Lesen von Daten aus der Speicherkarte 200 über die dritte Befehlsleitung CMD2 ausführt, jeweils ein Schreibbefehl über die erste Befehlsleitung CMD0 und die zweite Befehlsleitung CMD1 an die erste Steuereinheit 250 bzw. die zweite Steuereinheit 260 und ein Lesebefehl über die dritte Befehlsleitung CMD2 an die dritte Steuereinheit 270 übertragen werden. Die entsprechenden Antwortsignale Response, welche von der ersten und der zweiten Steuereinheit 250 und 260 erzeugt werden, können über die erste Befehlsleitung CMD0 bzw. die zweite Befehlsleitung CMD1 an den Host übertragen werden. Das Antwortsignal Response, welches von der dritten Steuereinheit 270 erzeugt wird, kann über die dritte Befehlsleitung CMD2 an den Host übertragen werden. Anschließend können in die Speicherkarte 200 zu schreibende Daten über die Datenleitungen DAT0 und DAT1 von 2 Bit bzw. die Datenleitungen DAT2 und DAT3 von 2 Bit übertragen werden. Daten, welche aus der Speicherkarte 200 gelesen werden, können über die Datenleitungen DAT6 und DAT von 2 Bit zum Host übertragen werden. Somit können die erste bis dritte Steuereinheit 250 bis 270 mehrfach über die drei Kanäle auf den Host zugreifen, so dass die Kanäle unabhängig Daten übertragen können.
5 zeigt im Flussdiagramm ein erfindungsgemäßes Steuerverfahren für eine mehrkanalige Speicherkarte. Wie aus 5 ersichtlich ist, wird bei diesem Steuerverfahren zunächst im Schritt 300 bestimmt, ob die Speicherkarte von einem ersten Typ oder von einem zweiten Typ ist, z. B. eine Speicherkarte mit einem Flashspeicher, wie eine MMC oder eine SD-Karte.
Bestimmt das Verfahren, dass die Speicherkarte vom ersten Typ ist, z. B. eine MMC, dann wird im Schritt 310 abgefragt, ob eine Mehrkanalkarte verwendet wird. Ist dies nicht der Fall, dann wird im Schritt 320 eine einkanalige Datenübertragung gemäß der Spezifikation für die Speicherkarte vom ersten Typ ausgeführt. Dabei werden, wenn die Speicherkarte vom ersten Typ eine MMC ist, z. B. Dateneinheiten von 1 Bit, 4 Bit und/oder 8 Bit übertragen, wie dies von der Spezifikation der MMC unterstützt wird.
Wird im Schritt 310 festgestellt, dass Mehrfachkanäle verwendet werden, dann wird im Schritt 330 die Kanalanzahl bestimmt. Im Schritt 340 können Befehlsleitungen und Datenleitungen in Übereinstimmung mit der im Schritt 330 bestimmten Kanalanzahl gesetzt werden. Danach können die Anzahl von an die entsprechenden Kanäle zu sendenden Datenbits und von den entsprechenden Kanälen zu empfangenden Datenbits ermittelt und im Schritt 350 Daten an die entsprechenden Kanäle gesendet bzw. von den entsprechenden Kanälen empfangen werden. Hierbei können die betreffenden Kanäle Daten von 1 Bit und/oder 4 Bit übertragen, wenn Daten über zwei Kanäle übertragen werden. Werden Daten über drei Kanäle übertragen, dann können die betreffenden Kanäle Daten von 1 Bit und/oder 2 Bit übertragen.
Wenn im Schritt 300 festgestellt wird, dass die Speicherkarte eine Speicherkarte vom zweiten Typ ist, beispielsweise eine SD-Karte, fragt das Verfahren im Schritt 360 ab, ob eine Mehrkanalkarte verwendet wird. Ist dies nicht der Fall, dann wird im Schritt 370 eine einkanalige Datenübertragung gemäß der Spezifikation für die Speicherkarte vom zweiten Typ ausgeführt. Wenn die Speicherkarte vom zweiten Typ eine SD-Karte ist, werden Dateneinheiten von 1 Bit, 2 Bit und/oder 4 Bit übertragen, wie dies von der Spezifikation der SD-Karte unterstützt wird.
Wird im Schritt 360 festgestellt, dass Mehrfachkanäle verwendet werden, dann wird im Schritt 380 die Kanalanzahl bestimmt. Im Schritt 390 können Befehlsleitungen und Datenleitungen in Übereinstimmung mit der im Schritt 380 bestimmten Kanalanzahl gesetzt werden. Danach können die Anzahl von an die entsprechenden Kanäle zu übertragenden Datenbits und von den entsprechenden Kanälen zu empfangenden Datenbits bestimmt und im Schritt 400 Daten an die betreffenden Kanäle übertragen und von den betreffenden Kanälen empfangen werden. Hierbei können die entsprechenden Kanäle Daten von 1 Bit und/oder 2 Bit übertragen, wenn Daten über zwei Kanäle übertragen werden. Werden Daten über drei Kanäle übertragen, dann können die entsprechenden Kanäle Daten von 1 Bit übertragen.
Wie oben ausgeführt ist, können erfindungsgemäße Speicherkarten 100 und 200 mehrere Befehlsleitungen korrespondierend zur Kanalanzahl umfassen, so dass eine Mehrzahl von Befehlen gleichzeitig ausgeführt werden kann. Sind beispielsweise Befehlsleitungen von 2 Bit umfasst, z. B. wenn zwei Kanäle vorhanden sind, dann führen die entsprechenden Befehlsleitungen eine Funktion unter Verwendung von Datenleitungen mit höchstens 8 Bit und/oder gleichzeitig zwei Funktionen unter Verwendung von Datenleitungen mit höchstens je 4 Bit aus.
Wenn Befehlsleitungen von 3 Bit umfasst sind, z. B. wenn drei Kanäle vorhanden sind, dann können zwei Befehlsleitungen unter Verwendung der anderen Befehlsleitung und von Datenleitungen mit höchstens 2 Bit gleichzeitig eine andere Funktion ausführen, während eine Funktion unter Verwendung von Datenleitungen mit höchstens 4 Bit ausgeführt wird. Die beiden Befehlsleitungen können gleichzeitig zwei Funktionen ausführen, welche jeweils Datenleitungen mit höchstens je 4 Bit umfassen. Die drei Befehlsleitungen können gleichzeitig drei Funktionen unter Verwendung von Datenleitungen mit jeweils höchstens 2 Bit ausführen.
Zudem können bei der erfindungsgemäßen Speicherkarte eine oder mehrere Taktleitungen verschieden von der durch die Speicherkartenspezifikation definierten Taktleitung definiert werden, so dass Datenübertragungsvorgänge, die durch die entsprechenden Kanäle ausgeführt werden, unabhängig gesteuert werden, z. B. können von den entsprechenden Kanälen unabhängige Schnittstellenverbindungen realisiert werden.
Zudem können erfindungsgemäße Ausführungsformen eine Definition von entsprechenden Eingabeanschlüssen der Speicherkarte vom ersten Typ, z. B. einer MMC, und vom zweiten Typ, z. B. einer SD-Karte, mit Mehrfachkanälen und einer Anzahl von Bits von Daten beschreiben, welche an die entsprechenden Kanäle übertragen werden. Zudem können die Eingabeanschlüsse, welche durch die herkömmliche Spezifikation zur Verfügung gestellt werden, im Hinblick auf die Definition der Funktionen umdefiniert werden, wobei zusätzliche Anschlüsse vorgesehen werden können.
Bei der erfindungsgemäßen Mehrkanalspeicherkarte können ein oder mehrere Datenübertragungskanäle in Reaktion auf die Befehle aktiviert werden, welche vom Host eingegeben werden. Zudem können über die entsprechenden aktivierten Datenübertragungskanäle Daten an den Host gesendet und/oder vom Host empfangen werden. Als Ergebnis ist es möglich, eine Mehrzahl von Befehlen durch eine einzelne Speicherkarte zu verarbeiten, so dass die Datenverarbeitungseffizienz verbesserte wird.
Die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele weisen eine Struktur und eine Funktionsweise von Speicherkarten mit Mehrfachkanälen auf, welche zwei Kanäle und/oder drei Kanäle umfassen. Die Erfindung umfasst in gleicher Weise auch Speicherkarten mit mehr als drei Kanälen.

Claims

Speicherkarte, mit – einem Speicherkern (180, 280), – einer Mehrzahl von Anschlüssen (120, 220) zur Ankopplung an eine Host-Einheit, wobei die Anschlüsse solche zur Spannungsversorgung, zur Taktversorgung, zum Empfang von Befehlen und zur Datenübertragung beinhalten, und – Speicherkartensteuermitteln (130, 230), die dafür ausgelegt sind, die Speicherkarte wahlweise in einem Einkanalbetrieb oder einem Mehrkanalbetrieb unter Nutzung einer entsprechenden Mehrzahl paralleler Übertragungskanäle zur parallelen Ausführung mehrerer zu empfangenen Befehlen gehöriger Funktionen zu betreiben, wobei jedem Übertragungskanal ein Befehlsanschluss und Datenübertragungsanschlüsse zugeordnet werden, um entsprechend den empfangenen Befehlen Daten zur Host-Einheit zu übertragen oder von dort empfangene Daten im Speicherkern (180, 280) zu speichern, – wobei die Speicherkartensteuermittel weiter dafür ausgelegt sind, die gleiche Mehrzahl von Anschlüssen (120, 220) im Einkanalbetrieb und im Mehrkanalbetrieb zu nutzen und dabei wenigstens einen der Anschlüsse (106, 206), die im Einkanalbetrieb als Spannungsversorgungs- oder Datenübertragungsanschlüsse (VSS2, DAT5) fungieren, im Mehrkanalbetrieb als Befehlsanschluss (CMD1, CMD2) zu nutzen und einen Teil der Anschlüsse, die im Einkanalbetrieb als Datenübertragungsanschlüsse fungieren, im Mehrkanalbetrieb nach einem vorbestimmten Schema den weiteren Übertragungskanälen als Datenübertragungsanschlüsse zuzuordnen.
Speicherkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Mehrkanalbetrieb ein im Einkanalbetrieb als zusätzlicher Masseanschluss (VSS2) fungierender Spannungsversorgungsanschluss als Befehlsanschluss (CMD1) genutzt wird.
Speicherkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Dreikanalbetrieb ein im Einkanalbetrieb als zusätzliche Masseanschluss (VSS2) fungierender Spannungsversorgungsanschluss und ein im Einkanalbetrieb als Datenübertragungsanschluss (DAT5) fungierender Anschluss als weitere Befehlsanschlüsse (CMD1, CMD2) genutzt werden.
Speicherkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkartensteuermittel (130, 230) folgende Komponenten umfassen: – eine Mehrzahl paralleler Speicherkartensteuereinheiten (150, 160; 250, 260, 270), welche die Befehle im Mehrkanalbetrieb über die entsprechende Mehrzahl paralleler Übertragungskanäle ausführen und dabei über selbige auf die Host-Einheit zugreifen, und – eine Schnittstelleneinheit (140; 242, 244, 246) zwischen der Mehrzahl von Speicherkartensteuereinheiten und der Mehrzahl von Anschlüssen.
Speicherkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Eingabeanschlüssen (120, 220) durch eine Spezifikation der Speicherkarte (100, 200) definiert ist.
Speicherkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von den Anschlüssen in einem Mehrkanalbetrieb ein Anschluss als ein erster (CLK, CLK0) Takteingabeanschluss und ein oder mehrere weitere Anschlüsse als ein oder mehrere zweite (CLK1), von dem ersten verschiedene Takteingabeanschlüsse fungieren.
Speicherkarte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Einkanalbetrieb als Datenübertragungsanschluss (DAT4) fungierender Anschluss in einem Mehrkanalbetrieb als ein zweiter Takteingabeanschluss (CLK1) genutzt wird.
Speicherkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkern (180, 280) als Flashspeicher ausgeführt ist
Speicherkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Multimediakarte oder als SD-Karte ausgeführt ist.
Speicherkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkartensteuermittel (130, 230) dafür ausgelegt sind, in einem Zweikanalbetrieb mit einem gemeinsamen, extern zugeführten Takt (CLK) für beide Kanäle zu arbeiten und in einem Dreikanalbetrieb mit zwei extern zugeführten Takten (CLK0, CLK1) zu arbeiten, wobei zwei der drei Kanäle im Dreikanalbetrieb einen der beiden extern zugeführten Takte gemeinsam nutzen.
IC-Kartensystem mit – einer Speicherkarte (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und – einer Host-Einheit, die dafür eingerichtet ist, die Übertragungskanäle in der Speicherkarte (100, 200) selektiv zu aktivieren und im Mehrkanalbetrieb der Speicherkarte eine Mehrzahl von Befehlen parallel an die aktivierten Übertragungskanäle zu übertragen.
Steuerverfahren für ein IC-Kartensystem nach Anspruch 11, mit den Schritten: – Feststellen, ob Einkanal- oder Mehrkanalbetrieb zu benutzen ist, – wenn Einkanalbetrieb festgestellt wird: sequentielles Übertragen einer Mehrzahl von Befehlen von der Host-Einheit zu der Speicherkarte über einen Befehlsanschluss und einkanaliges Ausführen der Befehle, – wenn Mehrkanalbetrieb festgestellt wird: – Überprüfen der Kanalanzahl, – Zuordnen je eines Anschlusses als Befehlsanschluss zu jedem Kanal, – Festlegen von Datenraten bezüglich der Kanäle und – paralleler Betrieb der Kanäle mit den festgelegten Datenraten.
Steuerverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Mehrkanalbetrieb ein oder mehrere zweite Takteingabeanschlüsse (CLK1), welche sich von einem ersten Takteingabeanschluss (CLK, CLK0) unterscheiden, der von einer Spezifikation der Speicherkarte (100, 200) definiert wird, genutzt werden, so dass die Datenübertragungsvorgänge der entsprechenden Kanäle mit je eifern eigenen Takt gesteuert werden.
Steuerverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die zweiten Takteingabeanschlüsse von der Mehrzahl von Anschlüssen (120, 220) ausgewählt werden, welche im Einkanalbetrieb als Datenübertragungsanschlüsse fungieren.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Feststellung, ob mehrere Kanäle benutzt werden, unterschieden wird, ob eine Speicherkarte (100, 200) von einem ersten Typ oder von einem zweiten Typ ist, wobei das Verfahren gemäß dem festgestellten Speicherkartentyp ausgeführt wird.