專利名稱：非易失存儲器卡和輸入輸出卡的協(xié)同互連及操作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及可移動電子電路卡的使用和結(jié)構(gòu)，并且更具體地涉及非易失性存儲器卡和輸入輸出卡(“I/O”)在一起的互連和使用。
MMC的物理和電規(guī)范是在由加州Cupertino的多媒體協(xié)會(“MMCA”)不時地更新和公布的“多媒體卡系統(tǒng)規(guī)范”中給出的。該規(guī)范的分別為1999年6月和2000年1月的版本2.11和2.2特意被收錄為本文的參考資料。目前可以從SanDisk公司買到各種存儲能力的最高為單卡64兆字節(jié)的MMC產(chǎn)品，預(yù)期可在不遠(yuǎn)的將來買到容量為128兆字節(jié)的產(chǎn)品。在SanDisk公司2000年4月出版的“多媒體卡產(chǎn)品手冊”版本2中說明了這些產(chǎn)品，特意把該手冊收錄為本文的參考資料。在轉(zhuǎn)讓給SanDisk公司的由Thomas N.Toombs和Micky Holtzman于1998年11月4日同一天申請的共同未決專利申請序號09/185,649和09/186,064中也說明MMC產(chǎn)品電操作的某些方面。在轉(zhuǎn)讓給SanDisk公司的美國6,040,622號專利中說明該卡的物理結(jié)構(gòu)以及制造它的方法。這二份申請以及該專利也特意收錄為本文的參考資料。
較新的SD卡和MMC卡相似，二者尺寸相同但SD卡厚度較厚以容納附加的存儲器芯片。二者主要不同是，SD卡包括一組附加的數(shù)據(jù)接點以便使卡和主機之間的數(shù)據(jù)傳輸更快。為了使設(shè)計成接受SD卡的插口也能接受MMC卡，SD卡的其它接點和MMC卡的接點相同。還把用于SD卡的電氣接口做成是大部分與在上面引用的規(guī)范2.11版本中說明的MMC產(chǎn)品向后兼容，從而使為了容納這二種類型的卡主機操作上需要進行的更改很少。SD卡的一些方面在于2000年8月17日申請的美國專利申請序號09/641,023中說明，該申請收錄為本文的參考資料。
按照ISO/IEC 7816標(biāo)準(zhǔn)制造的卡相對于MMC卡和SD卡來講形狀不同、表面接點處于不同位置并且電氣接口不同。ISO/IEC 7816標(biāo)準(zhǔn)具有總標(biāo)題“識別卡-帶有接點的集成電路(組)卡”，并且由日期從1994年到2000年的1-10部分組成。該可以從瑞士日內(nèi)瓦的ISO/IEC得到拷貝的標(biāo)準(zhǔn)特意收錄為參考資料。在必須以安全方式存儲數(shù)據(jù)以使未授權(quán)方式讀出該數(shù)據(jù)會非常困難或者不可能的應(yīng)用中，ISO/IEC 7816卡是特別有用的。除其它應(yīng)用外，小的ISO/IEC 7816卡常常用于蜂窩電話。
當(dāng)前，通過連接著存儲器卡的主機系統(tǒng)在該存儲器卡和某外部部件之間傳輸數(shù)據(jù)。并非所有這些存儲器卡使用的主機系統(tǒng)特別適應(yīng)于在快速、有效和方便方式下傳送某些類型的或大量的數(shù)據(jù)。
在一優(yōu)選形式下，在存儲器卡和輸入輸出卡的嚙合邊緣上形成當(dāng)橫向推到一起時能方便但牢固系固的連接件，從而二個卡形成一個可以作為單個卡處理的組合。這些卡連接件之一例如包括彈性金屬抓手，當(dāng)把連接件推到一起時在這些抓手之間插入另一個卡連接件的配合金屬銷或者印刷電路板邊緣插頭。通過當(dāng)最初把二個連接件推到一起時在二者之間自動嚙合的掣子，防止二個連接件偶然松開。為了連接二個連接件不需要單獨的轉(zhuǎn)動或其它運動，也不需要單獨的系固操作。
從下面連帶著各附圖的說明本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點會變得清楚。
本文中所描述的例子中說明SD卡，但是應(yīng)理解本發(fā)明不受用任何特定類型的存儲器卡實現(xiàn)的限制。在圖2中示出SD卡35和配合插口33的物理構(gòu)形。SD卡形狀上為矩形，尺寸為24毫米×32毫米，厚度為2.1毫米并且沿著卡的較長邊的窄軌(圖2中未示出)為1.4毫米厚。本發(fā)明可以用具有很寬范圍的不同尺寸的存儲器卡來實現(xiàn)，但是用長度小于50毫米，寬度小于40毫米并且厚度小于3毫米的存儲器卡具有高使用性。
SD卡35含有九個表面電接點10-18。當(dāng)插入到主機系統(tǒng)插口33中時接點13、14、16和電源(VSS、VDD、VSS2)連接?？ń狱c15接收來自主機的時鐘信號(CLK)。接點12接收來自主機的命令(CMD)并且把響應(yīng)和狀態(tài)信號發(fā)回到主機。其余的接點10、11、17和18(分別為DAT2、DAT3、DATO、DAT1)并行地接收數(shù)據(jù)以在它的非易失性存儲器中存儲并且并行地從該存儲器向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。較少數(shù)量的數(shù)據(jù)接點能被選擇性地使用。例如單個數(shù)據(jù)接點17。主機和卡之間的最大數(shù)據(jù)傳送速率由所使用的并行數(shù)據(jù)通路的數(shù)量限制。前面“背景”一節(jié)中說明的MMC卡具有類似的接點布局和接口，但省略數(shù)據(jù)銷10和18并且不使用接點11，接點11是按備份設(shè)置的。除了MMC卡僅為1.4毫米厚以及只具有單個數(shù)據(jù)接點17外，MMC卡和SD卡尺寸和操作類似。經(jīng)插口33的各個引腳20-28，卡37的各個接點連接到它的主機系統(tǒng)上。
本發(fā)明包括通過添加一個例如36處所示的連接件修改比如存儲器卡35的存儲器卡，該被修改的卡在

圖1中用35′標(biāo)記。連接件36和輸入輸出卡37的配合連接件連接，以便把這二個卡在機械上和電氣上耦合到一起。輸入輸出卡37在通信路徑41上直接和一些其它系統(tǒng)39通信。通信路徑41可以是無線的，例如利用紅外或射頻信號，或者可以包括接線連接。如果通過導(dǎo)線，輸入輸出卡37包括一個外部插座以便可取下地接受一個和導(dǎo)線連接的插頭。如果為無線，在使用射頻通信下卡37在其中包括一個天線，而在使用紅外通信下卡37包括紅外發(fā)射器和檢測器。一種正在出現(xiàn)的用于射頻數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)是已經(jīng)公布的藍牙(Bluetooth)規(guī)范，Wilson和Kronz在二篇分別在Dr、Dobb′s Journal的2000年3月號(從62頁開始)和2000年4月號(從58頁開始)發(fā)表的題目為“藍牙內(nèi)情，部分I”和“藍牙內(nèi)情，部分II”的文章中討論該標(biāo)準(zhǔn)，這二篇文章收錄為參考資料。通信路徑41上的數(shù)據(jù)傳送通常會是雙向的，但是對于特定應(yīng)用當(dāng)然可以限制成一個方向上或另一個方向上。
可以在卡37中包含一些輸入輸出功能中的一種或多種。調(diào)制解調(diào)器是一個例子，其中該通信系統(tǒng)39是電話系統(tǒng)。通用數(shù)據(jù)傳送功能很可能具有高可用性，因為用戶希望傳送各種類型的數(shù)據(jù)。這包括音頻和視頻數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)庫文件、游戲和各種其它計算機程序的傳送。在遠(yuǎn)程系統(tǒng)39和存儲器卡35′之間直接地、不必經(jīng)過卡35′是它的一部分的主機系統(tǒng)31來傳送這些數(shù)據(jù)。這是直接存儲器存取(“DMA”)方式，并且在傳送長的數(shù)據(jù)流時特別有好處。主機31不需要具有用來管理這種數(shù)據(jù)以及通信功能的硬件和軟件。這全部由外圍輸入輸出卡37和存儲器卡35′完成。主機在處理高速數(shù)據(jù)傳送上的任何限制、內(nèi)部存儲器容量有限等等都不會限制對存儲器卡35′的直接數(shù)據(jù)傳輸。但是，主機31向存儲器卡35′提供還要被輸入輸出卡37使用的電源和時鐘信號。
在圖3、4、5A和5B示出依據(jù)一實施例的存儲器卡與輸入輸出卡的機械和電連接。在圖3從對著含有外部接點的一側(cè)示出SD卡51。在SD卡51的與帶有卡的各外部接點的一端相對的一端上設(shè)置用來和輸入輸出卡55耦合的連接件53。連接件53被示成卡的外殼覆蓋部分地被去掉。沿著輸入輸出卡55的一條邊緣包括配合連接件57?？?5帶有一對銷59并且這對銷從卡55在與它的連接件57的相對兩側(cè)上向外延伸。在卡51的邊緣上于它的連接件53的相對兩側(cè)處包括一對配合口61。當(dāng)把卡51和55推到一起時，銷59插入到它們的配合口61中，其中銷59足夠柔韌以使它們的頂端卡在它們的配合口61的擋爪內(nèi)。這在彎折銷59以松開它們和口61的檔爪的嚙合之前防止二個卡被拉開。當(dāng)如此連接下，配合連接件53和57還建立二個卡之間的電連接。
在該示出的具體例子中，連接件53包括9個直接在SD卡51的印制電路板63的一端上形成的金屬接點。這些接點中的每一個，例如圖5A和5B中示出的接點65，包封在印制板63的邊緣的周圍。相同數(shù)量的彈簧加載接點，例如組成一個這樣的接點的金屬彈簧件67和69，在卡51插入到二個彈簧件之間時被靠在它們各自對應(yīng)的卡51的金屬接點上。由于這些彈簧件從輸入輸出卡55的一端向外伸出，它們被沿著連接件57的整個寬度延伸的剛性外殼71保護免受損壞。當(dāng)卡51和55如此耦合在一起時，存在多個分離的使SD卡51內(nèi)存儲器控制器和輸入輸出卡55的通信電路相連接的電導(dǎo)線(該例中為9個)。
在圖6、7、8A和8B示出SD卡73和輸入輸出卡75的機械和電互連的第二實施例。在該情況下，盡管也使二個卡的配合緣連到一起，配合連接件77和79具有不同的結(jié)構(gòu)。一旦連接，二個卡通過和第一實施例相同的銷59和口61保持在一起以防脫開。當(dāng)然，在該以及第一實施例中，可以替代地使用任何適用于這種小型卡的常規(guī)周知的機械系固機構(gòu)。
在第二實施例中，在SD卡內(nèi)部的印刷電路板81的一端上添加連接件77。每個電接點包括一對互相加荷的彈性件83和85。輸入輸出卡75上的連接件包括若干銷，例如銷87，其定位插入到一對和在各卡的配合緣上處于同一位置上的彈性件83和85中。這些銷由一個附著在輸入輸出卡75的印刷電路板91的一端上的連接件臺91支持。這些伸長的銷還由外面圍繞著這些銷的卡75外殼的延伸部分93保護。
上面說明的卡連接機構(gòu)的優(yōu)點是，它們通過把連接器推到一起的簡單橫向運動牢固地把存儲器卡和輸入輸出卡連接到一起。一旦相連接，可以把它們按單塊卡處理，例如移出或插入主機系統(tǒng)的存儲器卡插口。
不存在對輸入輸出卡55和75的尺寸的特別限制，但是最好把它們做得盡可能小和輕。長小于50毫米和寬小于40毫米的平面圖尺寸在與也小于該尺寸的存儲器卡連接時是相對合適的。輸入輸出卡的厚度需要做成比SD存儲器卡的厚度大，以使容納一起附加的集成電路芯片和/或用于射頻通信的天線。但是輸入輸出卡的厚度可以做成小于6毫米，并且通常小于4毫米。輸入輸出卡沿其含有該連接件的邊緣的寬度大多數(shù)通常作成基本上等于存儲器卡沿其含有配合連接件的邊緣的寬度。
參照圖9，圖中以方塊圖形式示出修改型SD卡51和73內(nèi)的電子系統(tǒng)?？刂破?01通過線路105和一個或多個存儲器單元103通信。該控制器包括一個微處理107和它的接口電路109。接口電路109進而和存儲器111、主機接口電路113、存儲器接口電路115以及和輸入輸出卡接口的電路117互連。存儲器單元103包括一個和線路105連接的控制器接口119和一個閃速存儲器單元陣列121。通常在附著在卡的印刷電路板上并且與印刷電路板上互連的分立的集成電路芯片上提供控制器101和各個存儲器單元103，但是趨向是隨著改進的處理技術(shù)的允許把數(shù)個組合到單塊芯片上。
在123處示意表示的和主機接口113連接的連接件包括SD卡的插入到卡插口33(圖1和2)中的各個表面接點。在125處示意表示的和輸入輸出接口連接的連接件代表由圖3-8B說明的各實施例的連接件53和77。這樣，該存儲器卡的存儲器控制器已修改成使它控制與該存儲器卡連接的輸入輸出卡的數(shù)據(jù)流，同時繼續(xù)控制對主機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。控制器101控制各存儲器單元103、存儲器卡連接到的主機以及任何和該存儲器卡連接的輸入輸出卡之間的命令流和數(shù)據(jù)流。若未如此連接輸入輸出卡，控制器101以大致和目前的SD卡相同的方式管理各存儲器單元103的操作以及它們與主機的通信。
在圖10中示意示出輸入輸出卡55和75內(nèi)的電子系統(tǒng)。連接件131和圖3-8B的各實施例中的連接件57和79對應(yīng)。它和控制器接口電路133連接，后者進而和處理器接口電路135連接?？刂戚斎胼敵隹ǖ牟僮鞯奈⑻幚砥?37以及存儲器139也和處理器接口135連接。最后，電路141也和處理器接口135連接，以在該處理器和通過傳輸部件143接收和/或發(fā)送的信號或數(shù)據(jù)之間進行接口。如果采用有線的通信，部件143是一個用于插頭的插座。若為采用射頻的無線，部件143是一個天線。如果為采用紅外通信的無線，部件143包括紅外發(fā)射信號的發(fā)射器和/或檢測器。在任何情況下，微處理器137控制部件143和連接件131之間的數(shù)據(jù)傳送。
盡管根據(jù)各特定實施例說明了本發(fā)明的不同方面，應(yīng)理解本發(fā)明在權(quán)利要求的整個范圍內(nèi)受到保護。
權(quán)利要求
1.一種在與主機系統(tǒng)連接的非易失存儲器卡和外部部件之間通信數(shù)據(jù)的方法，其包括把一個輸入輸出卡電氣地和機械地與該存儲器卡連接并且通過該輸入輸出卡而不是通過該主機系統(tǒng)在該存儲器卡和該外部部件之間傳遞數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中在該輸入輸出卡和該外部部件之間通過該輸入輸出卡內(nèi)包含的天線無線地通信數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中該輸入輸出卡和該存儲器卡的連接包括嚙合設(shè)置在存儲器卡和輸入輸出的邊緣上的配合連接件，其中存儲器卡連接件位于和存儲器上設(shè)置著和主機連接的電接點組的邊緣相對的一側(cè)上。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中嚙合二個配合連接件包括以二者自動地建立之間的電接觸并且機械上把存儲器卡和輸入輸出卡銷卡在一起從而防止二者分開的方式將所述嚙合連接件橫向推到一起。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中通過該輸入輸出卡在存儲器卡和外部部件間通信數(shù)據(jù)利用該存儲器卡中的一個還控制該存儲器卡中的存儲器和該主機系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送的控制器。
全文摘要
修改非常小的非易失性存儲器卡以包括一個在和一個分立的數(shù)據(jù)輸入輸出卡上的一個連接件推到一起時電和機械上配合的連接件。該輸入輸出卡直接在外部部件和該非易失性存儲器之間傳送數(shù)據(jù)，無須經(jīng)過與該存儲器卡連接的主機。該輸入輸出卡通過有線或無線通信通道和該外部部件通信。
文檔編號B42D15/10GK1459076SQ01815704
公開日2003年11月26日 申請日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月1日
發(fā)明者韋斯利·G·布里威爾, 邁克爾·L·吉福德, 約拉姆·塞德, 倫納德·L·奧特, 羅伯特·F·沃利斯, 凱文·J·米爾斯, 羅伯特·C·米勒 申請人:三因迪斯克公司, 蘇格特通信公司