TWI406175B - 記憶卡以及用於記憶卡之方法 - Google Patents

Description

記憶卡以及用於記憶卡之方法

本發明是關於一種記憶體元件，且特別是關於一種用於在記憶卡中進行自一區域至另一區域的轉換記憶體存取之系統中燒錄(in－system programming)。

非揮發性記憶體元件如快閃記憶卡、CF(compact flash)記憶卡、SD(secure digital)記憶卡、MMC(multi media card)記憶卡及MS(memory stick)記憶卡由於具有小巧與重複燒錄之特性，目前已廣泛地應用於各種電子裝置中。前述之記憶卡通常包含一微控制器，用以執行韌體(firmware)以使實施如讀取或寫入記憶資料之基本操作。一般而言，記憶卡常需更新韌體以增加新功能或解決存在的問題。然而，韌體通常儲存於受保護的記憶體中。記憶卡通常不能存取受保護的區域以於其中改寫資料。為了在記憶卡中更新韌體，記憶卡製造商通常需提供支援特殊指令的讀卡裝置來存取保護的區域。

然而，普通使用者可能會使用多種類型的記憶卡(如SD卡和MS卡)，並且每種記憶卡支援不同的特殊指令以釋放用於韌體更新之受保護區域。例如，SD卡製造者可能會使用“61”指令來釋放受保護的區域，而MS卡製造者可能會使用“85”指令來釋放受保護的區域。由於SD讀卡機可辨別“61”指令，但不會辨別MS讀卡機更新韌體 用之“85”指令，故常會對使用者造成困擾。因而，為了在記憶卡中更新韌體，使用者必須將記憶卡寄回製造商，或者要到提供特殊指令存取的讀卡機之維修店。結果是，韌體的更新對使用者造成相當的不便，並且對要求特殊讀卡機之製造商來說會增加成本。

再者，頻繁的讀取和寫入會對處於記憶體中的正常區域造成損害，藉由使用記憶體之備用區域(backup area)可補救/修復此正常區域。然而，當所有備用區域都被使用時，通常需將此記憶卡送回原先之製造商。前述之記憶卡不會利用超出範圍區域(out of range area)或主開機記錄區域(master boot recorder；MBR)之保留區域來增大備用區域，且不能夠重組記憶體的部分正常區域及將其用作記憶體備用區域。

因此，一種可更新韌體或重組存儲區(memory block)之改進技術為目前所需。

根據本發明一實施例，揭示了一種用於記憶卡之方法。接收用於存取記憶體的第一區域之指令。若特定資料(specified data)跟隨於允許記憶體存取轉換之已接收指令，則進行自記憶體的第一區域至記憶體的第二區域之存取轉換。

根據本發明之另一實施例，揭示了具有非揮發性記憶體和微控制器之記憶卡。非揮發性記憶體包括第一區域和 第二區域。微控制器接收存取非揮發性記憶體的第一區域之指令，且若特定資料跟隨於允許記憶體存取轉換之已接收指令，則進行自非揮發性記憶體的第一區域至非揮發性記憶體的第二區域之存取轉換。

根據本發明之再一實施例，揭示用於記憶卡之方法。接收用於存取記憶體中的不良存儲區(bad memory block)之指令，此記憶體具有預設備用記憶體(backup memory)，而此預設備用記憶體的存儲空間已使用完。重組記憶體中的存儲區(memory block)使形成一重組存儲區，並指定部份重組存儲區為一更新備用記憶體。進行自不良存儲區至更新備用記憶體之存取轉換。

根據本發明之又一實施例，揭示了具有非揮發性記憶體和微控制器之記憶卡。非揮發性記憶體包括預設備用記憶體、第一區域以及第二區域。其中，預設備用記憶體的存儲空間已使用完，而第一區域具有至少一個不良存儲區。微控制器可接收用於存取第一區域中之至少一個不良存儲區之指令、重組第二區域並且將部份第二區域指定為更新備用記憶體，以及進行自第一區域中的至少一不良存儲區至第二區域中之更新備用記憶體之存取轉換。

本發明上述實施例所述之記憶卡與用於記憶卡之方法，可識別標準寫入指令以更新記憶卡的受保護區域中之韌體。

現對本發明之示例性實施例作詳細介紹，並配合所附圖示進行說明。於通篇中類似的標號將會用於指代類似的元件。下述實施例內容提供了可克服記憶卡韌體更新時需使用特殊指令或特殊讀卡機之缺點之相關技術。

以下提供了系統中燒錄(in－system programming)的技術，以進行在記憶卡中的一區域至另一區域之記憶資料存取轉換。根據一實施例，當接收到存取記憶卡第一區域之指令時，若特定資料跟隨於前述接收到的指令，且此指令允許記憶體進行存取轉換，則進行自記憶卡的第一區域至記憶卡的第二區域之存取轉換。

前述之指令例如可為在標準記憶卡規格中所揭露之標準寫入指令(write command)或區段寫入指令(write block command)。此寫入指令可包括未受保護區域、正常使用區域或在此範圍之外的區域之指定位址，且可伴隨著特定資料(也就是辨識碼，例如“XAX”)。

記憶卡中的微控制器可辨別前述之辨識碼，以允許寫入指令進行自一記憶區域(memory area)(如正常的或未受保護的區域)至另一記憶區域(如受保護區域中的之備用區域)之存取轉換。由於前述獨特的指令串和資料組合，微控制器配置為可釋放受保護的記憶區域，更具體而言，可釋放備用區域或韌體區域。如此一來，遵循標準卡規格的任何記憶卡可識別標準寫入指令以用於更新在記憶卡的受保護區域中之韌體。於另一實施例中，若特定資料跟隨於寫入指令，則具有在正常區域範圍外的位址之寫入指令 亦可進行記憶卡韌體之更新。於再一實施例中，對具有不良存儲區的記憶區域之存取可轉換至具有良好存儲區之不同的記憶區域進行。其他之實施例及執行過程將詳述如下。

圖1繪示了多個記憶卡102(1)…110(N)與主系統101連接之實施例。於此實施例中，主系統101透過時脈(clock；“CLK”)線、指令“CMD”(command；CMD)線與資料(data；“DATA”)線連接記憶卡102與110。記憶卡102和110例如可為快閃記憶卡、CF卡、SD記憶卡、SDIO(secure digital input/ouput)卡、MMC卡、MS卡或其他類似的記憶體元件。每種記憶卡均可包括各自的微控制器(105、115)，用以執行對應的非揮發性記憶體(103、113)中的韌體(104、114)。微控制器105和115可處理來自主系統101且在CMD線上之指令，此指令可為在標準卡規格(如SD和SDIO卡規格)中之特定指令。

主系統101可包括與輸入和輸出(I/O)介面107互連之匯流排(未繪示)、隨機存取記憶體(RAM)108、中央處理器(CPU)109。其他部件如顯示器、鍵盤及其他類似的I/O設備可透過I/O介面107連接主系統101。RAM 108包括裝置驅動程式116和應用程式117，其可用於透過I/O介面107在CLK、CMD及DATA線上與記憶卡(102、104)連接。主系統101可連接於網路106如有線或無線網路。此網路例如可為區域網路LAN或廣域網路(wide area networks；WAN)(如互連網路)。

圖2繪示了容置多個記憶卡202(1)…204(N)的讀 卡機210與主系統201連接之實施例。於此實施例中，主系統201具有可連至接讀卡機210之介面。讀卡機210具有韌體212。讀卡機210可使用CLK、CMD和DATA線與多個記憶卡202(1)…204(N)連接。於此實施例中，主系統201不需要提供多個介面以與多個記憶卡202和204連接。主系統201可使用裝置驅動程式216和應用程式217與讀卡機210連接，藉此存取和寫入資料至記憶卡(202、204)內。下述之技術可於前述圖1和圖2所介紹之示例性系統實施。

圖3繪示了用於從主機或讀卡機傳輸寫入指令至記憶卡的資料格式300之一實施例，此資料格式使用特定資料以允許記憶卡釋放記憶體的受保護區域(如備用或韌體區域)。於此實施例中，資料格式300包括寫入指令區域302、位址區域304及特定資料區域306。寫入指令區域302中可儲存任何類型的指令。於一實施例中，正常使用區域(未受保護區域)或在正常使用區域範圍外的區域之指定位址可儲存於位址區域304中。符號、編碼、數字、或字母之任何特定組合均可儲存於特定資料區域306中，其可被記憶體編碼中的微控制器所辨識，以實施或允許記憶體存取轉換。包括有位址之指令可在CMD線上傳輸而資料可在DATA線上傳輸。在另一實施例中，在寫入指令區域302、位址區域304及特定資料區域306中的寫入指令、位址及特定資料均可在CMD線上傳輸。

於一實施例中，區段寫入或多區段寫入指令可包括可 被SDIO記憶卡規格識別之指令如“24”或“25”。除了寫入指令，可使用跟隨有位址區域304和特定資料區域306之其他指令，記憶卡或讀卡機可接受該等指令。於一實施例中請同時參照圖6所示，位址區域304可具有未受保護區域605的正常區域606的位址，以做為正常使用，亦可具有位於記憶體的其他區域610中的超出範圍區域611的位址。

特定資料306包括可被記憶卡中的微控制器所識別之辨識碼(如“XAX”)。此辨識碼可預先設定在圖1之韌體或圖6的記憶體600的韌體區域604，此韌體區域604位於受保護區域602中。當韌體在操作過程中被載入，微控制器經配置為可識別在特定資料區域中的編碼以釋放受保護的區域，藉此允許對該等區域進行寫入存取。使用特定資料進行記憶體存取轉換之示例性方法可參照下述圖4和圖5之相關敘述。

圖4繪示了用於更新韌體或重組記憶體的方法400之示例性流程圖。首先，啟動記憶卡(步驟402)。於此步驟中，微控制器將來自韌體區域604的韌體載入主開機記錄區域(master boot record；MBR)607(圖6)內以進行運作。載入主開機記錄區域(MBR)607的韌體預先設定有特定資料，以允許進行記憶體存取轉換。記憶卡可實施於如圖1和圖2所介紹之系統中。

若需要更新記憶卡中的韌體，主機或讀卡機將發送一寫入指令，此寫入指令包括位址及特定資料(如 “XAX”)。於一實施例中，可使用如圖3中所示之格式來傳輸指令、位址及特定資料(寫入指令)。前述嵌有位址與資料之指令可具有不同之形式。其後，如步驟404所示，記憶卡中的微控制器可接收指令、位址及特定資料。接著，微控制器將判斷寫入指令的位址是否在圖6中所示的超出範圍區域611之內(步驟406)。若寫入指令位址不在超出範圍區域611之內，則直接進入圖5的步驟502。若寫入指令位址在超出範圍區域611之內，微控制器判斷寫入指令位址是否跟隨有特定資料(也就是XAX)(步驟408)。若無特定資料，則微控制器會回報「超出範圍錯誤」的訊息(步驟410)。

若特定資料確為跟隨寫入指令，主機或讀卡機可在不需使用特殊指令或應用程式的情形下，使用帶有特定資料之標準“區段寫入(write block)”或“多區段寫入(write multiple block)”指令釋放受保護區域602，並進行自未受保護區域605至受保護區域之存取轉換602(步驟412)。前述之特定資料具有可被微處理器辨識之資料序列。當接收到正確的特定資料(如“XAX”)時，微控制器可經由配置合適的暫存器，以使微控制器可存取韌體604所在之受保護區域602中的位址空間。舉例來說，在接收XAX碼之後，微控制器可將預設定或已轉化的位址載入暫存器中，寫入指令將依據前述預設定或已轉化的位址，將資料寫入韌體604的位址空間中，以部份或完全覆蓋原先之韌體(步驟414)。請參考圖6，若接收到正確的特定資料，在 未受保護區域605寫入資料之標準寫入指令將轉換至受保護區域602進行資料的寫入。此特定資料可通知微控制器寫入指令之資料將重寫於韌體604所在之區域。此外，前述之記憶體存取轉換亦可允許微控制器將部份未受保護區域605或其他區域610認定為受保護記憶區域或備用存儲區。例如，可允許將正常記憶體之部分重組為備用存儲區，並且可將其認定為受保護記憶區域。

圖5繪示了自圖4中的步驟406開始之方法之流程圖。首先，於步驟502中，微控制器判斷寫入指令位址是否在圖6所示的主開機記錄區域(MBR)607之保留區域608中。若此寫入指令位址不在此保留區域608中，微控制器將執行正常的寫入程序(步驟504)。若寫入指令位址在(MBR)607之保留區域608中，則微控制器判斷特定資料是否跟隨寫入指令位址(步驟506)。若無特定資料跟隨寫入指令位址，微控制器將執行正常的寫入程序(步驟504)。若特定資料跟隨寫入指令，記憶體存取會自未受保護區域605轉換至受保護區域602(步驟508)。其後可用如上圖4的步驟412和414之相同方法更新韌體或者進行記憶體重組(步驟510)。於一實施例中，對步驟508和510而言，微控制器可識別在未受保護區域605的正常區域606中之不良存儲區，並且將這些不良存儲區移至(route)其他區域610中的記憶體區段，以重組不良存儲區，此種方式對於當受保護區域602中的全部備用區域603已完全用完之情形特別有效。在另一實施例中，微控制器在記憶 體的備用區域空間已使用完的情形下接收到存取記憶體中的不良存儲區指令。在此情形下，微控制器將重組記憶體中的存儲區以形成重組存儲區，並指定出新的備用區域，同時將不良存儲區的存取轉換至新的備用區域存取。

在圖4和圖5之實施例中，可結合圖4所介紹之方法實施韌體更新並且可將在正常區域606中的不良存儲區重組至在其他區域610中的良好存儲區。因而，若存在不良存儲區，使用者不需要購買新的記憶卡，僅需使用可提供自一記憶區域至另一記憶區域存取轉換功能之韌體即可。這些方法可實施於如圖1和圖2所介紹之系統中。

因而，假設記憶體600的正常區域606(其在未受保護區域605內)中具有不良存儲區，主機或讀卡機仍可發送寫入指令，寫入指令可包括該等不良存儲區之位址，但其亦可帶有特定資料，如“XAX”。於一實施例中，微控制器所接收之資訊可為圖3所示之資料格式。在記憶卡中之微控制器可接收指令、位址及特定資料，並且可判斷指令是否具有帶正常區域中的不良存儲區指定位址。於此情況下，微控制器可將存取路徑由未受保護區域605中的不良存儲區轉換至具有良好存儲區的其他區域610。如此一來，標準“區段寫入”或“多區段寫入”指令可用以指定不良存儲區之位址，此指令伴隨著具有可允許微控制器進行記憶體存取轉換之特定資料。

在接收到正確的特定資料(如“XAX”)之情況下，微控制器可配置合適的暫存器，以使微控制器可存取良好 的存儲區所在之其他區域610的位址空間。例如，在接收XAX碼後，微控制器可將預設定或已轉化的位址載入暫存器中，寫入指令將依據前述預設定或已轉化的位址，將資料寫入其他區域610中的位址空間。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作些許之更動與潤飾，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。

101、201‧‧‧主系統

304‧‧‧位址區域

102、110、202、204‧‧‧記憶 卡

103、113‧‧‧非揮發性記憶體

104、114‧‧‧韌體

105、115‧‧‧微控制器

106‧‧‧網路

107‧‧‧輸入和輸出介面

108‧‧‧隨機存取記憶體

109‧‧‧中央處理器

116、216‧‧‧裝置驅動程式

117、217‧‧‧應用程式

206‧‧‧網路

210‧‧‧讀卡機

212‧‧‧韌體

300‧‧‧資料格式

302‧‧‧寫入指令區域

306‧‧‧特定資料區城

400‧‧‧方法

402、404、406、408、410、412、414、502、504、506、508、510‧‧‧步驟

600‧‧‧記憶體

602‧‧‧受保護區域

603‧‧‧備用區域

604‧‧‧韌體區域

605‧‧‧未受保護區域

606‧‧‧正常區域

607‧‧‧主開機記錄區域(MBR)

608‧‧‧保留區域

610‧‧‧其他區域

611‧‧‧超出範圍區域

圖1繪示了多個記憶卡與主系統連接之實施例。

圖2繪示了容置多個記憶卡的讀卡機與主系統連接之實施例。

圖3繪示了用於從主機或讀卡機傳輸寫入指令至記憶卡的資料格式之實施例。

圖4繪示了用於更新韌體或重組記憶體的方法之示例性流程圖。

圖5繪示了自圖4中的步驟406開始之流程圖。

圖6繪示了依照本發明一實施例所述之記憶體之構造。

101‧‧‧主系統

102‧‧‧記憶卡

103‧‧‧非揮發性記憶體

104‧‧‧韌體

105‧‧‧微控制器

106‧‧‧網路

107‧‧‧輸入和輸出介面

108‧‧‧隨機存取記憶體

109‧‧‧中央處理器

110‧‧‧記憶卡

113‧‧‧非揮發性記憶體

114‧‧‧韌體

115‧‧‧微控制器

116‧‧‧裝置驅動程式

117‧‧‧應用程式

Claims (19)

1. 一種用於記憶卡之方法，包括：提供記憶卡，該記憶卡具有第一區域及受保護區域，該受保護區域包含韌體區域；接收用於存取該記憶卡之該第一區域之指令；若特定資料跟隨於該指令，而該指令允許記憶體存取轉換，則進行自該記憶卡的該第一區域至該記憶卡的該韌體區域之存取轉換，該特定資料具有被辨識之資料序列以釋放該受保護區域，以及至該受保護區域執行記憶體存取轉換；以及從該第一區域的存取轉換至該韌體區域之後，根據該指令和該特定資料來寫入更新之韌體以覆蓋該韌體區域原先之韌體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於記憶卡之方法，其中該記憶卡之該第一區域包括記憶體之未受保護區域和其他區域中之至少一者。
3. 如申請專利範圍第2項所述之用於記憶卡之方法，其中該記憶體之該未受保護區域包括記憶體之正常區域、主開機記錄區域及保留區域中之至少一者，且該記憶體之該其他區域包括記憶體之超出範圍區域。
4. 如申請專利範圍第1項所述之用於記憶卡之方法，其中該指令包括一寫入指令，該寫入指令與記憶體未受保護區域的指定位址相關聯並與該特定資料相關聯。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用於記憶卡之方法， 更包括：在接收該指令之後，判斷用於該指令的位址是否在超出範圍區域，而該超出範圍區域不同於該受保護區域；以及當用於該指令的該位址為該超出範圍區域時，判斷該特定資料是否跟隨於該指令。
6. 一種記憶卡，包括：一非揮發性記憶體，具有一第一區域和一第二區域，該第二區域包含受保護區域，該受保護區域包含備用區域及韌體區域之至少一者；一微控制器，接收存取該非揮發性記憶體的該第一區域之指令，且若特定資料跟隨於該指令，而該指令允許該非揮發性記憶體存取轉換，則進行自該非揮發性記憶體之該第一區域至該韌體區域之存取轉換，該特定資料具有被辨識之資料序列以允許該微控制器釋放該受保護區域，以及至該受保護區域執行記憶體存取轉換，其中從該第一區域的存取轉換至該韌體區域之後，該微控制器用以根據該指令和該特定資料來寫入更新之韌體以覆蓋該韌體區域原先之韌體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之記憶卡，其中該第一區域包括記憶體之未受保護區域和其他區域之至少一者。
8. 如申請專利範圍第7項所述之記憶卡，其中該記憶體之該未受保護區域包括記憶體之正常區域、主開機記錄區域及保留區域中之至少一者，並且該記憶體之該其他區 域包括記憶體之超出範圍區域。
9. 如申請專利範圍第6項所述之記憶卡，其中該指令包括一寫入指令，該寫入指令與該非揮發性記憶體中的一記憶體未受保護區域之指定位址相關聯，且亦與該特定資料相關聯。
10. 如申請專利範圍第6項所述之記憶卡，其中該微控制器用以在接收該指令之後，判斷用於該指令的位址是否在超出範圍區域，而該超出範圍區域不同於該受保護區域，並且該微控制器更用以當用於該指令的該位址為該超出範圍區域時，判斷該特定資料是否跟隨於該指令。
11. 一種用於記憶卡之方法，包括：接收用於存取記憶卡中的不良存儲區之寫入指令，其中該記憶卡具有受保護區域，該受保護區域包括已使用完存儲空間的預設備用區域；判斷特定資料是否跟隨於該寫入指令，而該寫入指令允許記憶體存取轉換，該特定資料具有被辨識之資料序列以釋放該受保護區域，以及至該受保護區域執行該記憶體存取轉換；若該特定資料跟隨於該寫入指令，則從該不良存儲區至該受保護區域進行存取轉換；以及重組該記憶卡中之存儲區使形成一重組存儲區，並指定部份該重組存儲區為備用存儲區，該備用存儲區不同於該預設備用區域，使得前述存取從該不良存儲區轉換至該備用存儲區。
12. 如申請專利範圍第11項所述之用於記憶卡之方法，更包括：在接收到該寫入指令之後，判斷用於該寫入指令的位址是否在超出範圍區域之內，而該超出範圍區域不同於該受保護區域；以及當用於該寫入指令的位址是在該超出範圍區域之內，判斷該特定資料是否跟隨於該寫入指令。
13. 如申請專利範圍第11項所述之用於記憶卡之方法，其中該不良存儲區與該重組存儲區位於該記憶卡中之未受保護區域。
14. 如申請專利範圍第11項所述之用於記憶卡之方法，其中該不良存儲區位於該記憶卡中的未受保護區域，該重組存儲區位於該記憶卡中的其他區域。
15. 如申請專利範圍第11項所述之用於記憶卡之方法，其中該寫入指令與該記憶卡中的未受保護區域之指定位址相關聯，且與該特定資料相關聯。
16. 一種記憶卡，包括：一非揮發性記憶體，具有一受保護區域、一第一區域與一第二區域，其中該受保護區域包括已使用完存儲空間的預設備用區域；以及一微控制器，接收用於存取該第一區域中之至少一不良存儲區之寫入指令，判斷特定資料是否跟隨於該寫入指令，而該寫入指令允許記憶體存取轉換，該特定資料具有被辨識之資料序列以釋放該受保護區域，以及至該受保護 區域執行該記憶體存取轉換，以及若該特定資料跟隨於該寫入指令，則從該不良存儲區至該受保護區域進行存取轉換；其中該微控制器更重組該非揮發性記憶體之存儲區使形成一區域，該區域不同於該受保護區域，並指定部份該區域為備用存儲區，該備用存儲區不同於該預設備用區域，使得前述存取從該不良存儲區轉換至該備用存儲區。
17. 如申請專利範圍第16項所述之記憶卡，其中該微控制器在接收到該寫入指令之後，判斷用於該寫入指令的位址是否在超出範圍區域之內，而該超出範圍區域不同於該受保護區域，並且當用於該寫入指令的位址是在超出範圍區域之內，該微控制器更判斷該特定資料是否跟隨於該寫入指令。
18. 如申請專利範圍第16項所述之記憶卡，其中該寫入指令與該非揮發性記憶體中未受保護區域之指定位址相關聯並與該特定資料相關聯。
19. 如申請專利範圍第16項所述之記憶卡，其中該第一區域為該非揮發性記憶體之未受保護區域，且該第二區域在該第一區域的範圍之外。