TWI389031B - 嵌入式電子裝置與其開機方法 - Google Patents

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Description

嵌入式電子裝置與其開機方法
本發明是有關於一種嵌入式電子裝置與其開機方法，且特別是有關於一種嵌入式電子裝置與其開機方法，其具有多種可選擇的映像檔來源裝置讀取順序。
在科技發展日新月異的現今時代中，嵌入式電子裝置，如手機、個人數位助理(PDA)、可攜式導航裝置(PND)等，已成為現代人生活中不可或缺之電子產品。在嵌入式電子裝置開機時，微處理器執行開機記憶體中的開機程式碼；接著，微處理器依據開機程式碼從固定之映像檔來源裝置讀出開機用映像檔，並執行該映像檔程式，以完成開機程序。習知開機記憶體，採用唯讀記憶體(ROM)或NOR快閃記憶體，用以儲存開機程式碼。由於更改唯讀記憶體(ROM)的內容並不容易，因此當開機程式碼需為改變映像檔來源裝置而更動時，十分不便。
此外，在嵌入式電子裝置中，也有採取選擇接腳(option pin)的方式，選擇開機記憶體或映像檔來源裝置。如果嵌入式電子裝置中有兩種以上的開機記憶體時，比如為ROM或NOR，利用選擇接腳選擇要從ROM或NOR之一讀出開機程式碼。另外，如果嵌入式電子裝置同時有多種映像檔來源裝置(例如，NAND快閃記憶體、硬碟、UART裝置、USB裝置等)，則可利用選擇接腳選擇不同之映像檔來源裝置及裝置組態，用於提供處理器讀取開機用映像檔。
然而，當嵌入式電子裝置有複數個映像檔來源裝置，且部分映像檔來源裝置又有不同的組態時，習知的開機方法通常使用N隻選擇接腳(N>2)，選擇2N 個映像檔來源裝置中之一個，造成過多接腳的濫用與嵌入式電子裝置的體積增加。另外，當所選擇的映像檔來源裝置(如SD卡)未連接到嵌入式電子裝置或者其故障的話，則可能會造成開機失敗。
另一方面，在個人電腦(PC)或筆記型電腦(NB)的開機過程中，會讀取存在基本輸入輸出系統(Basic Input and Output System；BIOS)內的開機順序表。此開機順序表會決定要從哪些裝置(例如硬碟、軟碟或光碟片)中讀出作業系統以完成開機。使用者可以透過鍵盤與螢幕來選擇表單，以更改儲存在CMOS(Complementary Metal－Oxide Semiconductor)記憶體中BIOS內開機順序表的設定。對於嵌入式電子裝置而言，增加CMOS記憶體，會造成成本增加，且在關機狀態下需要提供額外電力給CMOS記憶體。此外，對BIOS之設定需要透過鍵盤與螢幕來完成，但於嵌入式電子裝置未必有配置鍵盤與螢幕。
故而，本發明提出一種嵌入式電子裝置及其開機方法，用以提供開機程序中可選擇多種映像檔來源及順序。
本發明有關於一種嵌入式電子裝置及其開機方法，用以提供開機程序中可選擇多種映像檔來源及順序。
本發明有關於一種嵌入式電子裝置及其開機方法， 其可改變選擇接腳的電位，以選擇另一種開機順序，此選擇接腳的電位有關於某一映像檔來源裝置是否存在。
本發明提供一種嵌入式電子裝置，用於根據至少一根選擇接腳以依序選擇從複數個映像檔來源裝置下載映像檔。此嵌入式電子裝置包括：開機記憶體，用於儲存開機程式碼及至少二組映像檔來源順序表；微處理器，用以執行該開機程式碼及下載該映像檔；暫存器，用於儲存此選擇接腳之狀態；以及匯流排，耦接至開機記憶體、微處理器與暫存器。微處理器依據暫存器內之此選擇接腳狀態所對應之映像檔來源順序表，依序下載映像檔。該些映像檔來源順序表係指定微處理器對該些映像檔來源裝置之讀取順序。
本發明提供一種嵌入式電子裝置，用於根據至少一選擇接腳以依序選擇從複數個映像檔來源裝置下載映像檔。此嵌入式電子裝置包括：開機記憶體，用於儲存開機程式碼；微處理器，用以執行開機程式碼及下載映像檔；暫存器，用於儲存此選擇接腳的狀態；第一控制介面，用以偵測該些映像檔來源裝置之第一映像檔來源裝置是否存在；以及匯流排，耦接至開機記憶體、微處理器、暫存器與第一控制介面。此至少一選擇接腳中之一第一選擇接腳耦接至第一控制介面，第一控制介面決定此第一選擇接腳的狀態。當第一映像檔來源裝置耦接至第一控制介面時，微處理器從第一映像檔來源裝置下載映像檔。
本發明提供一種嵌入式電子裝置的開機方法，此嵌入 式電子裝置包括開機記憶體、微處理器、以及暫存器。此開機方法包括：執行開機記憶體內之開機程式碼；讀取暫存器之內容值；依據暫存器之內容值與所對應之映像檔來源順序表；依序下載映像檔。其中，映像檔來源順序表指定微處理器對複數個映像檔來源裝置的讀取順序，當微處理器下載映像檔時，從映像檔來源順序表所指定之第一映像檔來源裝置開始讀取，若第一映像檔來源裝置不存在或未包含映像檔，微處理器從映像檔來源順序表所指定之下一映像檔來源裝置讀取。
本發明提供一種嵌入式電子裝置的開機方法。此嵌入式電子裝置包括開機記憶體、微處理器、控制介面以及暫存器。複數個映像檔來源裝置耦接或內建於此嵌入式電子裝置。此開機方法包括：執行開機記憶體內之開機程式碼；讀取暫存器之內容值；依據暫存器之內容值與所對應之映像檔來源裝置；以及從映像檔來源裝置，下載映像檔。其中，暫存器之內容值由控制介面偵測這些映像檔來源裝置中之一第一映像檔來源裝置是否存在而決定。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
在本發明實施例中，嵌入式電子裝置的開機過程中，可利用選擇接腳以選擇多組映像檔來源順序表之一，再根據所選擇出的映像檔來源順序表所指定的映像檔來源順 序，依序從多個映像檔來源裝置(image file source device)之一下載開機所需要的映像檔。此外，特定之選擇接腳亦可直接對應至某一映像檔來源裝置，以偵測該裝置是否存在。
第1圖顯示本發明實施例的嵌入式電子裝置之功能方塊圖。如第1圖所示，此嵌入式電子裝置100至少包括：微處理器(CPU)110、開機記憶體120、記憶體(RAM)130、暫存器140、選擇接腳141與142、通訊介面150與160、儲存介面170、控制介面180與匯流排190。其中微處理器110、開機記憶體120、記憶體130、暫存器140、通訊介面150與160、儲存介面170與控制介面180間透過匯流排190交換資料及訊息。
更詳細地說明，微處理器110用於執行開機程序，首先，讀取並執行開機記憶體120中的開機程式碼。接著，微處理器110依據暫存器140對應之映像檔來源順序表，從指定之映像檔來源裝置(例如筆記型電腦(NB)151、USB隨身碟161、記憶體171與記憶卡181…等)下載映像檔至記憶體130，並執行該映像檔程式以完成開機順序。在本實施例中，映像檔來源裝置可透過儲存介面或通訊介面與匯流排190連接。
開機記憶體120用於儲存開機程式碼與多組的映像檔來源裝置順序表。其中開機程式碼提供微處理器110初始元件使用，而映像檔來源裝置順序表對應暫存器140內容，用於選擇映像檔來源裝置的順序。映像檔來源裝置順 序表內容將搭配後續圖式再說明之。此外，本實施例中之開機記憶體120可以是ROM或NOR快閃記憶體。
記憶體130用於儲存微處理器110由映像檔來源裝置所下載的映像檔。
暫存器140對應至選擇接腳141與142，意即暫存器之位元B1與B2分別對應至選擇接腳141與142。本實施例中，選擇接腳141連接至控制介面180，用於偵測記憶卡181是否插入裝置，當記憶卡181插入至控制介面180內時，選擇接腳141會處於邏輯低電位，使得暫存器140中的位元B1被設為邏輯0；反之，當記憶卡181未插入至控制介面180內時，選擇接腳141會為邏輯高電位，使得暫存器140內的位元B1被設為邏輯1；而選擇接腳142可依系統或使用者需求選擇而連接至電源VCC或接地GND。當選擇接腳142連接至電源VCC時，接腳狀態為邏輯高電位時，暫存器140內之的位元B2被設為邏輯1；當選擇接腳142連接至接地GND時，接腳狀態為邏輯低電位，暫存器140內的位元B2被設為邏輯0。承上所述，選擇接腳設計可依據系統或使用者需求，或偵測外部裝置連接狀態，決定暫存器140之內容。
微處理器110可透過各種介面150~180而讀取映像檔來源裝置內的映像檔與其所儲存的內容。在第1圖中，筆記型電腦(NB)151、USB隨身碟161、記憶體171與記憶卡181都可當成映像檔來源裝置，其內部可能儲存有映像檔(image file)。微處理器110讀取映像檔以完成嵌入式 電子裝置100的開機程序。
第1圖中更詳細地指出通訊介面150可為UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，非同步接收器傳輸匯流排)介面，或通訊介面160是USB(Universal Serial Bus，通用串列匯流排)介面。映像檔來源裝置透過通訊介面而連接至嵌入式電子裝置100。當然，本發明並不受限於此。其他種類的通訊介面亦可應用於本發明中，例如：SPI(Serial Peripheral Interface，串列周邊介面)、I2C(Inter－Integrated Circuit)、區域網路(Ethernet)等。
映像檔來源裝置亦可透過儲存介面/控制介面而連接至嵌入式電子裝置；或者，映像檔來源裝置亦可內建於嵌入式電子裝置中。在第1圖中，記憶體171與記憶卡181皆屬映像檔來源裝置的一種。記憶體171可連接至或內建於嵌入式電子裝置100中。記憶卡181可為安全數碼卡(SD Card)等。其他種類的儲存裝置，比如是硬碟(HD)、軟碟、光碟片、快閃記憶體、各式各樣的儲存卡(如MMC、xD、MS等)，亦可應用於本實施例中。
此外，部分映像檔來源裝置又有不同組態，例如記憶體的位址周期(address cycle)不同，在本實施例中，要將不同組態的記憶體視為當成不同的映像檔來源裝置。又例如此外，由於UART介面有多種通訊速率(如9600bps、19200bps...115200bps等)，在本實施例中，亦將使用要將連接至不同通訊速率UART介面的裝置視為的通訊裝置 當成不同的映像檔來源裝置。
第2圖顯示根據本實施例的控制介面180的一種實施例子。如第2圖所示，此控制介面180為一SD Card控制介面，包括：儲存介面201、記憶卡插槽202、電容C與電阻R1~R6。記憶卡插槽202的I/O接腳分別為，DAT0~DAT3用於傳輸是資料傳輸接腳；VDD用於連接至電源，是電源接腳；VSS1與VSS2用於連是接至地接腳；CMD是命令接腳，用於傳送控制訊號接收命令；CLK用於接收系統時脈；CD#用於偵測此記憶體插槽202內是否已插入記憶卡181；WPD是用於提供寫入保護功能。
如第2圖所示，選擇接腳141耦接至偵測接腳CD#。當記憶卡181插入至記憶體插槽202內時，選擇接腳141會處於邏輯低電位，使得暫存器140之位元B1被設為邏輯0；反之，當記憶卡181未插入至記憶體插槽202內時，選擇接腳141為邏輯高電位，使得暫存器140之位元B1被設為邏輯1。意即，選擇接腳141的狀態，可由記憶卡181是否存在或是否耦接至嵌入式電子裝置180而決定。
第3圖顯示根據本實施例的開機流程。執行步驟如第3圖所示，在步驟310，初始化微處理器110。接著，在步驟320，微處理器110會執行開機記憶體120內的開機程式碼。然後，在步驟330，微處理器110讀取暫存器140之設定值，其中該暫存器之位元B1與B2之設定值係對應至選擇接腳141與142的電位，對應之作法如步驟330所示。如何設定位元B1與B2可參考前述說明，於此不再 重述。最後，在步驟340，微處理器110依據暫存器140之內容值，決定使用開機記憶體120內的哪一組映像檔來源裝置順序表，依其順序檢查該映像檔來源裝置中是否存在映像檔，若存在，則下載映像檔至記憶體130內，若不存在，則檢查順序表中之下一裝置，依此類推。最後，微處理器110執行存於記憶體130內的映像檔，以完成開機程序。
在本實施例中，暫存器140內有2個位元B1與B2，則代表開機記憶體120內可儲存22 ＝4組映像檔來源裝置順序表。如果暫存器140內有K個位元的話，則開機記憶體120內最多可儲存2K 組映像檔來源裝置順序表。
第4A圖~第4D圖顯示根據本實施例的幾種可能的映像檔來源裝置的讀取順序。本發明當然不受限於此。更詳細地說明，當(B1,B2)分別為(0,0)、(0,1)、(1,0)與(1,1)時，映像檔來源裝置順序表所指定的讀取順序分別如第4A圖、第4B圖、第4C圖與第4D圖所示。其中，第4A圖與第4B圖所對應的是記憶卡(SD卡)插入至控制介面的記憶卡插槽內(B1為0)；而第4C圖與第4D圖所對應的是記憶卡未插入至控制介面的記憶卡插槽內(B1為1)。在第4A圖~第4D圖中，嵌入式電子裝置的映像檔來源裝置有：SD卡、第一與第二組態NAND記憶體、第一與第二組態UART裝置、USB裝置。
在第4A圖中，第一組映像檔來源裝置順序表所指定的讀取順序由高至低為：SD卡、第一組態NAND記憶體、 第一組態UART裝置，該順序表係依系統需求所設定，意即，不同之系統需求，排列順序亦會有所不同。當然，在本實施例中，映像檔來源裝置順序表所能指定的映像檔來源裝置的個數並不限於三個，其個數可依需求增加或減少。
首先，微處理器會試著讀取SD卡，因其具有最高讀取順序，如步驟401所示。如果步驟401的讀取成功的話，則微處理器會從SD卡讀出映像檔，如步驟402所示，以完成開機程序。如果在步驟401的讀取失敗，則微處理器會試著讀取第二讀取順序之第一組態的NAND記憶體，如步驟403所示。上述讀取失敗係指SD卡故障或SD卡內沒有儲存開機所需的映像檔。
如果步驟403的讀取成功的話，則微處理器會從第一組態的NAND記憶體讀出映像檔，如步驟404所示，以完成開機程序。如果在步驟403的讀取失敗，則微處理器會試著讀取第三讀取順序之第一組態的UART裝置，如步驟405所示。
如果步驟405的讀取成功的話，則微處理器會從第一組態的UART裝置讀出映像檔，如步驟406所示，以完成開機程序。如果在步驟405的讀取失敗，則代表開機失敗，如步驟407所示。
在第4B圖中，第二組映像檔來源裝置順序表所指定的讀取順序由高至低為：SD卡、第二組態NAND記憶體、USB裝置。
如第4B圖所示，首先，微處理器會試著讀取SD卡，因其具有最高讀取順序，如步驟411所示。如果步驟411的讀取成功的話，則微處理器會從SD卡讀出映像檔，如步驟412所示，以完成開機程序。如果在步驟411的讀取失敗，則微處理器會試著讀取第二組態的NAND記憶體，如步驟413所示。
如果步驟413的讀取成功的話，則微處理器會從第二組態的NAND記憶體讀出映像檔，如步驟414所示，以完成開機程序。如果在步驟413的讀取失敗，則微處理器會試著讀取USB裝置，如步驟415所示。
如果步驟415的讀取成功的話，則微處理器會從USB裝置讀出映像檔，如步驟416所示，以完成開機程序。如果在步驟415的讀取失敗，則代表開機失敗，如步驟417所示。
在第4C圖中，第三組映像檔來源裝置順序表所指定的讀取順序由高至低為：第一組態NAND記憶體、第二組態NAND記憶體、第一組態UART裝置。
如第4C圖所示，首先，微處理器會試著讀取第一組態NAND記憶體，因其具有最高讀取順序，如步驟421所示。如果步驟421的讀取成功的話，則微處理器會從第一組態NAND記憶體讀出映像檔，如步驟422所示，以完成開機程序。如果在步驟421的讀取失敗，則微處理器會試著讀取第二組態的NAND記憶體，如步驟423所示。
如果步驟423的讀取成功的話，則微處理器會從第二 組態的NAND記憶體讀出映像檔，如步驟424所示，以完成開機程序。如果在步驟423的讀取失敗，則微處理器會試著讀取第一組態UART裝置，如步驟425所示。
如果步驟425的讀取成功的話，則微處理器會從第一組態UART裝置讀出映像檔，如步驟426所示，以完成開機程序。如果在步驟425的讀取失敗，則代表開機失敗，如步驟427所示。
在第4D圖中，第四組映像檔來源裝置順序表所指定的讀取順序由高至低為：第一組態UART裝置、第二組態UART裝置、第一組態NAND記憶體。
如第4D圖所示，首先，微處理器會試著讀取第二組態UART裝置，因其具有最高讀取順序，如步驟431所示。如果步驟431的讀取成功的話，則微處理器會從第一組態UART裝置讀出映像檔，如步驟432所示，以完成開機程序。如果在步驟431的讀取失敗，則微處理器會試著讀取第二組態UART裝置，如步驟433所示。
如果步驟433的讀取成功的話，則微處理器會從第一組態UART裝置讀出映像檔，如步驟434所示，以完成開機程序。如果在步驟433的讀取失敗，則微處理器會試著讀取第一組態NAND記憶體，如步驟435所示。
如果步驟435的讀取成功的話，則微處理器會從第一組態NAND記憶體讀出映像檔，如步驟436所示，以完成開機程序。如果在步驟435的讀取失敗，則代表開機失敗，如步驟437所示。
承上所述，本發明透過改變選擇接腳的電位，以選擇不同的映像檔來源裝置之順序表，而非特定之映像檔來源裝置，以達成多樣化的開機順序選擇。此外，當嵌入式電子裝置可選擇之映像檔來源裝置眾多時，本發明以選擇接腳對應映像檔來源裝置之順序表的設計，大幅降低所需要的選擇接腳數量，節省裝置體積及成本。
綜上所述，雖然本發明已以一實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧嵌入式電子裝置
110‧‧‧微處理器
120‧‧‧開機記憶體
130‧‧‧記憶體
140‧‧‧暫存器
141、142‧‧‧選擇接腳
150、160‧‧‧通訊介面
151‧‧‧筆記型電腦
161‧‧‧USB隨身碟
170‧‧‧儲存介面
171‧‧‧記憶體
180‧‧‧控制介面
181‧‧‧記憶卡
190‧‧‧匯流排
B1、B2‧‧‧位元
201‧‧‧儲存介面
202‧‧‧記憶卡插槽
C‧‧‧電容
R1~R6‧‧‧電阻
DAT2、DAT3、CMD、VSS1、VDD、CLK、VSS2、DAT0、DAT1、CD#、WPD‧‧‧I/O接腳
310~437‧‧‧步驟
第1圖顯示根據本發明實施例的嵌入式電子裝置的功能方塊圖。
第2圖顯示根據本實施例的控制介面的一種例子。
第3圖顯示根據本實施例的開機流程。
第4A圖~第4D圖顯示根據本實施例的幾種可能的映像檔來源裝置的讀取順序。
100‧‧‧嵌入式電子裝置
110‧‧‧微處理器
120‧‧‧開機記憶體
130‧‧‧記憶體
140‧‧‧暫存器
141、142‧‧‧選擇接腳
150、160‧‧‧通訊介面
151‧‧‧筆記型電腦
161‧‧‧USB隨身碟
170‧‧‧儲存介面
171‧‧‧記憶體
180‧‧‧控制介面
181‧‧‧記憶卡
190‧‧‧匯流排
B1、B2‧‧‧位元

Claims (9)

  1. 一種嵌入式電子裝置，用於根據至少一選擇接腳以選擇從複數個映像檔來源裝置之一下載一映像檔，包括：一開機記憶體，用於儲存開機程式碼及至少一組映像檔來源順序表；一微處理器，用以執行該開機程式碼及下載該映像檔；一暫存器，用於儲存該至少一選擇接腳之一狀態；以及一匯流排，耦接至該開機記憶體、該微處理器與該暫存器；其中，該微處理器依據該暫存器內之該至少一選擇接腳之該狀態，讀取所對應之映像檔來源順序表，依序下載該映像檔；該些映像檔來源順序表係指定該微處理器對該些映像檔來源裝置之讀取順序。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之嵌入式電子裝置，更包括：一記憶體，耦接至該匯流排，用於儲存該微處理器所下載之該映像檔；以及一第一控制介面，耦接至該匯流排及該些映像檔來源裝置之一第一映像檔來源裝置，用以偵測該第一映像檔來源裝置是否存在；其中，該至少一選擇接腳之一第一選擇接腳，耦接至 該第一控制介面，依據該第一映像檔來源裝置是否存在以決定該第一選擇接腳狀態。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之嵌入式電子裝置，更包括：一第一控制介面，耦接至該匯流排及該些映像檔來源裝置之一第一映像檔來源裝置，用以偵測該第一映像檔來源裝置是否存在；以及該至少一選擇接腳，耦接至該暫存器，且該至少一選擇接腳之一第一選擇接腳，耦接至該第一控制介面，依據該第一映像檔來源裝置是否存在以決定該第一選擇接腳狀態。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之嵌入式電子裝置，其中：當該微處理器依序下載該映像檔時，該微處理器從該映像檔來源順序表所指定之一第一映像檔來源裝置開始讀取，若該第一映像檔來源裝置不存在或未包含該映像檔，該微處理器從該映像檔來源順序表所指定之下一映像檔來源裝置讀取。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之嵌入式電子裝置，其中，當該第一映像檔來源裝置耦接至該第一控制介面時，該微處理器從該第一映像檔來源裝置下載該映像檔。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之嵌入式電子裝置，其中該第一映像檔來源裝置為安全數碼卡(SD Card)。
  7. 一種嵌入式電子裝置，用於根據至少一選擇接腳 以選擇從複數個映像檔來源裝置之一下載一映像檔，包括：一開機記憶體，用於儲存一開機程式碼；一微處理器，用以處理該開機程式碼及下載該映像檔；一暫存器，用於儲存該至少一選擇接腳狀態；一第一控制介面，用以偵測該些映像檔來源裝置之一第一映像檔來源裝置是否存在；以及一匯流排，耦接至該開機記憶體、該微處理器、該暫存器與該第一控制介面，用於提供該開機記憶體、該微處理器與該暫存器間資訊交換；其中，該至少一選擇接腳之一第一選擇接腳耦接至該第一控制介面，該第一控制介面決定該第一選擇接腳狀態；當該第一映像檔來源裝置耦接至該第一控制介面時，該微處理器從該第一映像檔來源裝置下載該映像檔。
  8. 一種嵌入式電子裝置的開機方法，該嵌入式電子裝置包括一開機記憶體以儲存開機程式碼、一微處理器、以及一暫存器以儲存至少一選擇接腳狀態，該微處理器執行開機記憶體中開機程式碼之開機方法包括：讀取該暫存器之內容值；依據該暫存器之內容值所對應之映像檔來源順序表，依序下載映像檔；其中，該映像檔來源順序表指定該微處理器對複數個映像檔來源裝置的讀取順序，當該微處理器下載該映像檔 時，從該映像檔來源順序表所指定之一第一映像檔來源裝置開始讀取，若該第一映像檔來源裝置不存在或未包含該映像檔，該微處理器從該映像檔來源順序表所指定之下一映像檔來源裝置讀取。
  9. 一種嵌入式電子裝置的開機方法，該嵌入式電子裝置包括一開機記憶體以儲存開機程式碼、一微處理器、一控制介面、以及一暫存器以儲存至少一選擇接腳狀態，複數個映像檔來源裝置耦接或內建於該嵌入式電子裝置，該微處理器執行開機記憶體中開機程式碼之開機方法包括：讀取該暫存器之內容值；依據該暫存器之內容值所對應之映像檔來源順序表，依序下載映像檔；其中，該暫存器之內容值由該控制介面偵測該些映像檔來源裝置中之一第一映像檔來源裝置是否存在而決定。
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