KR20060049925A - 단일 호스트 제어기를 이용하는 다중 기능 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 한번에 하나 이상의 디바이스의 동시 활성화를 허용하는 다중화된 신호들을 갖는 단일 호스트 제어기에 접속된 MMC, SD, 및 SDIO 디바이스들을 설명한다.
호스트 제어기, 다중 기능, 스위칭 매트릭스

Description

단일 호스트 제어기를 이용하는 다중 기능 디바이스{Sharing single host controller with multiple functional devices}
도 1은 본 발명을 구현하는 하나의 회로 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 회로를 동작하는 소프트웨어 명령들의 스케줄을 도시하는 도면.
본 발명은 단일 호스트 제어기로 다중 기능들을 구현하는 것에 관한 것으로, 다중 기능들은 동시에 활성화된다.
이하 기술되는 배경기술에 포함된 기술 자료의 일부는 종래기술이 아닐 수 있다.
PDA들, 개인 PC들, 스마트 셀 전화기들 등과 같은 휴대용의 무선 컴퓨터 디바이스들은 유비쿼터스화(ubiquitous)되고 있다. 편의를 위해, 이러한 디바이스들은 일반적으로 본 명세서에서 PDA들로 부른다. 이러한 디바이스들 중 상당수가 활성 집적 회로 카드들을 수용하기 위해 SD 슬롯들을 갖추고 있다. 공통 SD 기능은 메모리 기능이고, 카드들은 다양한 메모리 카드들 중 어떠한 것도 될 수 있다. 예 를 들어, SD 메모리 카드의 한 가지 형태는 멀티미디어 카드, 또는 MMC 회로들을 사용하여 PDA 내에 구현된 MMC이다. WLAN 무선 성능을 갖는 PDA 유닛들은 SDIO 인터페이스 회로들을 갖고, SDIO 카드들을 사용한다. 이는 WLAN 네트워크에 대한 무선 접속을 갖는 PDA를 제공한다. 이러한 경우에서, SDIO 카드는 RF 집적 회로를 탑재(carry)한다. 카드는 또한 다른 SD 기능들을 구현하기 위해 디지털 메모리 회로들을 가질 수 있다. 다른 디바이스들은 또한 SD 기술을 사용한다. 많은 디지털 카메라들은 SD 메모리 카드들을 위한 SD 슬롯들을 갖고 있다. SD 카드는 이미지 저장 매체로서 기능한다. 이러한 디바이스들에서, 카드 내의 메모리 회로는 매우 클 수 있고, 많은 사진들이 저장되도록 한다. 셀 전화기들은 또한 SDIO 성능을 가질 수 있다. 이는 종종 스마트폰들(Smartphones)로서 불린다. 이러한 많은 종래기술 디바이스들에서, PDA들은 단일 SD 기능을 갖고 관리를 위한 전용 제어 유닛들 및 단일 기능을 위한 스위치 데이터를 갖는다.
PDA 설계 및 기능성에서의 최근의 개선사항들은 하나 이상의 기능이 하나의 PDA 디바이스에 수용되도록 한다. 이러한 PDA들에서, 마이크로프로세서 호스트 제어기는 기능들 사이에서 사용자에 의해 스위치되고, 사용자에 의한 명령들에 응답하여 데이터를 구성 및 분배하도록 설계된다. 예를 들어, 처음에 단일 기능 (MMC) 제어기로서 설계된 인텔® PXA250 마이크로프로세서 MMC 제어기는 현재 MMC/SD/SDIO 기능들을 지원한다. 본 명세서에 참조 문헌으로 통합된 2002년 2월, 인텔 특허 문서 제 278533-001호를 참조하라.
다기능 PDA 디바이스는 각각의 기능에 대해 개별 카드와 함께 단일 SD 슬롯 을 사용할 수 있다. 또는 하나 이상의 기능을 포함하는 카드들을 사용할 수도 있다. 특히 유용한 다기능 카드는 WLAN 통신을 위한 SDIO 기능을 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에 참조 문헌으로 통합된 2004년 5월 6일 출원된, 발명의 명칭이 "SDIO 메모리 및 인터페이스 카드(SDIO MEMORY AND INTERFACE CARD)"인 미국 특허 출원 번호 제S0404호를 참조하라.
종래기술의 다기능 PDA들에서, 마이크로프로세서들은 사용자의 필요에 따라 기능들 사이에서 스위치하도록 설계되었다. 따라서, 다중 기능들은 사용자에게 매우 큰 다양성을 제공할 수 있지만 한번에 단지 하나만 이용가능하다.
다중 기능들의 동시 동작을 허용하는 PDA 디바이스 및 PDA 마이크로프로세서 제어기에 대한 필요성이 인식된다. 다중 기능 PDA는 다중 기능들 중 하나가 SDIO 기능일 때 특히 바람직하다. 상기 성능은 PDA 디바이스들의 응용(versatility)을 새로운 규모(dimensions)로 확장한다. 예를 들어, 디지털 카메라의 경우에서, 기술 상태는 MMC에 저장된 이미지들이 무선 SDIO 기능을 사용하여 원격 스테이션에 전송되도록 한다. 본 발명에 따르면, MMC 및 SDIO 기능들은 이미지들이 가상 실시간(virtual real time)으로 전송되도록 동시에 활성화될 수 있다. 따라서, 디지털 카메라는 이미지들을 그들이 찍히는 순간에 전송할 수 있다. 단순 버퍼 메모리는 큰 MMC의 사용을 대체 또는 보완할 수 있다. 이는 단지 동시 동작 다중 기능들에 의해 제공되는 응용의 한 예이다.
동시 다중 기능들은, 기능적 디바이스들 모두를 호스트 제어기에 접속하고, 호스트 제어기로의 및 호스트 제어기로부터의 컨텐트 데이터 및 명령 신호들을 각각의 디바이스들에 대해 다중화함으로써 구현된다. 상호접속은 호스트 제어기로 하여금 하나의 기능적 디바이스를 기능적 디바이스들로부터의 신호 응답들을 사용하는 다른 기능적 디바이스로 스위치하도록 허용하는 동적 스위칭 매트릭스를 사용하여 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 호스트 제어기(11)는 인텔®PXA250 마이크로프로세서 MMC 제어기와 같은 마이크로프로세서 모듈이다. 상기 특정 제어기 유닛은 본 명세서에서 단지 예시적인 것으로 설명된다는 것을 이해해야 한다. 퀄컴®MSM6500 디바이스들과 같은 다른 프로세서들이 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 호스트 제어기(11)는 #1, #2, #3으로 라벨붙은 클라이언트 디바이스들인 세 디바이스들과 통신한다. 클라이언트 디바이스들 중 하나 이상은 PDA 자체의 부분일 수 있거나, SD 카드 상에 존재할 수 있다. 바람직한 경우에서, 클라이언트 디바이스들 중 하나는 SD 카드 슬롯을 포함하고, SD 카드는 SDIO 기능을 포함한다. SDIO 기능을 포함하는 SD 카드는 또한 다른 기능, 예를 들어 큰 메모리를 가질 수 있다. 따라서, 클라이언트 디바이스 #1은 SD 메모리일 수 있고, 클라이언트 디바이스 #2는 SDIO 일 수 있다. 클라이언트 디바이스 #3은 멀티-미디어 메모리(MMC)일 수 있다. 세 클라이언트 디바이스들 모두가 하나 이상의 SD 카드들 상에 존재할 수 있거나, 하나 이상의 클라이언트 디바이스들이 PDA의 부분일 수 있다. 세 클라이언트 디바이스들은 예시적인 것으로 선택되었다는 것을 이해해야 한다. 둘 이상의 클라이언트 디바이스들 중 어떠한 수라도 본 발명에 대해 사용될 수 있다.
클라이언트 디바이스들은 스위칭 디바이스들(14, 15)을 통해 제어기(11)에 상호접속된다. 세 클라이언트 디바이스들을 갖는 예에서, 도시되는 바와 같이 스위치들은 SP3T이다.
또한 본 명세서에서 설명되는 예에서, 동시 다중 기능들은 제어기(11)에 대해 1 비트 버스와 함께 구현된다. 상기 인텔 프로세서는 MMC/SD/SDIO 기능들 각각에 대해 1 비트 버스를 갖는다. 또한 SD 메모리 및 SDIO 기능들에 대해 4 비트 방사형 버스(star bus)를 갖는다. 본 발명의 4 비트 버스 구현이 또한 고려되고, 다음에서 다시 언급된다.
제어기(11)는 하나의 전용 명령 신호 MMC_CMD 및 하나의 전용 데이터 신호 MMC_DATA를 갖고, 이는 1 비트 버스 구현에 대해 상기 특정 구성을 제한한다. 명령 MMC_CMD는 명령들을 전송하고, 스위치들(14, 15)을 통해 제어기(11) 상의 MMC_CMD 포트로 다중화된 라인들을 통해 클라이언트 디바이스들 각각으로부터 응답들을 수신한다. 마찬가지로 세 클라이언트 디바이스들 모두로부터의 데이터 신호들은 스위치들(14, 15)을 통해 제어기(11) 상의 MMC_DATA 포트에 순차적인 시간 슬롯들로 전송된다. 데이터 전송을 위한 시간 슬롯들은 세 클라이언트 디바이스들 모두에 접속된 MMC_CLOCK에 의해 동기화된다.
제어기 상의 GPIO 포트들은 세 클라이언트 디바이스들에 대한 인터럽트들로서 구성되고, (일반적으로 카드 소켓 상의 CD 및 WP 접촉들을 통해) 세 디바이스 카드들 상의 IRQ 신호들에 접속된다.
동작에서, 스위치 선택 라인들 SW_SEL0, SW_SEL1은 호스트 제어기에 대한 접속을 위해 클라이언트 디바이스들을 선택한다. 스위치 구성에서 도시된 호스트 제어기의 MMC_CMD 및 MMC_DATA 포트들은 클라이언트 디바이스 #1에 접속된다. 클라이언트 디바이스 #1이 동작중인 경우, 데이터는 클라이언트 디바이스 #1과 호스트 프로세서 사이에서 교환된다. 클라이언트 디바이스 #1에 대한 데이터 트랜잭션이 끝났을 때, 스위치들(14, 15)은 호스트 제어기와 함께 클라이언트 디바이스 #2를 상호접속하기 위해 리셋(reset)된다. 다음으로 데이터는 클라이언트 디바이스 #2와 호스트 제어기 사이에서 교환된다. 이와 유사하게, 데이터는 클라언트 디바이스 #3와 호스트 제어기 사이에서 교환된다. 클라이언트 디바이스들의 IRQ 포트들로부터의 인터럽트 신호들은 클라이언트 디바이스들이 활성임을 나타낸다. 주어진 클라이언트 디바이스가 스위치들(14, 15)을 통해 호스트 제어기에 접속되지 않을 때의 클록 시퀀스 동안, 클라이언트 디바이스들로부터의 CMD/Resp 라인들은 명령 신호의 시작 비트로서 저전압 컨디션을 판독오류(misreading)하는 것을 피하기 위해 하이(high) 상태가 될 필요가 있다. CMD/Resp 라인들 상의 풀-업 레지스터들(pull-up resistors; 17)은 이러한 문제를 극복한다.
도 1로부터 이해되는 바와 같이, 호스트 프로세서 상의 MMC/SD 디바이스 드라이버는 스위치 선택 포트들 및 스위치들(14, 15)이 명령/응답 및 데이터 전송/확인(transfer/acknowledgement) 트랜잭션 사이의 클라이언트 디바이스들에 접속하도록 동작한다. 이는 호스트와 다른 클라이언트 디바이스들 사이의 MMC/SD/SDIO 포트 세션들이 본질적으로 동시에 발생하도록 하고, 사용자는 다중 클라이언트 디바 이스들의 사실상의 동시 동작을 확인하게 된다. 이는 MMC/SD/SDIO 스펙들(specifications)이 클라이언트 디바이스들로부터의 전송이 호스트에 의해 개시(initiate)되는 것을 필요로 하기 때문에 가능하다. 이는 호스트에 대해 언제 어떤 유형의 전송(응답, 데이터 및 확인)이 클라이언트 디바이스에 의해 수행될 것인지를 알 수 있도록 하고 제어기가 다른 클라이언트 디바이스로의 스위칭 이전에 상기 전송이 완료될 때까지 대기하도록 한다. 클라이언트들 사이의 스위칭 시, 클록 라인들은 로우 레벨(LOW level)에서 디스에이블되고, 호스트 상의 CMD 라인들 및 모든 클라이언트 디바이스들은 논리 레벨 하이(HIGH) 상태로 된다. 이러한 동작 조건들 하에, 다중 MMC/SD/SDIO 클라이언트 디바이스들은 호스트 MMC/SD/SDIO 제어기 상의 이용가능한 대역폭을 공유하여 사실상 동시에 동작할 수 있다. 상기 디바이스에서, 모든 다중 스위칭은 클라이언트 디바이스들로부터의 CMD/응답 신호들에 응답하여 호스트 제어기에 의해 개시된다.
호스트 제어기가 명령 및 데이터 포트들에 대해 4 비트 버스 성능으로 제공되고, 그에 따라 제어기가 이러한 기능들에 대해 네 라인들을 갖는 경우, 본 발명은 스위칭 소자들을 부가적인 세 라인들에 부가함으로써 쉽게 구현된다. SDIO 클라이언트 디바이스의 4 비트 동작에서, 클라이언트 디바이스들의 IRQ 핀(pin)에 접속된 GPIO 핀들 상의 인터럽트는, 클라이언트 디바이스가 스위치 인(switch in)(호스트 제어기에 접속)될 때 디스에이블되고 클라이언트 디바이스가 스위치 아웃(switch out)(호스트 제어기로부터 단절)될 때 인에이블되어야한다. 1 비트 SDIO 모드에서, GPIO 인터럽트들은 클라이언트 디바이스들의 파워업(power up) 동안 항 상 인에이블될 수 있다.
외부 SD 카드 및 SDIO 클라이언트 디바이스(802.11b WLAN 모듈)의 동작을 도시하는 시간 슬롯 도면이 도 2에 도시된다. 도시된 제 1 일곱 개의 클록 사이클들 동안, 호스트 제어기는 명령을 송신하고 클라이언트 디바이스 #1로부터 데이터를 수신하며, 본 예에서는 SDIO 디바이스이다. 다음으로, 제어기는 스위치들(14, 15)을 활성화하여 B1 포지션들로부터 B2 포지션들로 스위치하고 클라이언트 디바이스 #2에 접속하도록 하며, 본 예에서는 외부 SD 카드이다. 호스트 프로세서는 명령들을 송신하고 SD 카드로부터 데이터를 수신한다. 여기에 상호교환 트랜잭션의 기간은 일곱 개의 클록 사이클들로서 나타나지만, 이전에 나타난 바와 같이 제어기는 각각의 클라이언트 디바이스로부터 송신 및 수신 모두를 제어하기 때문에, 트랜잭션들은 더 길 수도 또는 더 짧을 수도 있다. 상기 의미된 시간 스케일 상의 하나의 클라이언트 디바이스로부터 다른 클라이언트 디바이스로의 스위칭은 다중화로서 나타나고, 즉, 트랜잭션들은 다중화된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "트랜잭션"은 PDA 분야에서 잘 알려져 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 동시 다중화 기능 설명들을 사용하여 이루어질 수 있는 많은 수의 회로 및 소프트웨어 대안들의 단지 예시적 방법으로 제공되었다.
본 명세서에서 사용된 PDA 디바이스는 휴대용 디바이스, 일반적으로 핸드-헬드 디바이스를 의미하고 컴퓨터들, 카메라들, 이동전화기들 등을 포함한다. PDA-SD 디바이스는 적어도 하나의 SD 슬롯을 갖는 PDA 디바이스이다.
본 명세서에 사용된 기능적 디바이스들은 음성 통신들, 무선 인터페이스, 이 미지들, 비디오, 범용 메모리 등과 같은 독립적 기능들을 제공하는 디바이스들을 의미한다. 기능적 디바이스들의 조합은 PDA 내의 개별 디바이스들, 개별 SD 카드들, PDA 내의 조합들 및 단일 SD 카드 상의 조합들로서 상기 제공된 또는 다른 상호접속된 디바이스, 예컨대 (카드가 아닌) 플러그-인 액세서리 디바이스에 의해 제공된 어떠한 조합을 의미한다. 둘 이상의 기능들이 단일 SD 카드 또는 다른 플러그-인 내에 내장되는 경우, 둘 이상의 기능들은 독립적인 기능들로서 고려된다.
스위칭 매트릭스는 적어도 두 개의 스위칭 소자들의 조합을 의미하고, 소자들 각각은 1xn 스위칭 성능을 가지며, n은 호스트 제어기에 의해 서빙되는 기능적 디바이스들의 수이다.
본 발명의 다양한 부가적 변경들이 당업자에게 발생할 것이다. 개선되어온 당 분야를 통한 원리들 및 그 동등물에 기본적으로 의존하는 본 명세서의 특정 설명들로부터의 모든 편차들은 기술되고 청구되는 바와 같은 본 발명의 범위 내에서 적합하게 고려된다.
본 발명을 통해 종래기술의 다기능 PDA들을 개선하여, 디지털 카메라가 이미지들을 찍는 순간 전송할 수 있는 것과 같이 다중 기능들의 동시 동작을 허용하는 PDA 디바이스 및 PDA 마이크로프로세서 제어기 등을 구현한다.

Claims (20)

  1. n 개의 기능들을 갖는 PDA 디바이스에 있어서,
    a. 호스트 제어기,
    b. PDA-SD 디바이스 내의 적어도 두 개의 기능적 디바이스들, 및
    c. 적어도 두 개의 1xn 스위칭 소자들을 포함하는 스위칭 매트릭스를 포함하고,
    상기 스위칭 소자들은 1x 노드 및 적어도 두 개의 xn 노드들을 가지고, 상기 스위치들의 1x 노드들은 상기 호스트 제어기에 접속되고, 상기 xn 노드들은 상기 두 개의 기능적 디바이스들에 각각 접속되며, 상기 스위칭 매트릭스는 상기 호스트 제어기로부터의 명령 신호들에 의해 활성화되는, PDA 디바이스.
  2. n 개의 기능들을 갖는 PDA-SD 디바이스에 있어서,
    a. 호스트 제어기,
    b. 상기 PDA-SD 디바이스 내의 기능적 디바이스,
    c. SD 카드 슬롯, 및
    d. 적어도 두 개의 1xn 스위칭 소자들을 포함하는 스위칭 매트릭스를 포함하고,
    상기 스위칭 소자들은 1x 노드 및 적어도 두 개의 xn 노드를 가지고, 상기 스위치들의 1x 노드들은 상기 호스트 제어기에 접속되고, 상기 xn 노드들은 상기 기능적 디바이스 및 상기 SD 카드 슬롯에 각각 접속되며, 상기 스위칭 매트릭스는 상기 호스트 제어기로부터의 명령 신호들에 의해 활성화되는, PDA-SD 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 매트릭스에 접속된 적어도 하나의 부가적 SD 카드 슬롯을 더 포함하는, PDA-SD 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 SD 카드 슬롯은 SDIO 카드 슬롯인, PDA-SD 디바이스.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 매트릭스는 단극 다투 스위치(single pole multiple throw switch)를 포함하는, PDA-SD 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 호스트 제어기는 MMC/SD/SDIO 제어기인, PDA 디바이스.
  7. 제 4 항에 있어서, 각각의 기능적 디바이스는 정보 요청 포트를 갖고, 상기 호스트 제어기는 다중 범용 IO 포트들을 가지며, 상기 각각의 정보 요청 포트는 개별 범용 IO 포트들에 접속되는, PDA-SD 디바이스.
  8. 제 4 항에 있어서, 각각의 기능적 디바이스는 데이터 포트를 갖고, 상기 데 이터 포트는 상기 스위칭 매트릭스를 통해 상기 호스트 제어기에 접속되는, PDA-SD 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 SDIO 디바이스의 데이터 포트는 1 비트 데이터 버스를 포함하는, PDA-SD 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 SDIO 디바이스의 데이터 포트는 4 비트 데이터 버스를 포함하는, PDA-SD 디바이스.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 각각의 기능적 디바이스는 명령/응답 포트를 갖고, 상기 명령/응답 포트는 상기 스위칭 매트릭스를 통해 상기 호스트 제어기에 접속되는, PDA-SD 디바이스.
  12. 적어도 제 1 기능적 디바이스 및 제 2 기능적 디바이스를 갖는 호스트 제어기를 동시에 동작하는 방법에 있어서,
    상기 기능적 디바이스들은 명령/응답 포트들을 가지며,
    상기 제 1 기능적 디바이스의 명령/응답 포트와 상기 호스트 제어기 간의 명령/응답 접속을 확립하는 단계,
    상기 제 1 기능적 디바이스와 상기 호스트 제어기 사이의 트랜잭션을 수행하는 단계,
    상기 제 2 기능적 디바이스에 대한 상기 명령/응답 접속을 스위칭하는 단계, 및
    상기 제 2 기능적 디바이스와 상기 호스트 제어기 사이의 트랜잭션을 수행하는 단계를 포함하는, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기능적 디바이스들 각각은 데이터 포트들을 갖고, 적어도 하나의 트랜잭션은 상기 기능적 디바이스들과 상기 호스트 제어기 사이에 데이터를 송신하는 단계를 포함하는, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 기능적 디바이스들 중 하나는 SD 카드 슬롯을 포함하는, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 두 기능적 디바이스들은 SD 카드 슬롯들을 포함하는, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, SD 카드 슬롯은 SDIO 카드 슬롯을 포함하는, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 호스트 제어기는 MMC/SD/SDIO 제어기인, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 각각의 기능적 디바이스 상의 정보 요청 포트를 상기 호스트 제어기 상의 개별 범용 IO 포트에 접속하는 단계를 포함하는, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 SDIO 카드 슬롯은 1 비트 데이터 버스를 포함하는, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 SDIO 카드 슬롯은 4 비트 데이터 버스를 포함하는, 호스트 제어기 동시 동작 방법.
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