JP4911449B2 - 記録媒体保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体保護装置に関し、特に不慮の電源電圧低下時に記録媒体を保護する記録媒体保護装置に関する。

ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やフラッシュロム、フラッシュメモリなどの記録媒体は、データを書き込んでいる最中に不意に電源が切断されると、書き込み動作に必要な電圧が確保できず、書き込んでいたデータが失われるとともに、最悪の場合、書き込んでいた記録媒体が物理的に破壊され、再利用もできなくなる。

このような課題を解決する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１記載の技術では、ＨＤＤへ書き込む前に一時的に記録される揮発性のメインメモリのデータを保護している。具体的にはメインメモリに記録保護回路を接続している。記録保護回路は、電源断やリセットをそれぞれ電確信号やリセット信号で検出し、例えば電源断が生じた場合に、メインメモリへの制御を記録保護回路に切替えて省電力モードに移行し、さらに電源を予備電源による電源供給に切り替えている。

特開２００２−１８９６３７号公報

そして、一般に予備電源は小さく構成することが望まれていた。

そこで、本発明は、電源バックアップ手段の低容量化を実現する記録媒体保護装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、記録媒体にデータを書き込むコントローラと、前記記録媒体および前記コントローラへ供給される電源が低下したときに、前記電源をバックアップする電源バックアップ部と、前記電源側から前記記録媒体および前記コントローラへの電流を流し、前記電源バックアップ部側から前記電源側への電流を防ぐ電源分離部とを備え、前記電源の電圧が一旦低下してから回復したときに、前記回復した時点から第２所定期間が経過するまでは前記記録媒体への新たなアクセスを禁止することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の記録媒体保護装置であって、前記電源の電圧が低下し、前記電源バックアップ部が前記電源をバックアップしているときに、前記コントローラへ入力される制御用の信号を、前記コントローラへの入力前に保持する制御信号保持部をさらに備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の記録媒体保護装置であって、前記電源の電圧が低下し、前記電源バックアップ部が前記電源をバックアップしているときに、前記コントローラのデータ書き込み動作の停止を第１所定期間回避することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の記録媒体保護装置であって、前記第２所定期間経過後、前記コントローラを初期化することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、電源の電圧が低下し、電源バックアップ部が当該電源をバックアップしているときに、電源バックアップ部から電源分離部を越えて電流が流れないため、電源バックアップ部の不要な放電を抑制でき、電源バックアップ部の容量を小さくすることができる。しかも、電源の電圧が低下し、電源バックアップ部のバックアップ電源による記録媒体へのデータ書き込み中に、電源の電圧が回復して記録媒体への新たなアクセスが生じる不具合を解消することができる。

請求項２記載の発明によれば、電源の電圧が低下し、電源バックアップ部が当該電源をバックアップしているときに、制御用の信号を任意のタイミングでコントローラに出力することができる。

請求項３記載の発明によれば、電源の電圧が低下し、電源バックアップ部が当該電源をバックアップしているときに、コントローラのデータ書き込み動作の停止を回避できるので、より確実に記録媒体へのデータ書き込みを終了することができる。

請求項４記載の発明によれば、電源の電圧が一旦低下してから回復し、新たな制御用の信号がコントローラに入力された際のコントローラの誤動作を防ぐことができる。

（実施の形態１）
本発明にかかる実施の形態１の記録媒体保護装置を備える電子機器の概略構成図を図１に示す。図１に示すように、本電子機器は、ＣＰＵ側電源線１と、ＣＰＵ８と、記録媒体保護装置１００と、記録媒体４とを備えている。ＣＰＵ８は、電子機器の挙動を制御する機能を有しており、本実施の形態１では特に記録媒体４へアクセスする制御信号を記録媒体保護装置１００に出力するものとして説明する。なお、ＣＰＵ側電源線１は図示しない電源部と接続されている。当該電源部とＣＰＵ側電源線１とを纏めて、記録媒体保護装置１００や記録媒体４についての電源と把握することもできる。

記録媒体保護装置１００は、記録媒体側電源線２と、ＣＰＵ側電源線１と記録媒体側電源線２との間で接続される電源分離部３と、記録媒体側電源線２にそれぞれ接続されたコントローラ５、制御信号保持回路６、電源バックアップ部７とを備えている。

電源分離部３は、ＣＰＵ側電源線１からの電源を、記録媒体側電源線２を介して、記録媒体４、コントローラ５、制御信号保持回路６、電源バックアップ部７へ一方向に伝達する。すなわち、記録媒体側電源線２からＣＰＵ側電源線１へは電流が流れない。

コントローラ５は、ＣＰＵ８からの制御信号を、制御信号保持回路６を介して受け取り、当該制御信号に応じて動作を行う。例えば、当該制御信号が書き込みを命令する制御信号である場合は、コントローラ５は記録媒体４へデータを書き込む。

制御信号保持回路６は、ＣＰＵ８からコントローラ５へ出力される制御信号を受け取って保持することができる。電源バックアップ部７は、記録媒体４、コントローラ５、制御信号保持回路６の電源をバックアップする。

なお、記録媒体４は、例えばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、フラッシュロム、フラッシュメモリ等を使用することができ、電源バックアップ部７は、例えばコンデンサで構成することができる。制御信号保持回路６は、例えばラッチ回路等で構成することができ、電源分離部３は、例えばダイオードで構成することができる。

なお、ＣＰＵ８との処理速度の違いを緩衝するために、コントローラ５や記録媒体４に揮発性のメモリがバッファメモリとして設けられている。ＣＰＵ８からのデータを記録媒体４に書き込む前に一時的にバッファメモリに記録しておくことで、ＣＰＵ８がコントローラ５の動作終了を待つ必要がなくなり、他の動作を行うことができる。

続いて、本実施の形態１にかかる記録媒体保護装置の不慮の電圧低下時（電源切断時を含む）の動作について説明する。図２は、ＣＰＵ側電源線１の電圧および記録媒体側電源線２の電圧を示す図である。図２に示すように、例えば、不慮の電源切断によりＣＰＵ側電源線１の電圧が下降し始めると、記録媒体側電源線２の電圧も低下し始める。このとき、電源バックアップ部７は蓄えられた電荷を放電し、かつ電源分離部３は記録媒体側電源線２からＣＰＵ側電源線１へ流れる電流を防ぐため、記録媒体側電源線２の電圧はＣＰＵ側電源線１に比べてゆっくりと下降する。

すなわち、電源バックアップ部７は、電源分離部３を越えてＣＰＵ側電源線１に放電することがないので、記録媒体４、コントローラ５、制御信号保持回路６のみにバックアップ電源を供給する。したがって、電源バックアップ部７は低容量のものを使用することができる。これにより記録媒体保護装置１００の構成を小さくすることができる。

ここで、記録媒体側電源線２の電圧が低下し始めてから、記録媒体４、コントローラ５、制御信号保持回路６の動作を確保する最低限必要な電圧を維持する期間をバックアップ期間（第１所定期間に相当）とする。また、バッファメモリ内の最大データ量を全て記録媒体４へ書き込み終えるのに必要とする時間を書き込み必要時間とする。図２に示すように、書き込み必要時間の開始時をバックアップ期間と同じとした場合に、バックアップ期間が書き込み必要時間以上となるよう電源バックアップ部７の容量を決定する。

上述したように、コントローラ５、記録媒体４は、バックアップ期間内で、当該バッファメモリに残っているデータを全て書き終えることができるため、不慮の電源切断時に記録媒体４へ書き込んでいたデータを保護することができる。

しかしながら、例えば、バックアップ期間中にコントローラ５や記録媒体４にリセット等の動作停止状態が生じると、記録媒体４へのデータの書き込みが終了しない場合がある。このような場合は、コントローラ５や記録媒体４に最低限必要な電源を供給していても、リセット等の動作によって、コントローラ５が書き込み動作を停止するためデータを保護することができない。

そこで、本実施の形態１にかかる記録媒体保護装置は、不意に電源の電圧が低下し、電源バックアップ部７に蓄えられたバックアップ電源が供給されているときに、コントローラ５のデータ書き込み動作の停止を所定期間回避する。

具体的には、例えば、制御信号保持回路６はＣＰＵ８からのリセット信号等の制御信号を保持する。リセット信号はＣＰＵ側電源線１の電圧が定格電圧程度である場合に高電位（Ｈ）であり続け、各処理部（記録媒体４、コントローラ５、制御信号保持回路６）はＣＰＵ８から当該リセット信号の高電位（Ｈ）を一定時間毎に受取って、動作を実行する。また、不慮の電源切断等によってＣＰＵ電源線１の電圧が低下し所定の電圧を下回ると、リセット信号が低電位（Ｌ）になり、この低電位を各処理部（記録媒体４、コントローラ５、制御信号保持回路６）が受け取ると、これらは動作を停止する。そこで、記録媒体側電源線２に接続された制御信号保持回路６が記録媒体側電源線２の電位の低下を検知すると、ＣＰＵ８から受けるリセット信号の高電位（Ｈ）、低電位（Ｌ）にかかわらずリセット信号を高電位（Ｈ）のまま保持して、記録媒体４、コントローラ５にリセット信号（Ｈ）を出力することで、バックアップ期間中のデータ書き込み動作を続行できる。

また、リセット信号以外に各処理部が動作を停止する制御信号として、リードイネーブル信号、データイネーブル信号等があり、制御信号保持回路６は必要に応じてＣＰＵ８から出力されるこれらの信号をバックアップ期間中に保持することができる。

したがって、制御信号保持回路６はバックアップ期間中に、例えばＣＰＵ８からのリセット信号等の制御信号を保持することで、リセット信号等の制御信号によるコントローラ５、記録媒体４のデータ書き込み動作の停止状態を回避することができる。

以上のように、低容量の電源バックアップ部７を使用して、バックアップ期間中にバッファメモリに残っている全てのデータを記録媒体４に書き込み終えることができるので、回路規模の縮小、コストの抑制を実現することができる。また、コントローラ５のデータ書き込み動作の停止をバックアップ期間中回避することで、より確実にデータを保護することができる。

なお、本実施の形態１では、ＣＰＵ８が例えばＰＣＩバス等の制御信号線を有するバスを介して各処理部と接続されていることを前提として、制御信号（リセット信号、リードイネーブル信号等）を用いた態様で説明したが、これに限らない。ＣＰＵ８が例えばＵＳＢバス、ＩＥＥＥ１３９４バス等の制御信号線を有しないバスを介して各処理部と接続されている態様でも構わない。この場合、バックアップ期間中に、ＣＰＵ８から発行されるリセットコマンドやウェイトコマンドを制御信号保持回路６で保持すればよい。あるいはＣＰＵ８自身がＣＰＵ側電源線１の電位低下を検知して、リセットコマンドやウェイトコマンドの発行を一定期間で自粛しても良い。

（実施の形態２）
本発明にかかる実施の形態２の記録媒体保護装置を備える電子機器について説明する。本電子機器は、実施の形態１で述べた電子機器の概略構成と同一である。ただし、本実施の形態２にかかる記録媒体保護装置は、後述するように、不慮の電源切断等によって電源電圧が一旦低下してから電圧が回復した時の書き込み動作の不具合を解消する。

本実施の形態２にかかる記録媒体保護装置の動作について説明する。図３は、ＣＰＵ側電源線１の電圧および記録媒体側電源線２の電圧を示す図である。図３に示すように、不慮の電源切断等によりＣＰＵ側電源線１の電圧が下降し始めると、記録媒体側電源線２の電圧も低下し始める。このとき、電源バックアップ部７は蓄えられた電荷を放電し、かつ電源分離部３は記録媒体側電源線２からＣＰＵ側電源線１への電流を防ぐため、記録媒体側電源線２の電圧はＣＰＵ側電源線１に比べてゆっくりと下降する。

ここで、コントローラ５による書き込み時間中に電源が再供給される等して、ＣＰＵ側電源線１の電圧が定格電圧を回復すると、電源分離部３を介して記録媒体側電源線２の電圧も定格電圧を回復する。このとき、コントローラ５、記録媒体４のデータ書き込み動作中に、ＣＰＵ８からコントローラ５へ制御信号が出力されることで、記録媒体４への新たなアクセスが生じることになり、命令の競合という不具合が発生する場合がある。なお、新たなアクセスとは、例えば、電源再供給によってＣＰＵ８がコントローラ５やコントローラ５を介して記録媒体４へ出力する初期化命令等である。

上記課題を解決するために、本実施の形態２にかかる記録媒体保護装置は電源の電圧が一旦低下してから回復したときに、この回復した時点から所定の期間（以下 アクセス禁止期間と呼ぶ）が経過するまでは、記録媒体４への新たなアクセスを禁止する。具体的には、例えば、アクセス禁止期間（第２所定期間に相当）中、制御信号保持回路６がＣＰＵ８から出力された新たな制御信号を保持する。また、その他の態様として、アクセス期間中、ＣＰＵ８のカウンタで新たな制御信号を保持してもよく、ＣＰＵ８自身がリセット等によって動作を停止（保留）してもよい。なお、アクセス禁止期間は書き込み必要時間以上とする。

そして、アクセス禁止期間が経過した時点で、不慮の電源切断時によるデータ書き込みが完了するため、その後、一旦コントローラ５を初期化する。初期化処理は、例えばＣＰＵ８がリセット信号を低電位（Ｌ）にして実行する態様であっても良いし、例えば電源バックアップ部７とコントローラ５との間にスイッチを設けて、当該スイッチをＯＦＦする態様であってもよい。初期化終了後、制御信号保持回路６は保持していた新たな制御信号をコントローラ５に出力する。

したがって、電源再供給時、バックアップ期間内における記録媒体４へのデータ書き込み中に、記録媒体４への新たなアクセスが生じるという不具合を回避することができ、さらにアクセス禁止時間経過後に一旦コントローラ５を初期化するため、ＣＰＵ８からの新たな制御信号を正常に認識することができ、コントローラ５の誤作動を回避することができる。

なお、本実施の形態２では、ＣＰＵ８が例えばＰＣＩバス等の制御信号線を有するバスを介して各処理部と接続されていることを前提として、制御信号（リセット信号等）を用いた態様で説明したが、これに限らない。ＣＰＵ８が例えばＵＳＢバス、ＩＥＥＥ１３９４バス等の制御信号線を有しないバスを介して各処理部と接続されている態様でも構わない。この場合、ＵＳＢバス等を介してＣＰＵ８から例えば書き込みまたは読み出しのコマンドが発行されるが、アクセス禁止期間中、当該コマンドを制御信号保持回路６が保持し、アクセス禁止期間経過後にＣＰＵ８がバスリセットを発行し、その後初期化用のコマンドを発行することで、コントローラ５を初期化すればよい。

なお、本発明にかかる記録媒体保持装置は、例えば、ＰＣや、デジタルビデオレコーダ、デジタルカメラ、携帯電話など、記録媒体を備えるあらゆる電子機器に搭載することができる。また、本発明にかかる記録媒体保持装置を構成する各処理部がすべて一体の電子機器に含まれている必要はなく、例えば、記録媒体４が、ＣＦカード等の携帯用記録媒体であり、電源分離部３、制御信号保持回路６、電源バックアップ部７、コントローラ５を備えるカードリーダを介して、ＣＰＵ８を備えるＰＣに接続する態様であっても構わない。

本発明にかかる記録保護装置の概略構成図である。 実施の形態１におけるＣＰＵ側電源線、記録媒体側電源線の電圧を示す図である。 実施の形態２におけるＣＰＵ側電源線、記録媒体側電源線の電圧を示す図である。

符号の説明

４ 記録媒体
５ コントローラ
６ 制御信号保持回路
７ 電源バックアップ部

Claims (4)

1. 記録媒体にデータを書き込むコントローラと、
   前記記録媒体および前記コントローラへ供給される電源が低下したときに、前記電源をバックアップする電源バックアップ部と、
   前記電源側から前記記録媒体および前記コントローラへの電流を流し、前記電源バックアップ部側から前記電源側への電流を防ぐ電源分離部と
   を備え、
   前記電源の電圧が一旦低下してから回復したときに、前記回復した時点から第２所定期間が経過するまでは前記記録媒体への新たなアクセスを禁止することを特徴とする記録媒体保護装置。
2. 前記電源の電圧が低下し、前記電源バックアップ部が前記電源をバックアップしているときに、前記コントローラへ入力される制御用の信号を、前記コントローラへの入力前に保持する制御信号保持部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の記録媒体保護装置。
3. 前記電源の電圧が低下し、前記電源バックアップ部が前記電源をバックアップしているときに、前記コントローラのデータ書き込み動作の停止を第１所定期間回避することを特徴とする請求項１または２記載の記録媒体保護装置。
4. 前記第２所定期間経過後、前記コントローラを初期化することを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の記録媒体保護装置。

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