專利名稱：閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及存儲器與電腦主機進行數(shù)據(jù)交換的一種驅(qū)動裝置，特別是閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器。
閃存半導(dǎo)體集成技術(shù)的不斷提升，推動了數(shù)碼產(chǎn)品的更進一步發(fā)展，再加上家用和商用電腦的廣泛普及，這就為具備大容量儲存數(shù)據(jù)能力的閃存卡拓展了日益廣闊的發(fā)展空間和需求市場。當然，人們也對閃存卡的讀寫提出了更高的要求，閃存卡作為便攜式存儲器應(yīng)該實現(xiàn)真正意義上的可移動存儲，充分利用并發(fā)揮其內(nèi)在優(yōu)勢。為此，閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器一直是本公司致力于研究開發(fā)的重點領(lǐng)域。但是，閃存卡并無統(tǒng)一標準，不同數(shù)碼產(chǎn)品廠商各自有自己的閃存卡規(guī)格，使得各種閃存卡的接口不一樣，互不兼容。目前市場上流行的有六種閃存卡Compact Flash卡、Smart Media卡、Memory Stick卡、Multimedia Card卡、Secure Digital卡和Microdriver卡，分別簡稱為CF卡、SM卡、MS卡、MMC卡、SD卡和MD卡。從電腦操作系統(tǒng)來看，微軟新的操作系統(tǒng)如WINDOWS ME、WINDOWS 2000、WINDOWS XP系統(tǒng)均支持USB大容量存儲設(shè)備(USB MassStorage)，即直接將這些大容量存儲設(shè)備的驅(qū)動程序內(nèi)置到操作系統(tǒng)中。但是，微軟的NT操作系統(tǒng)卻不支持USB接口，因此NT操作系統(tǒng)的用戶只能通過IDE接口或PCI接口來擴充所需求的各種閃存卡數(shù)據(jù)交換接口。這些都對閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器提出了技術(shù)上的要求?，F(xiàn)有的閃存卡驅(qū)動器控制軟件所采用的存儲器是只能讀而不能寫的存儲器，如EPROM或ROM存儲器，來存儲固件程序(Firmware)，存在著不便于做到隨時升級或更新固件以保持向后兼容的缺陷，因而不能很好地順應(yīng)數(shù)碼技術(shù)和數(shù)碼產(chǎn)品的發(fā)展潮流。
本實用新型的技術(shù)方案如下閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，包括微處理器，與該微處理器相連接的數(shù)據(jù)暫存器、帶插接槽的電腦通用接口控制器、帶插卡槽的各種閃存卡接口控制器，以及電源穩(wěn)壓電路和固件存儲單元，其特征在于所述固件存儲單元內(nèi)設(shè)置有可通過USB/IDE/IEEE1394接口直接燒寫固件程序的閃存存儲器，該閃存存儲器與所述微處理器相連接。
所述閃存存儲器可內(nèi)置或者外接于所述微處理器。
所述閃存卡接口控制器的插卡槽為二合一插卡槽或四合一插卡槽。
所述閃存卡接口控制器的插卡槽為兩個，其一為二合一插卡槽，其二為四合一插卡槽。
所述二合一插卡槽相配于CF卡和MD卡，所述四合一插卡槽相配于SM卡、MS卡、MMC卡和SD卡。
所述電腦通用接口控制器適配于USB接口、IEEE1394接口或IDE接口。
所述電腦通用接口控制器的插接槽與標準USB線、標準IEEE1394線或標準IDE線的接線端子相適配。
所述電源穩(wěn)壓電路與所述電腦通用接口的接口界面供應(yīng)電源相匹配。本實用新型的技術(shù)效果如下本實用新型由于采用了與所述微處理器相連接的可通過USB/IDE/IEEE1394接口直接燒寫固件程序的閃存存儲器這一核心技術(shù)，使得固件存儲單元內(nèi)的存儲器滿足了即能讀又能寫的功能要求，從而為本實用新型閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器做到隨時升級或更新固件以保持向后兼容帶來了極大的便利，也為本實用新型支持未來更大容量的閃存卡提供了充分的條件。本實用新型由于設(shè)置了與微處理器相連接的接口控制器并且?guī)鄳?yīng)的插槽，而且可以采用USB界面或IDE界面或IEEE1394界面，這就可對多種電腦及其操作系統(tǒng)提供支持，再加上接口控制器，特別是各種閃存卡接口控制器及其內(nèi)含的相應(yīng)電路的設(shè)置，使得本實用新型能夠很方便地對各種閃存卡的存儲數(shù)據(jù)進行讀寫控制。
本實用新型技術(shù)方案的提出基于如下理由因各種閃存卡的接口不同，微處理器操作存在差異，CF卡和MD卡提供的是ATAPI接口，微處理器實際上是完成USB/IDE/1394接口到ATAPI的橋接功能，把主機的讀寫命令和數(shù)據(jù)發(fā)送到快閃存儲卡上，并將快閃存儲卡返回的狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)送回主機；SM卡、MMC卡、SD卡和MS卡，這些卡有各自特殊的接口總線，微處理器通過內(nèi)部的微控制器的系統(tǒng)總線及通過I/O線與閃存設(shè)備連接，微處理器除了實現(xiàn)與主機之間的數(shù)據(jù)/命令傳輸外，還需要根據(jù)主機的命令對閃存卡進行讀/寫/格式化操作，實現(xiàn)閃存卡邏輯扇區(qū)與物理扇區(qū)之間的轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)錯誤校正的操作。
根據(jù)各種閃存卡不同的規(guī)格與卡體結(jié)構(gòu)，本實用新型采用了多合一插卡槽技術(shù)，即多種閃存卡能夠共用一個插入槽口，但閃存卡各自的觸點仍然電連接于各自的接口控制電路。這樣的設(shè)計使得本實用新型閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器的外形結(jié)構(gòu)更加緊湊，輕巧易帶，使用方便，為閃存卡作為便攜式存儲器實現(xiàn)真正意義上的可移動存儲提供了技術(shù)支持。
由于本實用新型可以采用IDE接口，能夠支持微軟的NT操作系統(tǒng)，以實現(xiàn)相互之間的數(shù)據(jù)傳輸。
由于本實用新型可以通過其電源穩(wěn)壓電路直接接入電腦接口界面供應(yīng)的電源，如USB界面供應(yīng)電源，所以無須外接電源供應(yīng)器。這極大地方便了使用者，符合用戶的需求和促進技術(shù)進步的趨勢。


圖1為本實用新型的電路方框圖；圖2為本實用新型的軟件原理方框圖；圖3為本實用新型USB接口的通用硬件電路原理圖。
圖中標記列示如下1-微處理器；2-數(shù)據(jù)暫存器；3-各種閃存卡接口控制器；4-四合一插卡槽；5-二合一插卡槽；6-電源穩(wěn)壓電路；7-電腦通用接口；8-電腦通用接口控制器；9-閃存存儲器。
如圖1所示的電路結(jié)構(gòu)方框圖表明，本實用新型以微處理器1為核心，與微處理器1相連接的有數(shù)據(jù)暫存器2、各種閃存卡接口控制器3、電腦通用接口控制器8和含固件程序的閃存存儲器9，電腦通用接口控制器8連接有電腦通用接口7即PC標準接口，各種閃存卡接口控制器3連接有四合一插卡槽4和二合一插卡槽5，四合一插卡槽4相配于SM卡、MS卡、MMC卡和SD卡，二合一插卡槽5相配于CF卡和MD卡。另外，圖1中所示的電源穩(wěn)壓電路6用來將從電腦通用接口的接口界面獲得的5伏電源電壓調(diào)變成適合于閃存卡的3.3伏電壓。
結(jié)合圖2所示的本實用新型的軟件原理方框圖，將通過電腦與本實用新型對閃存卡具體實現(xiàn)讀寫功能的步驟詳述如下對閃存卡讀的操作步驟為上層操作系統(tǒng)接受用戶的讀命令；其命令格式為現(xiàn)今熟悉的磁盤操作命令；上層操作系統(tǒng)將所述讀命令發(fā)送給驅(qū)動程序(Driver)；驅(qū)動程序?qū)⒋疟P操作使用的讀命令轉(zhuǎn)換成驅(qū)動固件能理解并執(zhí)行的特定的讀操作指令，并傳送給底層操作系統(tǒng)；底層操作系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換后的特定的讀操作指令經(jīng)通用通道控制電路傳送給所述驅(qū)動固件；該驅(qū)動固件執(zhí)行讀操作，讀取相應(yīng)閃存卡存儲的數(shù)據(jù)，并將結(jié)果及狀態(tài)傳送回驅(qū)動程序。
對閃存卡寫操作步驟為
上層操作系統(tǒng)接受用戶的寫命令；其命令格式為現(xiàn)今熟悉的磁盤操作命令；上層操作系統(tǒng)將所述寫命令發(fā)送給驅(qū)動程序；驅(qū)動程序?qū)⒋疟P操作使用的寫命令轉(zhuǎn)換為驅(qū)動固件能理解并執(zhí)行的多個特定的操作指令，并逐個傳送給底層操作系統(tǒng)；底層操作系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換后的特定的操作指令經(jīng)通用通道控制電路傳送給所述驅(qū)動固件，由驅(qū)動固件將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)閃存卡的存儲區(qū)域，并將寫入后的結(jié)果與狀態(tài)經(jīng)固件控制程序(Firmware)傳送回驅(qū)動程序(DRIVER)。
具體電氣方面，如圖3所示的本實用新型的通用硬件電路原理圖，從該圖中可以看出，本實用新型支持CF卡、MD卡、SM卡、MS卡、MMC卡和SD卡的讀寫J1插槽支持CF卡和MD卡的讀寫操作；J2支持SM卡、MS卡、MMC卡、SD卡讀寫操作；U1為微處理控制CPU，內(nèi)置各種接口控制電路、固件，控制各種卡的讀寫；J3通用串行總線插槽，與主機連接；U2為直流電源轉(zhuǎn)換芯片。
對各種卡具體實現(xiàn)讀寫功能敘述如下U2為直流電源轉(zhuǎn)換器，通過J3第一腳從USB口接入5V電源，轉(zhuǎn)換成3.3V輸出，為U1及各種卡提供操作電源。
CF、MD卡本身是標準的ATAPI的接口，通過U1 62接腳CF CD來判定是否有卡插入，當偵測到有CF卡或MD卡插入，U1調(diào)用固件中相應(yīng)的程序，通過CF_D0～CF_D3線控制卡中的16個寄存器的讀寫狀態(tài)，最終用CF_D0～CF_D15來并行讀寫數(shù)據(jù)，并反饋讀寫信息。
SM卡內(nèi)因無控制芯片，為并行數(shù)據(jù)讀寫格式，通過U193腳來偵測卡的插入狀況，當有SM卡插入時，U1先通過SM_D0～SM_D7讀取存儲在SM的身份資料，包括容量、存儲結(jié)構(gòu)等，并調(diào)用固件相應(yīng)的控制程序，控制U1對SM進行讀寫操作。并通過U1第36腳高低電平，來實現(xiàn)SM的寫保護功能。
SD卡、MMC卡和MS卡為串行數(shù)據(jù)讀寫方式，當卡插入J2后，U1先通過取存儲在卡內(nèi)的身份資料，包括容量、存儲結(jié)構(gòu)等，并調(diào)用固件相應(yīng)的控制程序，控制U1對這些進行讀寫操作。U1第34腳MS_SCLK、第43腳SD_CLK送出時鐘信號，當時鐘電平有效時，進行數(shù)據(jù)的讀、寫、刪除操作。
以上所述，僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式。應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，基于本實用新型同樣的發(fā)明創(chuàng)造原理，還可以做出若干變型和改進，以及本技術(shù)方案在其他相似領(lǐng)域的應(yīng)用，但這些均落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，包括微處理器，與該微處理器相連接的數(shù)據(jù)暫存器、帶插接槽的電腦通用接口控制器、帶插卡槽的各種閃存卡接口控制器，以及電源穩(wěn)壓電路和固件存儲單元，其特征在于所述固件存儲單元內(nèi)設(shè)置有可通過USB/IDE/IEEE1394接口直接燒寫固件程序的閃存存儲器，該閃存存儲器與所述微處理器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，其特征在于所述閃存存儲器可內(nèi)置或者外接于所述微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，其特征在于所述各種閃存卡接口控制器的插卡槽為二合一插卡槽或四合一插卡槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，其特征在于所述各種閃存卡接口控制器的插卡槽為兩個，其一為二合一插卡槽，其二為四合一插卡槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，其特征在于所述二合一插卡槽相配于CF卡和MD卡，所述四合一插卡槽相配于SM卡、MS卡、MMC卡和SD卡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，其特征在于所述電腦通用接口控制器適配于USB接口、IEEE1394接口或IDE接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，其特征在于所述電腦通用接口控制器的插接槽與標準USB線、標準IEEE1394線或標準IDE線的接線端子相適配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中之一所述的閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，其特征在于所述電源穩(wěn)壓電路與所述電腦通用接口的接口界面供應(yīng)電源相匹配。
專利摘要本實用新型提供一種能夠?qū)Ω鞣N閃存卡的存儲數(shù)據(jù)進行讀寫控制的、并便于做到隨時升級或更新固件以保持向后兼容的閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器。技術(shù)方案為閃存卡數(shù)碼驅(qū)動器，包括微處理器和與該微處理器相連接的數(shù)據(jù)暫存器、帶插接槽的電腦通用接口控制器、帶插卡槽的閃存卡接口控制器，以及電源穩(wěn)壓電路和固件存儲單元，其特征在于所述固件存儲單元內(nèi)設(shè)置有可通過USB/IDE/IEEE1394接口直接燒寫固件程序的閃存存儲器，該閃存存儲器與所述微處理器相連接。本實用新型支持現(xiàn)有的多種電腦操作系統(tǒng)，能夠讀取現(xiàn)有的6種閃存卡，并能夠支持未來更大容量的閃存卡。
文檔編號G06F9/30GK2604723SQ0320465
公開日2004年2月25日 申請日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者何文, 林輝 申請人:北京金盛怡科技有限公司