TWI537737B - 一種用於可攜式裝置中傳輸高速資料的方法及其系統 - Google Patents

Description

一種用於可攜式裝置中傳輸高速資料的方法及其系統

本發明係關於一種可攜式裝置，且更具體而言係指一種用於可攜式裝置中提供高速傳輸的系統及其方法。

近幾年可見例如機上盒、手機、音樂播放器、視頻播放器及照相機等可攜式裝置的激增。許多這些裝置包含用於儲存資訊的記憶媒體。該記憶媒體(內部或外部，例如非揮發性記憶卡(例如SD卡))可藉由該可攜式裝置本身或一外部裝置(例如一PC)被存取。然而，因為該可攜式裝置設計上的限制，所以以高速存取該記憶媒體(如藉由該處理器及/或該外部裝置)尚未普遍地被利用。

通常，記憶媒體(例如快閃記憶卡)係透過使用一反及閘(NAND)匯流排(例如該內部整合電路(I²C,Inter-Integrated Circuit)匯流排或該串流周邊介面(SPI,Serial Peripheral Interface)匯流排)的輸入/輸出埠、控制埠及資料埠(通常具有10到20或更多接腳)被連接到該處理器。這些匯流排呈現60Mbits/sec的嚴格頻寬限制，其可證明當即時或大量傳輸媒體時係不足夠。在過去的十年中，尺寸一直是一個主要的晶片設計考量。開發商與製造商通常盡力降低該可攜式裝置的尺寸，使該可攜式裝置能具有更佳的實用性及可攜性，且資料傳輸接腳的數量的減少可顯著地影響該可攜式裝置的尺寸。

因此，一種於基帶處理器與記憶媒體之間以高速傳輸資料之系統或其方法仍然是長期但未解決的需求。一種降低處理器晶片尺寸之系統或方法係為更進一步之需求，從而使製造商或開發商能降低裝置尺寸、增加裝置的可攜性。

簡要的描述並根據一具體實施例，本發明所揭示的一種用於可攜式裝置中高速資料傳輸的系統，例如(但不限於)一手機、一機上盒、一視訊播放器或其類似者，其係包含一記憶媒體及一處理器(例如一基帶處理器或一應用處理器)。該系統包含一第一埠，其係用於耦合該處理器，及一第二埠，其係用於耦合該記憶媒體。而且，該系統包含一嵌入式USB主機，其係配置成接收來自該基帶處理器的資料傳輸指令，及在該處理器的一USB裝置與該記憶媒體之間以高速傳輸資料。此外，一資料路徑係被提供於該嵌入式USB主機與該第一埠之間。

概述

本發明之具體實施例係針對用於可攜式裝置的記憶媒體與處理器之間以高速傳輸資料之系統與方法。傳統的微處理器包含多個接腳/埠，其係透過一界面匯流排被連接到該等記憶媒體埠。SPI或I2C協定係被使用來傳輸介於此兩模組之間的資料。然而，這些協定限制該資料傳輸速度，增加了從該記憶體傳輸資料到該處理器的總時間，且反之亦然。

本發明之具體實施例可使製造商或開發商能減少記憶媒體或處理器接腳/埠的量，且能高速資料傳輸。為了此目的，該系統採用該USB主機，其係以高速直接地傳輸該記憶媒體與該基帶處理器之間的資料。該USB主機的內容物有利於移除該基帶處理器的NAND匯流排及該記憶傳輸接腳，從而節省了相當大的空間。此關聯大幅地降低晶片的尺寸，從而有助於降低可攜式裝置的尺寸。

示例性系統

第1圖說明根據本發明之某些具體實施例的一示例性可攜式裝置100。該可攜式裝置100可為一手機、機上盒、電視、MP3播放器或其他類似的可攜式裝置。而且，該可攜式裝置100包含一晶片或系統102、一微處理器104及至少一記憶媒體106。該系統102有助於傳輸介於該微處理器104、該記憶媒體106及任何外接裝置之間的資料。該微處理器104可為一基帶處理器，例如一系統單晶片(SoC,system-on-chip)處理器或一應用處理器。該記憶媒體106依需求而可為任何種類的媒體。例如，該記憶媒體106可為非揮發性記憶體(例如快閃)及/或可為一可移除的記憶媒體。例如，該記憶媒體106可為一記憶卡，例如一保全數位(SD,secure digital)卡、一多媒體卡(MMC,Multimedia Card)、一電子多媒體卡(eMMC,electronic Multimedia Card)或一高速用戶識別模組(SIM,subscriber identity module)卡，其係儲存資訊(在例如一記憶條(MS,memory stick)或一CF(compact flash)等其他類型的記憶卡之中)。應了解的是，許多其他快閃或非快閃記憶媒體係目前且可能在未來被開發用於與可攜式裝置配合使用。上述的記憶媒體皆在本發明之具體實施例的範圍內。該系統102可依據該應用或需求同時地或共同地支援一單一或多種記憶媒體106。

該系統102包含一USB主機108及一卡讀取器110。該USB主機108可為一嵌入式主機，其係控制介於該微處理器104與該記憶媒體106之間的資料傳輸，而不需來自一外部裝置或主機的輔助。該卡讀取器110讀取且寫入來自該記憶媒體106的資料。該USB主機108使用任何SoC匯流排依次讀取來自卡讀取器110的資料，然後透過一高速路徑傳輸此資料到該微處理器104。反向地，該USB主機108能讀取來自該微處理器104的資料且透過該卡讀取器110寫入到一記憶媒體106上。任何SoC匯流排可被使用來連接該USB主機108及該卡讀取器110，例如一先進微控制器匯流排架構(AMBA,Advanced Microcontroller Bus Architecture)或高效能匯流排(AHB,AMBA High-performance Bus)。在某些可攜式裝置中，該系統102可包含一USB集線器112，其係包含一上USB實體層(PHY,physical layer)埠114、一下USB實體層埠116、一實體層界面118及一集線器的核心120。該USB集線器108可透過該實體層界面118使該下USB實體層埠116做為傳輸資料到該微處理器104的一路徑。介於該USB集線器112及該微處理器104之間的介面可為任何種類的USB類比界面或數位介面，例如高速晶片互連(HSIC,High Speed Inter-Chip)、通用串列匯流排收發器巨集單元低接腳介面(ULPI,UTMI Low Pin Interface)及串列連接實體層界面(SLPI,Serial Link-Phy Interface)。

第2圖說明一示例性資料傳輸系統200，其係為該可攜式裝置100更詳細的圖式。在此，該系統102包含：一第一埠202，其係介於該系統102與該記憶媒體106之間；一第二埠204，其係介於該微處理器104與該系統102之間；及一第三埠，其係介於該系統102與該外部裝置208(例如一桌上型電腦、膝上型電腦或任何其他計算裝置，其係包含一USB主機)之間。該第一埠202及該第三埠206係可為USB2.0埠、全速USB埠或USB1.0埠。

該系統102也包含一SPI/I2C從屬裝置212，其可經由一SPI/I2C主裝置210與該微處理器104傳輸。該微處理器104可經由SPI/I2C從屬裝置212及SPI/I2C主裝置210傳輸各種指令/資訊到該系統102。例如，儘管其他指令被設想，該微處理器104可使用一關閉電源指令來關閉該系統102或可要求檢視該記憶媒體的檔案系統。在不違背本發明的範疇下，該SPI/I2C從屬裝置212及該SPI/I2C主裝置210可基於例如I2C、SPI、SMB或其他類似的協定來運作。

該微處理器104更進一步包含一USB裝置214，其係可包含一整合式USB實體層或一外部實體層。該裝置可為高速、全速、USB1.0或一結合裝置。

在某些可攜式裝置，該系統102及微處理器104可包含其他方塊及模組，或可包含取代某些其他所述之方塊或模組的方塊及模組。例如，該系統可包含如一直接記憶體存取(DMA,direct memory access)控制器或一8051微控制器的模組。該微控制器可為一卡讀取器110的一部份或一獨立的實體，其係可被配置成在資料傳輸(例如USB傳輸)期間執行各種DMA步驟。該微處理器104同樣地可包含一電源模組或一時脈模組。

該系統102也可包含一開關216來連接該第三埠206到該第一埠202及該第二埠204。第3圖說明該開關216，其係可將該第三埠206直接連接到第一埠202，或者，將該第三埠206連接到該USB集線器112。藉由該USB集線器112，該外部裝置208可被連接到第一埠202或第二埠204的任一者。該外部裝置208通常包含其本身的USB主機，其列舉該記憶媒體106且透過該USB集線器112寫入資料到該記憶媒體106或讀取來自該記憶媒體106的資料。當連接該微處理器104時，該外部裝置208的USB主機可透過該USB集線器112或直接在該微處理器104上列舉該USB裝置214。

每當該可攜式裝置100的一使用者需要存取儲存在該記憶媒體106的媒體時(例如，啟動所安裝之遊戲、觀賞影片、檢視相片或聽音樂)，該使用者透過一圖形界面引動該所需要的媒體。在此，該SPI/I2C主裝置210要求來自該SPI/I2C從屬裝置212的資訊，例如系統檔案配置或其他檔案相關資訊。該SPI/I2C從屬裝置212接收該等查詢並發送到該USB主機108。該USB主機108依次透過該卡讀取器110要求來自該所需要的記憶媒體106之資訊。

當該微處理器104需要來自該記憶媒體106的資料時，該USB主機108傳送一指令到該卡讀取器110，其係由該記憶媒體106讀取所要求的資料並傳輸該讀取資料到該USB主機108。關於此傳輸，該系統102可使用任何SoC傳輸協定或匯流排(例如AHB)來傳輸。該USB主機108透過一實體資料路徑傳輸該所接收的記憶資料到該USB裝置214。該資料路徑係介於呈現在該USB主機108的一數位實體層及在該USB集線器112的實體層界面118之間的一連接。該實體層界面118繞過該集線器元件且直接傳輸該記憶資料到該下USB實體層埠116，其係透過該第一埠202直接被連接到該USB裝置214。

另外，該USB主機108可包含一整合式實體層。在這種狀況下，該USB主機108可透過該開關216列舉該USB集線器112，其係被連接到該集線器的上USB實體層埠114。該資料透過該USB集線器的核心120傳輸到該USB裝置214。

示例性方法

第4圖說明一種用於傳輸介於該記憶媒體106與該微處理器104之間的高速資料之示例性方法400。第4圖中所說明的方法400可配合上述圖式所描述的任何系統或裝置及其他裝置來被使用。在各種具體實施例中，所示的某些方法元件可被同時地執行、不同於所示的順序或可被省略。額外的方法元件可依需求被執行。如所示，該方法300可操作如下。

步驟402中，係透過該第一埠202及第二埠204在該記憶媒體106與該微處理器104之間建立一連接。該連接可藉由該系統102的邏輯(如第1圖及2圖所描述)被建立。

例如，該第二埠204可連接該記憶媒體106到該卡讀取器110，其係可反向地被連接到該USB主機108。該USB主機108寫入來自該記憶媒體106至一USB裝置214的資料或讀取來自該USB裝置214的資料並將其寫入該記憶媒體106。該USB主機108可能包含或未包含一整合式實體層。如果該USB主機108未包含一整合式實體層，其可透過該USB集線器112的實體層界面118及下USB實體層埠116傳輸該資料到該USB裝置214或傳輸來自該USB裝置的資料。另外，如果該USB主機108包含一整合式實體層，其可透過該USB集線器的核心120傳輸資料到該USB裝置214。

該連接可根據各種協定被建立。例如，該連接可透過一列舉程序根據USB協定被建立。然而，應了解的是，各種on-to-go(OTG)協定可依需求被使用。此外，如前所述，該可攜式裝置100可為任何種類的裝置，例如手機、可攜式媒體播放器、機上盒、PDA、電視等等。

步驟404中，該USB主機108接收來自該微處理器104的指令。該等指令可包含用來檢視該記憶媒體資料系統、文件夾結構、可用的記憶體、使用中的記憶體的指示及其他指示。如果該微處理器104需要來自一特定的記憶媒體106的任何媒體，該微處理器104透過該SPI/I2C從屬裝置212及該SPI/I2C主裝置210傳送指令來達成。另外，該微處理器104可能希望要求將放入某些資料置入該記憶媒體106中上，例如記錄直播節目或儲存目前的遊戲。此時，在該微處理器104上之SPI/I2C主裝置210可傳送該等指令到該SPI/I2C從屬裝置212，其傳輸該等指令到該USB主機108。

步驟406中，基於該SPI/I2C主裝置210發出的指令，該USB主機108可傳輸來自一所選擇的記憶媒體106之資料到該微處理器104或傳輸來自該微處理器104之資料到該記憶媒體106。該USB主機108列舉該USB裝置214，提供記憶體位址資訊，及配置該USB裝置214。一經列舉，該USB裝置214能夠經由本身的內部的USB堆疊存取該記憶媒體106的內容。在這狀況下，該微處理器104需要來自該記憶媒體106的資料，該USB主機108使用任何適合的資料傳輸協定或匯排流(例如AHB)檢索來自該卡讀取器110之所要求的資料。然後使用該USB集線器的實體層界面118或本身的整合式實體層界面(任何可用的)其中之一者，該USB主機108以高速或全速USB傳輸該資料到該USB裝置214。各種協定可被使用於該USB主機108及該USB裝置之間的資料傳輸；例如，該系統102可使用用於大量儲存的一USB類別驅動程式、一個體導向協定(例如媒體傳輸協定)或任何其他適合的資料管理協定。

另外，該USB主機108使用一相反方向的資料路徑用以將來自該USB裝置214的資料傳輸到該記憶媒體106。

因此，該可攜式裝置100的USB主機108(即在該可攜式裝置100的系統102中)可允許該可攜試裝置100所結合的微處理器104與記憶媒體106之間的高速連接。雖然上述的具體實施例已經相當詳細描述，一旦充分了解上述所揭露，無數的變化與修改對於熟悉所屬領域之技術者而言將為顯而易見。以下所述的申請專利範圍之目的係解釋為涵蓋所有此等變化及修改之範圍。

100．．．可攜式裝置

102．．．系統

104．．．微處理器

106．．．記憶媒體

108．．．USB主機

110．．．卡讀取器

112．．．USB集線器

114．．．上USB實體層埠

116．．．下USB實體層埠

118．．．實體層界面

120．．．核心

200．．．資料傳輸系統

202．．．第一埠

204．．．第二埠

206．．．第三埠

208．．．外部裝置

210．．．SPI/I2C主裝置

212．．．SPI/I2C從屬裝置

214．．．USB裝置

216．．．開關

300．．．資料傳輸系統

400．．．方法

402-406．．．步驟

第1圖係說明一可攜式裝置的方塊圖。

第2圖係說明一資料傳輸系統的示例性方塊圖。

第3圖係說明第2圖的資料傳輸系統之一替代具體實施例的示例性方塊圖。

第4圖係說明用於傳輸介於一基帶處理器與一記憶媒體之間的高速資料之一示例性方法的流程圖。

然而本發明係適合進行各種修改及替代形式，特定的具體實施例係藉由舉例的方式顯示在圖式中並詳細描述。然而，應了解的是，該等圖式與詳細描述並非意圖限制本發明所揭示之具體形式，相反地，其用意係涵蓋在本發明之申請專利範圍所定義之精神與範疇的所有修改、均等及置換。

100．．．可攜式裝置

102．．．系統

104．．．微處理器

106．．．記憶媒體

108．．．USB主機

110．．．卡讀取器

112．．．USB集線器

114．．．上USB實體層埠

116．．．下USB實體層埠

118．．．實體層界面

120．．．核心

Claims (12)

1. 一種用於一可攜式裝置中資料傳輸的系統，該可攜式裝置包含一記憶媒體及一基帶處理器，該系統包含：一第一埠，其係用於耦合至該基帶處理器；一第二埠，其係用於耦合至該記憶媒體；一嵌入式通用串列匯流排(USB,Universal Serial Bus)主機，其經組態以：接收來自該基帶處理器的指令，以傳輸介於該記憶媒體與該基帶處理器之間的資料；及傳輸介於該基帶處理器上的一USB裝置與該儲存媒體之間的資料；其中該嵌入式USB主機包括一整合式實體層(PHY,physical layer)界面；及一資料路徑，其係介於該嵌入式USB主機與該第一埠之間；及一內部整合電路(I2C,Inter-Integrated Circuit)、串流周邊介面(SPI,Serial Peripheral Interface)、或伺服器訊息塊(SMB,Server Message Block)從屬介面的至少其中之一，用以將來自該基帶處理器的指令接收並發送到該嵌入式USB主機。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該資料路徑係通過一USB集線器，其係根據至少USB 2.0規格以提供介於該基帶處理器與該USB主機之間的一USB連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該資料路徑係通過一實體層(PHY,physical layer)界面與該USB集線器的一實體層(PHY)埠。
4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該資料路徑係通過一實體層(PHY)埠與該USB集線器的一核心。
5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更進一步包含一第三埠，其係用於耦合一外部裝置，該埠係一USB埠。
6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該外部裝置係一嵌入式USB主機內的一計算裝置。
7. 如申請專利範圍第5項所述之系統，更進一步包含一開關，其係用於將該第一埠到該第三埠的至少其中之一或該第三埠耦合至該USB集線器。
8. 如申請專利範圍第5項所述之系統，該USB集線器係在資料傳輸於該第一埠與該第二埠之間的期間，斷開該第三埠。
9. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更進一步包含一記憶媒體讀取器，其係耦合至該第二埠及該USB集線器。
10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中用於傳輸讀取資料到該USB裝置之一協定係包含用於大量儲存協定的一USB類別驅動程式或一媒體傳輸協定(MTP,Media Transfer Protocol)的至少其中之一。
11. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該記憶媒體包含至少其中之一： 一保全數位(SD,secure digital)快閃記憶卡；一多媒體卡(MMC,MultiMediaCard)快閃記憶卡；一記憶卡(MS,memory stick)快閃記憶體；或一電子多媒體卡(eMMC,electronic MultiMediaCard)記憶體裝置。
12. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該嵌入式USB主機係更進一步組態以：列舉在該基帶處理器上的USB裝置；提供位址資訊到該USB裝置；及組態該USB裝置。