專利名稱：單scsi設(shè)備號下連接多驅(qū)動器的光盤庫存儲系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光盤存儲技術(shù)領(lǐng)域。
在光盤存儲技術(shù)領(lǐng)域里，光盤庫以其超大的存儲容量而區(qū)別于其他光盤存儲技術(shù)。當(dāng)前的光盤庫存儲系統(tǒng)大多都是基于小型計算機系統(tǒng)接口的(SCSISmallComputer System Interface)總線型多外設(shè)集成系統(tǒng)。如

圖1所示的就是一個連接了多臺SCSI接口光盤驅(qū)動器和一個SCSI接口的媒體交換設(shè)備(Medium ChangerDevice)的光盤庫存儲系統(tǒng)。在這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)里，所有連接到SCSI總線上的設(shè)備都是SCSI接口的它們分別是SCSI接口的主機接口卡、SCSI接口的光盤驅(qū)動器和SCSI接口的媒體交換設(shè)備(一種統(tǒng)一管理多張相似存儲介質(zhì)媒體的機械系統(tǒng)，它能夠在多個讀取設(shè)備和存儲槽之間移動媒體，使媒體和讀取設(shè)備之間能夠協(xié)調(diào)工作)。主機接口卡連接在主機上，使得主機也成為一個SCSI設(shè)備，而且它是整個SCSI系統(tǒng)里I/O任務(wù)的發(fā)起者。在SCSI系統(tǒng)里，I/O任務(wù)的發(fā)起者被稱為主設(shè)備(Initiator設(shè)備)，如SCSI接口的主機。而I/0任務(wù)的接受者或執(zhí)行者被稱為目標(biāo)設(shè)備(Target設(shè)備)，如下面說的光盤驅(qū)動器設(shè)備和媒體交換設(shè)備。光盤驅(qū)動器負(fù)責(zé)把光盤盤片上的信息讀出或?qū)⑿畔懭牍獗P盤片，是光盤庫存儲系統(tǒng)的讀取設(shè)備；媒體交換設(shè)備是光盤庫存儲系統(tǒng)里非常重要的一個設(shè)備，它接收主機發(fā)出的命令，然后依靠機械手的運動將某一張指定的光盤盤片移動到光盤驅(qū)動器里或光盤庫盤架中的存儲槽里。因為媒體交換設(shè)備能夠同時管理多張存儲在光盤庫存儲槽里的光盤盤片，所以它同讀取設(shè)備(光盤驅(qū)動器)的協(xié)同工作，就構(gòu)成了一個光盤庫存儲系統(tǒng)，此光盤庫存儲系統(tǒng)的存儲容量是上述所有光盤盤片存儲容量的總和。所以光盤庫存儲系統(tǒng)的存儲容量可以做得非常大，因為只要媒體交換設(shè)備管理盤片的能力足夠強，那么它可以集成的盤片數(shù)就可以增加，從而就擴大了該光盤庫系統(tǒng)的存儲容量。
但這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在一些比較突出的缺點。一是系統(tǒng)占用了多個SCSI設(shè)備號(ID號)。按照SCSI的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)(參看X3T9.2 Project375DInformationtechnology-Small Computer System Interface-2，下稱SCSI-2標(biāo)準(zhǔn))，每一個直接連接在SCSI總線上的SCSI設(shè)備都必須擁有一個唯一的SCSI設(shè)備號，以供SCSI設(shè)備在競爭總線時進行總線仲裁之用。從圖1可以看到，在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，因為每個SCSI接口的光盤驅(qū)動器和SCSI接口的媒體交換設(shè)備都是直接連接在SCSI總線上的，所以每個光盤驅(qū)動器和媒體交換設(shè)備都需要占用一個單獨的SCSI設(shè)備號，這樣整個光盤庫存儲系統(tǒng)就需要占有比較多的SCSI設(shè)備號(ID號)。占用SCSI設(shè)備號多也就意味著整個光盤庫存儲系統(tǒng)對SCSI總線資源占用多，整個SCSI系統(tǒng)可擴展性差。因為對數(shù)據(jù)總線寬度為8位的SCSI總線來說，其最多只有8個設(shè)備號以供分配(ID0～ID7)，數(shù)據(jù)總線寬度為16位的SCSI總線最多只允許有16個設(shè)備號(ID0～ID15)。因此，光盤庫存儲系統(tǒng)占用的SCSI設(shè)備號越多，那么可供其他SCSI設(shè)備使用的設(shè)備號就會越少。當(dāng)然，其他SCSI設(shè)備也包括光盤庫存儲系統(tǒng)本身，因此這種結(jié)構(gòu)的光盤庫存儲系統(tǒng)本身是很難再并聯(lián)使用的，這樣就使得希望通過并聯(lián)多個光盤庫存儲系統(tǒng)來實現(xiàn)存儲容量成倍增加的應(yīng)用受到限制。二是因為SCSI設(shè)備本身的生產(chǎn)成本較高，升級換代能力比較差，所以相應(yīng)的造成整個系統(tǒng)的生產(chǎn)成本也很高，可升級性差；三是需要專用的設(shè)備驅(qū)動程序。因為在光盤庫存儲系統(tǒng)中，要實現(xiàn)多臺SCSI接口的光盤驅(qū)動器能夠共享一個SCSI接口的媒體交換設(shè)備，并且要它們協(xié)同工作，就需要在主機的操作系統(tǒng)平臺上特別提供一套管理光盤庫的驅(qū)動軟件和應(yīng)用平臺軟件來管理這種SCSI總線的集成系統(tǒng)。這些軟件的應(yīng)用最終將導(dǎo)致整個系統(tǒng)的設(shè)備管理在主機方要占用較多的系統(tǒng)資源。
本發(fā)明的目的就是為了克服已有技術(shù)的不足之處。本發(fā)明提出了一種單SCSI設(shè)備號下連接多驅(qū)動器的光盤庫存儲系統(tǒng)。這種光盤庫存儲系統(tǒng)在只占用一個SCSI設(shè)備號下，集成了一個媒體交換設(shè)備和多臺光盤驅(qū)動器，從而構(gòu)成一個大型的、可擴展的光盤庫存儲系統(tǒng)。這種光盤庫存儲系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的SCSI接口特性，而且僅占用了一個SCSI設(shè)備號，具有對SCSI總線資源占用少，整個SCSI系統(tǒng)可擴展性強，升級換代能力好，系統(tǒng)實現(xiàn)具有較大的靈活性和方便性，整個系統(tǒng)的設(shè)備管理簡單，可降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點。
本發(fā)明提出的基于單SCSI設(shè)備號下連接多驅(qū)動器的光盤庫存儲系統(tǒng)，包括一臺或多臺媒體交換設(shè)備和一臺或多臺光盤驅(qū)動器設(shè)備，其特征在于，所說的媒體交換設(shè)備和光盤驅(qū)動器設(shè)備都分別對應(yīng)于連接在SCSI總線上的一個SCSI目標(biāo)設(shè)備下的一個邏輯單元設(shè)備，所說的SCSI目標(biāo)設(shè)備由內(nèi)部總線控制器、通過內(nèi)部總線與該總線控制器相連的SCSI協(xié)議控制器、單片機控制器組成。
所說的媒體交換設(shè)備和光盤驅(qū)動器設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)和握手協(xié)議可以是非SCSI標(biāo)準(zhǔn)的，但它們通過接口協(xié)議轉(zhuǎn)換過程，對SCSI系統(tǒng)的其他SCSI設(shè)備而言卻都分別表現(xiàn)為一個標(biāo)準(zhǔn)的SCSI媒體交換設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的SCSI光盤驅(qū)動器。
所說的光盤驅(qū)動器設(shè)備可以為CD-ROM驅(qū)動器、CD-RW驅(qū)動器、DVD驅(qū)動器之一種。
所說的媒體交換設(shè)備的接口可以采用RS232串行接口標(biāo)準(zhǔn)，握手協(xié)議可自行定義的方式來實現(xiàn)。
所說的光盤驅(qū)動器設(shè)備的接口可以采用EIDE接口標(biāo)準(zhǔn)，握手協(xié)議采用ATAPI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的方式來實現(xiàn)。
所說的接口協(xié)議轉(zhuǎn)換過程是通過單片機中的固件程序來完成的。
本發(fā)明提出的光盤庫存儲系統(tǒng)利用了SCSI設(shè)備的一個特性即連接在SCSI總線上的任何一個目標(biāo)設(shè)備在只占用一個SCSI設(shè)備號的情況下，可以擁有多達(dá)8個的邏輯單元設(shè)備(Logical Unit)，并且每個邏輯單元設(shè)備可通過從主設(shè)備到目標(biāo)設(shè)備再到邏輯單元設(shè)備(I～T～LInitiator～Target～Logical Unit)這樣的連接而被主設(shè)備識別。因此在SCSI總線上，作為I/O任務(wù)發(fā)起者的主設(shè)備可以直接尋址與某個目標(biāo)設(shè)備相連的8個邏輯單元設(shè)備中的任何一個，并以其邏輯單元號(LUNLogical Unit Number)來區(qū)分它們。邏輯單元號分別為LUN0～LUN7。
本發(fā)明就是根據(jù)上述特性以及邏輯單元設(shè)備可重新定義的特點，將只占用一個SCSI設(shè)備號的目標(biāo)設(shè)備下的8個的邏輯單元設(shè)備分別定義為一個實際的物理設(shè)備即一個媒體交換設(shè)備(LUN0)和7個光盤驅(qū)動器設(shè)備(LUN1～LUN7)，然后將這些定義好的實際物理設(shè)備連接到SCSI總線上的自標(biāo)設(shè)備(ID0)下，如圖2所示。這樣本發(fā)明就在一個SCSI設(shè)備號下集成了多臺光盤驅(qū)動器和一個媒體交換設(shè)備，這些設(shè)備在SCSI目標(biāo)設(shè)備內(nèi)部的單片機控制下，相互協(xié)調(diào)，相互配合，共同完成以前把它們都直接連接在SCSI總線上而形成的光盤庫存儲系統(tǒng)的那些功能。因此說本發(fā)明實現(xiàn)的這個SCSI系統(tǒng)就是一個新的光盤庫存儲系統(tǒng)，并且是只占用一個SCSI設(shè)備號的連接多驅(qū)動器的光盤庫存儲系統(tǒng)。而且本發(fā)明實現(xiàn)的光盤庫存儲系統(tǒng)與現(xiàn)有光盤庫存儲系統(tǒng)相比，在完成同樣功能的前提下，可以節(jié)省SCSI總線的設(shè)備號資源。
在本發(fā)明提出的這種結(jié)構(gòu)的光盤庫存儲系統(tǒng)里，所有的邏輯單元設(shè)備(媒體交換設(shè)備和光盤驅(qū)動器設(shè)備)都是通過一個目標(biāo)設(shè)備而與SCSI總線相連的，對SCSI總線上的其他設(shè)備而言，它們都表征為具備標(biāo)準(zhǔn)SCSI接口協(xié)議特性的設(shè)備。但實際上，本發(fā)明對這些邏輯單元設(shè)備的具體接口協(xié)議是沒有規(guī)定的。這樣就方便了本光盤庫存儲系統(tǒng)的實現(xiàn)，其實現(xiàn)靈活性大，選擇性多。如本發(fā)明可以根據(jù)實際實現(xiàn)系統(tǒng)時的需要，選擇相應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)(已經(jīng)成熟的協(xié)議規(guī)范或自己定義的協(xié)議規(guī)范都可以)來實現(xiàn)這些邏輯單元設(shè)備與目標(biāo)設(shè)備的連接。而在目標(biāo)設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部，則需要把相應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成符合SCSI協(xié)議規(guī)范的格式，從而實現(xiàn)非SCSI協(xié)議的邏輯單元設(shè)備與SCSI總線的連接。因為這些邏輯單元設(shè)備對外部都表征為具備標(biāo)準(zhǔn)SCSI接口協(xié)議的設(shè)備，所以它們同時也就具備了SCSI接口協(xié)議所擁有的眾多優(yōu)良特性。這樣實現(xiàn)的光盤庫存儲系統(tǒng)就將SCSI協(xié)議的卓越特性和其他協(xié)議實現(xiàn)方便、簡單的特性結(jié)合到了一起，因此整個光盤庫系統(tǒng)的性價比可以做得很好。
據(jù)此可以看到，這樣實現(xiàn)的光盤庫存儲系統(tǒng)和已往的光盤庫存儲系統(tǒng)相比具有如下一些特點1.將媒體交換設(shè)備和光盤驅(qū)動器分別定義為同一目標(biāo)設(shè)備下的不同邏輯單元設(shè)備，而不是分別占用一個SCSI設(shè)備號，因此對SCSI總線資源的占用很少。
2.因為實際物理設(shè)備是通過目標(biāo)設(shè)備內(nèi)部的總線與SCSI總線相連，所以，系統(tǒng)本身并不要求所連接的物理設(shè)備必須是SCSI設(shè)備，而可以根據(jù)需要任意選擇，這樣就大大提高了系統(tǒng)實現(xiàn)的靈活性和方便性。如在下面提供的本發(fā)明實施例中，就分別采用了EIDE/ATAPI接口的光盤驅(qū)動器和RS232接口、本發(fā)明自己定義協(xié)議規(guī)范的媒體交換設(shè)備。
3.因為在本發(fā)明提出的光盤庫存儲系統(tǒng)中，光盤驅(qū)動器設(shè)備和媒體交換設(shè)備的協(xié)調(diào)工作、媒體交換設(shè)備的執(zhí)行動作序列等，都是由SCSI目標(biāo)設(shè)備本身的單片機固件程序智能管理的，無需主機方的參予，所以此系統(tǒng)簡化了主機對設(shè)備的管理工作，系統(tǒng)占用主機資源也非常少。
4.本發(fā)明提出的光盤庫存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為緊湊、合理。因為整個系統(tǒng)只占有SCSI總線的一個設(shè)備號，所以根據(jù)SCSI總線設(shè)備級聯(lián)的規(guī)范，此系統(tǒng)可以很容易的就實現(xiàn)多個類似光盤庫存儲系統(tǒng)的并聯(lián)使用，輕松擴大系統(tǒng)存儲容量。
5.本發(fā)明并沒有限制與邏輯單元設(shè)備對應(yīng)的實際物理設(shè)備的具體特性，所以系統(tǒng)實現(xiàn)的潛力很大。例如可以把上述系統(tǒng)中的邏輯單元設(shè)備定義為CD-ROM驅(qū)動器、CD-RW驅(qū)動器或者DVD驅(qū)動器，從而實現(xiàn)的就是CD-ROM光盤庫、CD-RW光盤庫或DVD光盤庫存儲系統(tǒng)，等等。而所有這些實現(xiàn)的光盤存儲系統(tǒng)都將保留上述的系統(tǒng)優(yōu)點。
6.本發(fā)明提出的光盤庫存儲系統(tǒng)采用單片機固件程序的方法實現(xiàn)了物理設(shè)備接口規(guī)范到SCSI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)范的轉(zhuǎn)換工作，大大簡化了實際系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件電路。
附圖簡要說明圖1是常見光盤庫存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明提出的利用8個SCSI邏輯單元設(shè)備而構(gòu)成的光盤庫常吃系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明在CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)實施例中的硬件實現(xiàn)原理框圖。
圖4是CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)實施例內(nèi)部固件程序的總體流程框圖。
圖6是CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)實施例內(nèi)完成的由SCSI協(xié)議到EIDE/ATATPI接口協(xié)議轉(zhuǎn)換的固件程序流程框圖。
圖7是CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)實施例內(nèi)完成的由SCSI協(xié)議到本發(fā)明自己定義的媒體交換設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換的固件程序流程框圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明在CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)實施例中的應(yīng)用。
本實施例的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。在本實施例中，把SCSI系統(tǒng)總線上的一個SCSI目標(biāo)設(shè)備下的一個邏輯單元設(shè)備(LUN0)定義為一個媒體交換設(shè)備，另一個邏輯單元設(shè)備(LUN1)定義為一臺具備EIDE接口，運用ATAPI握手協(xié)議的CD-ROM驅(qū)動器設(shè)備。目標(biāo)設(shè)備本身包括內(nèi)部總線控制器、SCSI協(xié)議控制器和單片機控制器三部分，各部分的構(gòu)成及功能分別說明如下在圖3中，EIDE接口、采用ATAPI協(xié)議的CD-ROM光盤驅(qū)動器是一個標(biāo)準(zhǔn)的計算機外設(shè)產(chǎn)品，它是整個光盤庫存儲系統(tǒng)的讀出設(shè)備。其實在本實施例中，這個光盤庫系統(tǒng)里可以集成的CD-ROM驅(qū)動器數(shù)目最多是7臺。ATAPI協(xié)議是CD-ROM光盤驅(qū)動器上使用的、非常通用的握手協(xié)議，它很大一部分命令集都是來自于SCSI的命令集，關(guān)于ATAPI協(xié)議的具體命令可參看ATAPI標(biāo)準(zhǔn)Small Form Factor CommitteeSpecification of ATA Packet Interface for CD-ROMs(2.6版本，1996年1月)。
媒體交換設(shè)備是SCSI協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)支持的一種標(biāo)準(zhǔn)SCSI設(shè)備(參見SCSI-2標(biāo)準(zhǔn)的第17章《媒體交換設(shè)備》)。在本實施例的CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)中，考慮到媒體交換設(shè)備系統(tǒng)實現(xiàn)的方便性和其他相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)的實用性，采用了RS232串行接口作為媒體交換設(shè)備和SCSI目標(biāo)設(shè)備連接的物理接口，它們兩者之間的握手協(xié)議則采用本實施例自己定義的協(xié)議命令集。因為媒體交換設(shè)備是一個相對獨立的機電控制一體化的系統(tǒng)，所以在設(shè)計這個系統(tǒng)時，只要本實施例保證實現(xiàn)其應(yīng)該支持的、由SCSI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)定的那些功能，那么其內(nèi)部機械控制部分的設(shè)計方法可以是多種多樣的，所以本發(fā)明對媒體交換設(shè)備內(nèi)部如何實現(xiàn)這些功能不作特殊要求。它也不屬于本發(fā)明所保護的范圍。
為了方便下面對本實施例的說明，圖4給出了本實施例CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
從圖4可以看到，本實施例CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)主要是由如下幾個部分構(gòu)成存儲光盤盤片的存儲槽1(其是由許多相同單元的小的光盤存儲槽組成，每一個小的光盤存儲槽分別對應(yīng)存儲一張光盤盤片)、托盤單元2(其是把光盤盤片存入、取出光盤庫系統(tǒng)的部件)、光盤驅(qū)動器6(其是光盤庫系統(tǒng)中的讀取設(shè)備，同時它也是運輸光盤盤片的設(shè)備)、抓盤機械手5(其是把光盤盤片從光盤存儲槽取出到光盤驅(qū)動器中或把光盤盤片從驅(qū)動器送入到光盤存儲槽里的機械設(shè)備)、機械運動驅(qū)動馬達(dá)4(其是用來驅(qū)動光盤驅(qū)動器6延著運動導(dǎo)桿7上下移動，或者把托盤單元2彈出或縮回光盤庫系統(tǒng))、接口電路及其他電路控制處理模塊3(其是整個光盤庫系統(tǒng)的控制單元，它完成光盤庫系統(tǒng)的接口協(xié)議命令處理一見下面有關(guān)接口協(xié)議命令處理部分，和機械運動的控制)。
為了使本實施例的媒體交換設(shè)備對外的行為表現(xiàn)仍然為一個符合SCSI標(biāo)準(zhǔn)的媒體交換設(shè)備，在定義該媒體交換設(shè)備的協(xié)議命令集時應(yīng)使其命令集支持由SCSI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)定的那些功能。這些要求體現(xiàn)在本實施例定義的媒體交換設(shè)備接口協(xié)議命令集上。本實施例對自定義命令集的要求是利用所定義的握手協(xié)議命令或命令的組合，應(yīng)該能夠完成SCSI協(xié)議中規(guī)定的對有關(guān)媒體交換設(shè)備的基本命令(參見SCSI-2標(biāo)準(zhǔn)的第17章《媒體交換設(shè)備》)。概括地說就是即能夠?qū)⒐獗P庫中的每一張光盤盤片從一個位置移動到指定的另一個位置，這些位置包括存儲光盤的光盤庫存儲槽、運輸光盤盤片的運動單元、讀取設(shè)備光盤驅(qū)動器、將光盤輸出輸入光盤庫的盤托單元；而且媒體交換設(shè)備還要在主設(shè)備的請求下，將每一張光盤盤片目前所處在的位置狀態(tài)報告給主設(shè)備。在本實施例的CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)里，存儲光盤的光盤庫存儲槽對應(yīng)為圖4的1；而運輸光盤盤片的運動單元和讀取設(shè)備光盤驅(qū)動器合二為一，對應(yīng)為圖4的6(CD-ROM光盤驅(qū)動器)；將光盤輸出輸入光盤庫的盤托單元則對應(yīng)為圖4的2。
根據(jù)這些要求，本發(fā)明自定義的媒體交換設(shè)備命令集里包括如下一些主要的命令將光盤盤片從盤托單元(2)存入到指定存儲槽(1)命令；將光盤盤片從指定存儲槽(1)取出到盤托單元(2)命令；將光盤盤片從指定存儲槽(1)取出到CD-ROM驅(qū)動器(6)命令；將光盤盤片從CD-ROM驅(qū)動器(6)送回到指定存儲槽(1)命令；彈出盤托單元(2)命令(以便裝載新的光盤盤片或取出光盤盤片)；關(guān)閉盤托單元(2)命令；查詢存儲槽中所有光盤盤片的狀態(tài)信息命令；查詢存儲槽中指定光盤盤片的狀態(tài)信息命令；
查詢盤托單元(2)內(nèi)光盤盤片的狀態(tài)信息命令；查詢CD-ROM驅(qū)動器(6)的狀態(tài)信信息命令；接口協(xié)議錯誤診斷命令(根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)需要，此部分命令可以擴展)。
可以看到，通過這些基本命令或命令的組合，媒體交換設(shè)備能夠完成SCSI協(xié)議中規(guī)定的那些有關(guān)媒體交換設(shè)備應(yīng)該具備的基本功能(參見SCSI-2標(biāo)準(zhǔn)的第17章《媒體交換設(shè)備》)。
因為本實施例只要求媒體交換設(shè)備采用的接口協(xié)議對外提供的接口協(xié)議命令集符合這里提出的要求就可以了，而至于媒體交換設(shè)備內(nèi)部如何實現(xiàn)這些命令功能則不屬于本發(fā)明所保護的范圍，所以不作特殊說明。
本實施例中的單片機控制器模塊如圖3所示，主要是完成整個光盤庫系統(tǒng)的控制處理和由SCSI協(xié)議到ATAPI協(xié)議、SCSI協(xié)議到自定義的媒體交換設(shè)備協(xié)議的解釋轉(zhuǎn)換工作；在本實施例中，單片機控制模塊采用的是MCS-51系列的8位單片機，當(dāng)然采用其他類型的單片機也是可以的。單片機和媒體交換設(shè)備的連接是通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行接口直接相連的。單片機和光盤驅(qū)動器的連接是通過外圍電路構(gòu)成的總線控制器模塊而相連的。
本實施例中的SCSI協(xié)議控制器如圖3所示，是整個光盤庫系統(tǒng)與外界SCSI系統(tǒng)總線連接的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它使得整個系統(tǒng)對外的行為表征為一個符合SCSI通訊規(guī)范的系統(tǒng)。這部分模塊一般都是利用專用的SCSI協(xié)議控制器芯片來實現(xiàn)，而硬件電路設(shè)計也隨不同芯片的選擇而有所不同。因為本實施例中采用的是Adapetc Inc.公司生產(chǎn)的8位高性能SCSI協(xié)議控制器芯片AIC-33C94C，所以其外圍電路設(shè)計可參看有關(guān)AIC-33C94C芯片的用戶手冊(AIC-33C94C Preliminary Data Sheet andApplication Note)。SCSI協(xié)議控制器通過總線控制器模塊而以系統(tǒng)內(nèi)部的其他模塊相連接。
本實施例的總線控制器模塊如圖3所示，是以硬件電路的形式來完成SCSI系統(tǒng)總線(來自SCSI協(xié)議控制器)、光盤庫系統(tǒng)內(nèi)部總線(主要來自單片機)、EIDE總線(來自CD-ROM光盤驅(qū)動器)之間的連接與轉(zhuǎn)換工作。因為SCSI系統(tǒng)總線上的數(shù)據(jù)總線、地址總線和其他控制信號線是與SCSI協(xié)議控制器相連的，而媒體交換設(shè)備是通過RS232串行接口和單片機連接，CD-ROM驅(qū)動器也接受單片機的控制信號，所以光盤庫系統(tǒng)(主要是單片機)的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制信號線以及CD-ROM驅(qū)動器所用的EIDE接口上的數(shù)據(jù)總線、地址總線和其他控制信號線都需要通過總線控制器模塊而與SCSI控制器合理連接，從而使媒體交換設(shè)備、CD-ROM驅(qū)動器在邏輯上是和SCSI總線系統(tǒng)直接連接的，在物理連線上也是和SCSI總線系統(tǒng)相通的。因為只有這樣，RS232接口的媒體交換設(shè)備和EIDE接口的CD-ROM驅(qū)動器設(shè)備對外才有可能被SCSI總線上的其他SCSI設(shè)備尋址到。
總線控制器模塊的實現(xiàn)電路可以是多樣的，但它應(yīng)該具備本實施例所提出上述那些功能要求。在本實施例中的總線控制器模塊，其硬件電路是根據(jù)單片機控制下的總線多路選通原理來設(shè)計的。這里的總線多路選通電路采用了比較簡單的3-8譯碼電路，采用的芯片是74HC138。其工作原理簡單說就是單片機根據(jù)系統(tǒng)目前所處的工作狀態(tài)，判斷當(dāng)前應(yīng)該選通哪一路總線(單片機總線還是CD-ROM驅(qū)動器的EIDE總線)，使其和SCSI總線控制器模塊的總線相連；判斷確定后，單片機通過3-8譯碼電路選擇相應(yīng)總線的“地址允許”信號，并驅(qū)動所選擇總線的“地址允許”信號，而未選通總線的“地址允許”信號則處于高阻狀態(tài)。各模塊總線根據(jù)自己的“地址允許”信號所處的狀態(tài)來判斷自己是否和SCSI協(xié)議控制器相連。若“地址允許”信號是被驅(qū)動的，則判斷自己的總線是被選通的；若“地址允許”信號是處于高阻狀態(tài)，則判斷自己的總線是被禁止的。本實施例提出的這種總線控制器模塊實現(xiàn)方案，可以完成本發(fā)明所要求的功能，而且實現(xiàn)起來比較簡單。
盡管在硬件電路上把RS232串行接口的媒體交換設(shè)備和EIDE接口的CD-ROM驅(qū)動器設(shè)備連接上了SCSI系統(tǒng)總線，該CD-ROM光盤庫存儲系統(tǒng)還不能正常工作，因為在本實施例的單片機的固件程序上，還要完成SCSI協(xié)議到ATAPI接口協(xié)議、SCSI協(xié)議到本實施例自己定義的有關(guān)媒體交換設(shè)備接口協(xié)議的轉(zhuǎn)換工作。
本實施例系統(tǒng)內(nèi)部的固件主程序流程框圖如圖5所示。其工作過程簡述如下系統(tǒng)初始化時，按光盤庫存儲系統(tǒng)的預(yù)先要求定義好邏輯單元設(shè)備與物理設(shè)備的實際對應(yīng)關(guān)系(即邏輯單元設(shè)備0與媒體交換設(shè)備相對應(yīng)，邏輯單元設(shè)備1與CD-ROM光盤驅(qū)動器設(shè)備相對應(yīng))，并在SCSI系統(tǒng)的主設(shè)備(Initiator)查詢時，返回本系統(tǒng)邏輯單元設(shè)備的結(jié)構(gòu)信息給SCSI主設(shè)備(Initiator)。因為邏輯單元設(shè)備其實是一個虛擬設(shè)備，因此它和實際物理設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系，就必須由系統(tǒng)初始化的操作來決定。SCSI主設(shè)備(Initiator)接收到符合SCSI協(xié)議規(guī)范的有關(guān)邏輯單元設(shè)備的結(jié)構(gòu)信息后，自動認(rèn)為此光盤庫系統(tǒng)所連接的邏輯單元設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)的SCSI設(shè)備，即標(biāo)準(zhǔn)的SCSI CD-ROM設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的媒體交換設(shè)備(Medium Changer)，以后主設(shè)備(Initiator)就會以相應(yīng)的SCSI標(biāo)準(zhǔn)命令來管理此光盤庫系統(tǒng)下的兩個邏輯單元設(shè)備。而在SCSI目標(biāo)設(shè)備方(Target)，即本發(fā)明設(shè)計的CD-ROM光盤庫系統(tǒng)方，系統(tǒng)在單片機和內(nèi)部總線控制器的協(xié)調(diào)控制下，把來自SCSI主設(shè)備(Initiator)分別針對不同邏輯單元設(shè)備的命令分別導(dǎo)向?qū)?yīng)的物理設(shè)備(即CD-ROM驅(qū)動器和媒體交換設(shè)備)，然后由各物理設(shè)備的命令處理模塊分別處理各自的命令。各物理設(shè)備的處理模塊在處理完相應(yīng)的SCSI命令后，都應(yīng)該返回該命令執(zhí)行的結(jié)果，并以符合SCSI標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)表示出來。其過程分別詳見圖6和圖7。最后，光盤庫存儲系統(tǒng)再把這些物理設(shè)備處理模塊返回的SCSI狀態(tài)通過SCSI系統(tǒng)總線傳輸給SCSI主設(shè)備(Initiator)。至此一個SCSI命令執(zhí)行完畢。光盤庫存儲系統(tǒng)又等待下一次SCSI命令的到來，如此循環(huán)，直到系統(tǒng)關(guān)機。至于一連串SCSI命令執(zhí)行順序的可行性及其相互之間的完整性、合理性都是由SCSI主設(shè)備(Initiator)來保證的，因為主設(shè)備是這些SCSI命令的任務(wù)發(fā)起者。
圖6是在單片機控制下完成的由SCSI協(xié)議到EIDE接口、ATATPI協(xié)議轉(zhuǎn)換的固件程序流程框圖。它是主程序流程框圖中的一個實現(xiàn)部分。其工作過程如下首先是單片機已經(jīng)確定接收到的SCSI命令是針對光盤驅(qū)動器設(shè)備的命令，然后單片機就需要將此SCSI命令要轉(zhuǎn)換成符合ATAPI協(xié)議的命令格式，因為根據(jù)ATAPI協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，很多ATAPI命令都是直接來自于SCSI命令，所以這部分的轉(zhuǎn)換工作是比較好作的。轉(zhuǎn)換好了后，單片機就需要通過EIDE接口，將此ATAPI命令發(fā)送給CD-ROM驅(qū)動器設(shè)備。這是通過符合EIDE/ATAPI標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)寄存器(Tasking File)來實現(xiàn)的。具體實現(xiàn)過程可參看ATAPI標(biāo)準(zhǔn)Small Form Factor Committee Specification of ATAPacket Interface for CD-ROMs(2.6版本，1996年1月)。然后單片機就通過查詢等待的方式來確定CD-ROM驅(qū)動器是否正確完成此命令。因為本實施例采用的CD-ROM驅(qū)動器是一個標(biāo)準(zhǔn)的計算機外設(shè)產(chǎn)品，所以只要本實施例以符合ATAPI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的方式與其握手對話，那么CD-ROM驅(qū)動器是會正常處理此命令的。當(dāng)CD-ROM驅(qū)動器執(zhí)行完命令后，單片機再一次通過符合EIDE/ATAPI標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)寄存器將此命令執(zhí)行的結(jié)果、狀態(tài)、命令的返回參數(shù)等從CD-ROM驅(qū)動器中取出。對需要返回給SCSI主設(shè)備(Initiator)的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等都應(yīng)該按照SCSI標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定設(shè)置好，然后就可以返回到主程序中去了。在主程序中，系統(tǒng)把這些符合SCSI規(guī)范的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等交給SCSI控制器，由它把這些參數(shù)返回給SCSI主設(shè)備(Initiator)。
圖7是在單片機控制下完成的由SCSI協(xié)議到自定義的媒體交換設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換的固件流程框圖。它是主程序流程框圖中的另一個實現(xiàn)部分。其工作過程如下首先是單片機已經(jīng)確定接收到的SCSI命令是針對媒體交換設(shè)備的命令，然后單片機就需要將此SCSI命令所要求實現(xiàn)的功能分解，使這個功能能夠通過一些更小的動作序列來實現(xiàn)。而動作序列中的每一個小動作都和本實施例定義的媒體交換設(shè)備命令集中的某一個命令相對應(yīng)。因此本實施例就把一個SCSI命令要實現(xiàn)的功能分解成由媒體交換設(shè)備命令集里的一個命令序列來實現(xiàn)。SCSI命令被分解好了后，單片機就需要通過串行RS232接口，將分解后的命令序列依次發(fā)送給媒體交換設(shè)備的主控模塊。媒體交換設(shè)備的主控模塊接收到命令序列后，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號，控制媒體交換設(shè)備的機械手完成相應(yīng)的控制動作。而單片機只需要通過查詢等待的方式來確定媒體交換設(shè)備是否正確完成了此動作命令序列就可以了。因為本實施例是完全以符合實施例所規(guī)定的協(xié)議命令與媒體交換設(shè)備握手對話，所以媒體交換設(shè)備應(yīng)該是能夠正常處理這些命令序列的。當(dāng)媒體交換設(shè)備每執(zhí)行完一個序列命令后，單片機就通過RS232串行接口將此命令序列執(zhí)行的結(jié)果、從媒體交換設(shè)備中取出，若命令執(zhí)行錯誤，則將此錯誤按照SCSI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式設(shè)置好；若命令執(zhí)行正確，則繼續(xù)發(fā)送下一個序列命令，直到所有的命令序列都被正確執(zhí)行完成。同樣單片機也要把命令正確完成的結(jié)果按照SCSI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式設(shè)置好。最后單片機在系統(tǒng)的緩存區(qū)域?qū)π枰祷亟oSCSI主設(shè)備(Initiator)的有關(guān)媒體交換設(shè)備的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等都按照SCSI標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定設(shè)置好，然后就可以返回到主程序中去了。在主程序中，系統(tǒng)把這些符合SCSI規(guī)范的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等交給SCSI控制器，由它把這些參數(shù)返回給SCSI主設(shè)備(Initiator)。
權(quán)利要求
1.一種基于單SCSI設(shè)備號下連接多驅(qū)動器的光盤庫存儲系統(tǒng)，包括一臺或多臺媒體交換設(shè)備和一臺或多臺光盤驅(qū)動器設(shè)備，其特征在于，所說的媒體交換設(shè)備和光盤驅(qū)動器設(shè)備都分別對應(yīng)于連接在SCSI總線上的一個SCSI目標(biāo)設(shè)備下的一個邏輯單元設(shè)備，所說的SCSI目標(biāo)設(shè)備由內(nèi)部總線控制器、通過內(nèi)部總線與該總線控制器相連的SCSI協(xié)議控制器、單片機控制器組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤庫存儲系統(tǒng)，其特征在于，所說的媒體交換設(shè)備和光盤驅(qū)動器設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)和握手協(xié)議可以是非SCSI標(biāo)準(zhǔn)的，但它們通過接口協(xié)議轉(zhuǎn)換過程，對SCSI系統(tǒng)的其他SCSI設(shè)備而言卻都分別表現(xiàn)為一個標(biāo)準(zhǔn)的SCSI媒體交換設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的SCSI光盤驅(qū)動器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤庫存儲系統(tǒng)，其特征在于，所說的光盤驅(qū)動器設(shè)備可以為CD-ROM驅(qū)動器、CD-RW驅(qū)動器、DVD驅(qū)動器之一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤庫存儲系統(tǒng)，其特征在于，所說的媒體交換設(shè)備的接口可以采用RS232串行接口標(biāo)準(zhǔn)，握手協(xié)議可自行定義的方式來實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤庫存儲系統(tǒng)，其特征在于，所說的光盤驅(qū)動器設(shè)備的接口可以采用EIDE接口標(biāo)準(zhǔn)，握手協(xié)議采用ATAPI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的方式來實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的光盤庫存儲系統(tǒng)，其特征在于，所說的接口協(xié)議轉(zhuǎn)換過程是通過單片機中的固件程序來完成的。
全文摘要
本發(fā)明屬于光盤存儲技術(shù)領(lǐng)域,包括一臺或多臺媒體交換設(shè)備和一臺或多臺光盤驅(qū)動器設(shè)備,該設(shè)備都分別對應(yīng)于連接在SCSI總線上的一個SCSI目標(biāo)設(shè)備下的一個邏輯單元設(shè)備,所說的SCSI目標(biāo)設(shè)備由內(nèi)部總線控制器、SCSI協(xié)議控制器、單片機控制器組成。本發(fā)明具有標(biāo)準(zhǔn)的SCSI接口特性,而且僅占用了一個SCSI設(shè)備號,具有對SCSI總線資源占用少,系統(tǒng)可擴展性強,升級換代能力好,具有較大的靈活性和方便性,設(shè)備管理簡單,可降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點。
文檔編號G06F13/42GK1263310SQ0010292
公開日2000年8月16日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者裴京, 熊瑾珺, 肖宇 申請人:清華同方光盤股份有限公司