TWI275947B - Universal serial bus (USB) interface for mass storage device - Google Patents

Universal serial bus (USB) interface for mass storage device Download PDF

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TWI275947B TW090128626A TW90128626A TWI275947B TW I275947 B TWI275947 B TW I275947B TW 090128626 A TW090128626 A TW 090128626A TW 90128626 A TW90128626 A TW 90128626A TW I275947 B TWI275947 B TW I275947B
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Description

1275947 A7 -------B7__ 五、發明說明()1 本專利申請案係根據200◦年η月1 7日所提 申之美國專利申請案60/249,530來主張優先權, 該美國案的内容將以參考方式整體地併入本發明中 說明。 查技術背箦 本發明係大致有關用以驅動大量儲存裝置的技 術。更確切來說,本發明係有關用以在主機母板與 一個或多個大量儲存裝置之間進行通訊的裝置與方 法。 第Ί圖展示主機母板10與大量儲存裝置母板2〇 之間的習知通訊介面。現在請參照第]圖,大量儲 存裝置母板20與主機母板10之間的傳統通訊係透 過磁碟機互連排線(帶狀電纜)15來進行。利用此 種通Λ方法,大致上必須透過對板外電子元件的連 接器以及可能相當長的佈纜,才能夠驅動高速整合 式(或智慧式)磁碟機電路(IDE)的資料與控制信號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社即製 近年來,FireWire式大量儲存裝置已經可在轉 接器板或主機板整合的組態中取得以便實現橋接功 月匕。因為該等裝置仍然屬於大量儲存紀錄頭以及連 接大置儲存裝置母板之丨/〇連通性之間的中介協定 (即,例如ATA/ATAPI或SCSI),便將該等裝置分類 為橋接裝置。 4
1275947 A7 五、發明說明( 經濟部智慧財產局員工消費合作社卹製 登_明之概耍貌1 一種根據本發明之各個不同方面與實施例的橋 接技術可使大量儲存應用程式能獲得通用串列匯流 排(USB)協定之快速與多用途的優點,特別是usb 2·0協定。 日根據本發明的一方面,將使一橋接電路組態以 提供大量儲存裝置母板與主機母板上USB埠之間的 通訊。 · 根據本發明的另一方面,大量儲存裝置母板中 將嵌入有一橋接電路。 根據本發明的另一方面,將備置一晶片以轉換 ATA/ATAPI信號為(JSB信號。 根據本發明的一較佳實施例,大量儲存裝置母 板包含板上橋接電路以轉譯ATA/ATAp|信號為⑽ 2·〇信號。最佳地,該橋接電路包含一單一橋接晶 片。備置轉譯效能於單_晶片中將能簡化整合磁碟 機與輸入/輸出(丨/〇)電子元件以將USB連通性直接 地整合至大量储存裝置母板中的工作。大量儲存裝 置母板可以用於任何大量儲存裝置中,例如硬式磁 碟機、磁光磁碟機、CD磁碟機、〔〇4*磁碟機、 DVD-RAM磁碟機、DVD+RW磁碟機與其他磁碟機等。 或者,一輔助板可以用來提供轉譯功能。在 貫施例+ ’該輔助板包括用以轉換ATA/ATApi 此 信
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1275947 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(? 號為USB信號的橋接電路。該辅助板可接收來自 大量儲存裝置母板的ATAMTAP丨信號,並且輸出 USB L號至該主機母板。 根據本發明的另一方面,用以提供將ata/atap| 信號轉換為USB 2.0信號的一橋接晶片將可接收 透過ATA/ATAPI介面埠輸入至一碟片介面的 ATA/ATAPI信號,並可透過USB收發器輸出usb 信號至一 USB介面。 圓式的簡要說明 本發明的上述目的、特徵與優點將可從以下較 佳實施例的詳細說明並對照附錄的圖式而更為明 顯,在圖式中: 第1圖為一概要圖,其展示大量儲存裝置母板 與主機母板之間的一習知通訊介面。 第2圖為一概要圖,其展示根據本發明的一實 施例用以將來自大量儲存裝置的aTA/ATap丨信號轉 換為USB信號的一輔助板(或橋接裝置)。 第3圖為一概要圖,其展示根據本發明的另一 方面具有板上USB通訊的一整合式大量儲存裝置母 板。 第4圖為一概要圖,其展示用以在第2圖的輔 助板以及第3圖中的整合式大量儲存裝置母板中備 置ATA/ATAP丨對USB轉換效能的一橋接晶片的建 6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
.I · n 1 I n an n Βϋ 一:WJ· n n n ϋ n n an I p 經濟部智慧財產局員工消費合作社却製 1275947 A7 ------2Z_______ 五、發明說明(f 構與配置。 的說明 現在請參照第2圖,根據本發明的一實施例, 輔助板(或橋接裝置)25包括_橋接電路以轉換來
自大量儲存裝置母板20的ATAMTAPI信號為USB 信號。該輔助板25較佳地應用橋接晶片1〇〇來備 置橋接電路。 現在請參照第3圖,根據本發明的另一實施例, -種改良式大量儲存裝置母板2〇a具有一板上橋 接=路,其備置ATAMTAP丨對USB的轉換效能。 在,面的實施例中,可利用橋接晶片100來較佳 地貫行橋接電路。該橋接晶片]〇〇可以整合所有 的磁碟機與丨/Q電子元件以支«置母板2(Ta上的 U S B連通性。 根據本土明的上述較佳實施例,輔助板2 $與 改良式大量健存裝置母板2〇a可以用以促進主機 母板與硬式磁碟機、磁光磁碟機、CD磁碟機、 CD-RW磁碟機、DVD_RAM磁碟機、dvd + rw磁 碟機或任何其他大魏«置或大量儲存裝置組合 之間的較有效通訊。以下將更詳細的說明本發明的 上述與其他方面以及實施例。 在第2圖所顯示的實施例中,橋接晶片係 設置於包含-中介或輔助電路板25的—橋接袭置 本紙張尺度適财國涵格⑵Qx 297公髮7
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *·-Μ ▼裝------r---訂---------- 1275947 A7 ----------- B7五、發明說明(? 經濟部智慧財產局員工消費合作社却製 上。橋接晶片100可轉譯ATA/ATAPI信號為USB 2·〇信號。例如,使用一分別、輔助板25來備置 橋接功能將是所欲的,而不是使用當中對大量儲存 裝置母板20進行無用整合的整合式母板。當對現 存大量儲存裝置的通訊介面進行修整時,輔助板將 同樣是所欲的。 根據此實施例,具有二個紀錄頭與二個偶配排 線連接器的一 40個接腳(或以2.5英吋的磁碟機 來說為44個接腳)的中介導體排線1 5a將設置在大 量儲存裝置母板(或主要電路板)2〇與辅助(或橋 接)電路板25之間。輔助板25透過中介導體排線 15a來接收來自大量儲存裝置的ata/ATap丨信號。 輔助板25包括用以將ATA/ATAP丨信號轉換為USB 2 ·〇信號的橋接晶片1〇〇。隨後將透過(JSB連接器 35以供應USB 2.0信號至主機母板(未顯示)。 現在請參照第3圖,根據本發明的另一方面, 將利用橋接晶片1 〇〇以使US B介面直接地與大量 儲存裝置母板20a整合連接在一起。在單一晶片 Ί00中備置將ATA/ATAP丨對USB 2.0轉換功能將 可簡化此種整合方式。對於習知地必須經過磁碟機 互連排線15的信號來說(參見第1圖),針對USB 協定進行板上轉換功能將可使磁碟機特徵最佳化。 板上橋接電路整合將可藉由減少必須透過連接至板 外電子元件的連接器以及可能相當長的佈纜來驅動
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) * -I裝-----^—訂—------· 1275947 A7 B7 五、發明說明( 經濟部智慧財產局員工消費合作社_製 南速丨DE資料與控制信號的需要,來降低大量餘 存裝置的電力需求。 現在請參照第2圖與第3圖,直接將橋接電路 整合至大量儲存裝置母板20a將可提供勝於第2 圖中之橋接裝置25的優點。在該等優點中,允許 ATA/ATAP丨信號維持在主要電路板2〇a上將可減 少對中介導體排線15a與其紀錄頭的需要,且可 進一步地減少對主要與輔助電路板2〇與25上之 偶配排線連接器的需要。 勝於先前揭露實施例之此種整合式組態的另一 項優點是可以減少重複的資源,該重複資源係為各 個分別電路板20與25原本所需要的。該等資源 包括但不限於,重置邏輯電路、電力供應切換、調 整與調節、時脈產生電路,以及時脈產生晶體。誠 如美國專利證號6,252,375中所揭露的,如果大量 儲存裝置可以直接地從USB匯流排或利用電流增 量取得電力的話,可以同樣地減少重複電力供應佈 纜以及其相連連接器,而該美國案的内容將以來考 方式併入本文中說明。 本實施例的其他優點包括可減少用以架設並固 定輔助板25及支援其連接器與電纜所使用的輔助 電路板25與相關硬體。同時也可以減少需要消除 來自連接或電力供應電纜之EM丨散發的部件。將 可同時減少大量儲存裝置受到噪音的影響,因為減 〆紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公g ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
1275947 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(7 少了排線與連接裔的關係。該等優點,單獨地或全 體地’均可降低生產成本、減少整體零件的數量, 並增加大量儲存裝置的可靠性。 USB技術本身可同時提供數個勝於其他通訊技、 術的優點。優點之一便是,相較於其他技術來說, 流過U S B佈線的電流將是相當低的。u s B同時可 致能隨插即用的效能’而其他技術則需要手動的調 整dip (雙排標準封裝、dua lin-line package)開關 設定等。再者,USB連結裝置可以從USB匯流排 或透過電流增量方式取得電力,而利用其他技術的 裝置則典型地必須獨立於電源供應而靠著自己來取 得電力。 現在請參照第4圖,單一晶片、應用特定積體 電路 (ASIC、application-specific integrated circuit)100較佳地將進行在第2圖之輔助板25中 以及在第3圖之整合式大量儲存裝置母板2〇a中 的ATA/ATAPI對USB 2·0轉譯功能。稱為|SD3〇〇 的晶片Ί00將具有整合式USB2.0實體介面收發器 (ΡΗΥ)130、串列介面引擎(SIE)125、資料緩衝, 以及碟片介面(口丨51<一1~丁)115。橋接晶片100將 在其輸入端1 1 0接收資料、進行轉換功能,並從 其輸出端135輸出一 USB信號。 更確切來說,ATA/ATAP丨介面將作為輸入端110 以接收來自大1儲存裝置之讀取單元(未顯示)的 10 i紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱)" ~" ------------裝-----:----訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ' 1275947 A7 B7 五、發明說明( ata/atap丨信號。碟片介面(DISK_INT)115將接 收來自ATA/ATAPI介面Ί Ί 〇的aTA/ATAPI信號, 並將其傳送至其他的部件。剩餘的晶片部件將提供 轉換邏輯,並可用以緩衝並轉換ATA/ATAP丨信號 為USB 2.0信號。所得的USB.信號將透過USB 2.0 實體介面收發器(ΡΗΥΠ30輸出至USB介面135。 ISD300可進行轉譯功能,而不需要使用晶片中 的任何勃體。可利用狀態.機器(state-machine)來進 行轉澤功能,而該機器可進行轉譯功能,而不需要 在當中運作任何數瑪。可組態丨SD30〇以從硬式磁 碟機接收指示,例如嵌入式控制資訊,一旦該資訊 已經通過轉譯橋接器,它將告訴晶片要如何處理資 訊。 已經對照本發明的各種不同較佳實施例來說明 本發明的原理,應該可以了解的是,在不偏離該等 原理下,本發明可以在配置與細節上進行調整。我 們因此將請求包含於以下申請專利範圍之精神與範 圍内的所有調整與變化。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼裝 -hi n n ϋ 一0, · n n n k_n ϋ ϋ n I * 經濟部智慧財產局員工消費合作社即製 本紙張认相+ _减準(CNS)A4規格⑵〇 11 1275947 A7 B7_ 五、發明說明(? 元件標號對照表 10 主機母板 15 磁碟機互連排線 15a中介導體排線 20 大量儲存裝置母板 20a改良式大量儲存裝置母板 25 輔助板(或橋接裝置) 35 USB連接器 1〇〇橋接晶片 1 10輸入端、ATA/ATAPI介面 1 15碟片介面(DISKJNT) 125串列介面引擎(SIE) 130整合式USB 2.0實體介面收發器(PHY) 135 USB介面、輸出端 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員X.消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. I 1275947
    經^^智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第90128626號中請案中請專利範圍修正本94.09.22· 1·種與大量儲存裝置進行通訊的方法,其包含·· 接收來自一大量儲存裝置的ATA/ATAP丨信號至 一不具有板上中央處理單元之橋接晶片中; 利用該橋接晶片内之一狀態機器轉換來自該大 量儲存裝置的該ATA/ATAP丨信號為USB信號; 以及 從該橋接晶片輸出該USB信號。 2·如申請專利範圍帛1項之方法,其中將備置該 橋接晶片於一輔助板中。 3·如申請專利範圍帛,項之方法,其中將備置該 橋接晶片於該大量儲存裝置的一母板上。 4·如申咕專利範圍苐3項之方法,其中該大量儲 存裝置將一 USB介面表示予一主機。 5·如申請專利範圍第2項之方法,其中一大量儲 存裝置母板將輸出ATA/ATAP丨信號,且其中該 辅助板將接收來自該大量儲存裝置母板的 ATA/ATAPI信號並將它們轉換為usb信號。 6· —種大量儲存裝置母板,該母板包含: 輸入邏輯,其係組態以接收來自該大量儲存裝 置之一讀取單元的一輸入信號; 一橋接電路,其係態以接收來自該輸入邏輯的 該輸入信號並轉換锌輸入信誕為一 USB信號· 以及 ^—— (請先閱讀背面之注意事項再务寫本頁) ,訂- -絲 太紙張尺適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ! Ί275947
    5 ο 5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 輸出電路,其係組態以從該母板輸出該USB信 號。 7·如申請專利範圍第6項之大量儲存裝置母板, 其中該橋接電路包含用以轉換該輸入信號為該 USB信號的一橋接晶片。 8·如申請專利範圍第7項之大量儲存裝置母板, 其中該橋接晶片包含: 一 ATA/ATAPI介面,其係組態以接收來自該輸 入邏輯的ATA/ATAPI信號; 一碟片介面,其係組態以接收來自該ATA/ATAp丨 介面的ATA/ATAPI信號; 一串列介面引擎; 一 USB實體介面收發器,其係組態以接收來自 該串列介面引擎的信號並輸出USB信號至一 USB介面;以及 一用以進行該轉譯功能之狀態機器。 9· 一種組配來致能大量儲存裝置母板與主機母板 之間之通訊的輔助板,該辅助板包含: 一連接器埠,其用以接收來自該大量儲存裝置 母板的信號; 一橋接電路,其用以使用一狀態機器基礎轉譯 操作轉換來自大量儲存裝置母板的信號為USB 信號;以及 一 USB連接器埠,其用以輸出該(JSB信號至該 太紙張尺膚適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) i :---,Ί--^---I-----$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1275947 AS B8 C8 D8 产年, 六、申請專利範圍 主機母板。 (請先閱讀背面之注意事項再纟寫本頁) 10_如申請專利範圍第9項之輔助板,其中該橋接 電路包含一橋接晶片,其係組態以轉譯來自該 大量儲存裝置母板的信號為USB信號,無需使 5 用一板上中央處理單元。 11.如申請專利範圍第10項之輔助板,其中該橋接 晶片包含一 USB實體介面收發器、一串列介面 引擎、一狀態機器與一碟片介面。 12·如申請專利範圍第11項之輔助板,其中該碟片 〕 介面透過一 ATA/ATAP丨介面接收ATA/ATAP丨信 號,且其中將使用該狀態機器轉換該ATA/ATAPI 信號為USB2.0信號並透過該USB實體介面收 發器輸出至一 USB介面。 13. —種橋接晶片,其包含: 5 一輸入端,其係組態以接收ATA/ATAPI信號; 包含一狀態機器之轉換邏輯,其係組態以轉換 該ATA/ATAPI信號為USB信號;以及 一輸出端,其係組態以輸出該USB信號。 經智慧財產局員工消費合作社印製 14. 如申請專利範圍第13項之晶片,其中該輸入包 ) 含配置以接收該 ATA/ATAP丨信號的一 A丁A/A丁API介面以及組態以從ATA/ATAPI介面 接收ATA/ATAPI信號的一碟片介面;其中該轉 換邏輯更包含一串列介面引擎與一 USB實體介 面收發器,將組態該介面收發器以接收來自該 15 太紙语尺庶谪用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1275947 Is年化月J日修(更
    &、申請專利範圍 5 ο 一— 5 τ 經濟部口天檩准工消費合作社印製 智慧財產局 ο 2 串列介面引擎的信號並輸出USB信號至一 usb 介面。 · . 15:申請專利範圍第13項之晶片,其中該晶片係 設置於一大量儲存裝置母板上。 16.如申請專利範圍第13項之晶片,其中該晶片係 設置於一輔助板上。 17·如申請專利範圍第16項之晶片,其中該輔助板 係配置以從該大量儲存裝置的一母板接收 ATAMTAPI 信號。 8.種轉換來自大量儲存裝置之信號為uSB信號 的方法,該方法包含: 接收來自一大量儲存裝置的信號至一橋接晶片 中; 使用一狀態機器轉換來自該大量儲存裝置的信 號為一 USB信號; « 3亥橋接晶片輸出該U S B信號。 19 ·如申請專利範圍第]㈣之轉換信號的方法,其 中'亥橋接晶片係設置於該大量儲存裝置的一母 板上。 2〇_如申請專利範圍第18項之轉換信號的方法,其 中該橋接晶片係設置在一辅助板上,而該輔助 板係設置以與該大量儲存裝置的一母板進行通 訊0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂---
    一 16 通用中國國家標準(CNS) Α4· 0 i
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