具有讀卡器功能的usb移動存儲設備的製作方法

2023-05-13 02:01:56

專利名稱：具有讀卡器功能的usb移動存儲設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及數字存儲技術領域，尤其是涉及一種具有讀卡器功能的USB移 動存儲設備。
背景技術：
傳統的具有USB接口的FLASH存儲設備(USB Flash Drive,簡稱為UFD)， 是一個集成了 USB接口和NAND FLASH的器件。它具有體積小，重量輕，方便移 動和寫入等特點。在外形上，UFD的主體被封裝在塑料、橡皮或者金屬殼體中， 外露一個USB接口，可以直接連接到個人電腦(PC)上。不使用UFD時，通過 在USB接口外面罩一個可以取下的蓋子或者把USB接口縮回到殼體中來保護USB 接口。
UFD是基於FLASH存儲單元件的存儲設備，因此具有FLASH存儲單元件所具 備的優點。FLASH存儲單元件在一些惡劣的條件下，例如被浸入水中或酸性液體 中、被投入沸水、被冰凍後仍能保留記憶,所有保存在FLASH存儲單元件上的數 據仍可以被恢復出來。然而在這種情況下，其他的存儲設備，如光碟、磁碟或 者半導體移動存儲器件則完全被破壞，數據是不能被恢復的。因此UFD具有可 靠性高的優點。再者，UFD存儲密度高， 一個市場主流UFD的存儲量相當於多張 軟盤或光碟的存儲量。此外，UFD的能量消耗要遠遠低於可攜式硬碟。所以，與 其他現有的存儲器件相比(如軟盤、硬碟和光碟)，UFD具有體積小，速度快， 可靠性高，存放數據多，能量損耗小的優點。這些優點使UFD成為理想的移動 文件傳遞設備。從操作使用上來說，並且幾乎每臺PC和筆記本電腦都配備USB埠，可以通過計算機非常方便的訪問UFD。 UFD可以和硬碟同樣的方式被計算 機訪問，讀寫文件，並且不需要外加任何的驅動。
說明書附圖1和附圖2中所展示的是現有的單純UFD結構，它包括一個USB FLASH控制器1和一個FLASH存儲單元2。 USB FLASH控制器1管理著USB主機 (Host)和FLASH存儲單元2之間的數據交互。對於詳細框圖2來說，USB控制 器1包括USB接口 11， CPU 12， Flash接口 13。 USB控制器1 一端通過USB接 口 11和主機相連，另外一端通過Flash接口 13和FLASH存儲單元2相連。FLASH 存儲單元2可以是一個或多個串行或並行連接到一起的Flash存儲晶片。USB主 機向UFD寫入數據時，通過USB接口 11進來的數據在CPU 12控制管理下通過 Flash接口 13寫入到FLASH存儲單元2。相反的，USB主機從UFD讀出數據時， 根據主機的命令，CPU 12從相應的FLASH存儲單元2把數據取出並管理這些數 據通過USB接口 ll送到USB主機(Host)。

發明內容
本發明在傳統的li盤中嵌入了一個讀卡器電路，使其在具有傳統U盤基本 功能的同時，還具有讀卡器的功能，使用更方便靈活。根據加入的讀卡器模塊 所支持的存儲卡協議，可直接通過本發明把相應的存儲卡連到PC機的USB埠 。
本發明所述之具有讀卡器功能的USB移動存儲設備，可以以很多方式應用， 可以作為一個單獨的器件，也可以作為一個系統或者是作為系統的一部分應用。 作為一個應用的整體，該存儲設備包括USB接口的Flash存儲模塊(UFD模塊) 和讀卡器模塊。UFD模塊包括USB接口， USB控制器，邏輯控制電路，協議轉換 電路和FLASH存儲單元。讀卡器包括USB接口， USB控制器，邏輯控制電路和存 儲卡接口。這裡，UFD模塊完成傳統U盤功能，讀卡器模塊實現普通讀卡器功能。至於當前本發明當前是處於u盤還是讀卡器狀態，由邏輯控制電路來決定。
作為優選，所述的UFD模塊和讀卡器模塊。這兩個模塊都包括三個共同的 組成部分USB接口， USB控制器和邏輯控制電路。除此之外，UFD模塊還包括 協議轉換電路，FLASH存儲單元。讀卡器模塊的另外一個組成部分是存儲卡接口 。 USB接口一端接USB主機，另外一端與USB控制器相連。也就是說，邏輯控制電 路一端連接USB控制器，另外一端同時連接到協議轉換電路和存儲卡接口。連 接到協議轉換電路形成的通道UFD通道，連接到存儲卡接口的通道是讀卡器通 道。邏輯控制電路用來控制USB控制器選擇連通到UFD通道還是讀卡器通道。 如果選擇UFD通道，則UFD模塊中的另外兩個組成部分協議轉換電路，FLASH存 儲單元與USB控制器連通，這時本發明相當於一個USB存儲設備。相反，如果 邏輯控制電路選擇的是讀卡器通道，則讀卡器模塊中的另外一個組成部分存儲 卡接口與USB控制器連通，此時本發明相當於一個讀卡器，可以在存儲卡接口 上外接相應的存儲卡。
作為優選，所述的Flash存儲卡接口是SD/MMC， SD，醒C， SM， MS和CF，
或者自定義接口中的一種。
作為優選，所述的協議轉換電路可以是一個Flash接口，存儲卡控制器或
者自定義控制器中的一種。
作為優選，所述之具有讀卡器功能的USB移動存儲設備，其中USB接口， USB控制器，邏輯控制電路，協議轉換電路和存儲卡接口能被集成到一個集成電 路。同樣的，協議轉換電路和FLASH存儲單元能被集成到一個存儲卡中。這裡 的USB接口 ， USB控制器和邏輯控制電路可以是一個內部的USB讀寫器。
本發明所述之具有讀卡器功能的USB移動存儲設備，可以完全兼容傳統的U 盤，在USB接口端接收USB主機發送的USB標準的數據，並儲存於FLASH存儲單元中，完成了傳統U盤的功能。也可通過讀卡器模塊，把數據存儲在存儲卡 中，實現讀卡器的功能。


附圖l傳統UFD的結構框圖； 附圖2傳統UFD的結構詳附圖3本發明的結構詳附圖4本發明協議轉換電路34採用Flash接口 ，存儲卡接口 44採用MicroSD
卡接口具體實施方案的組成框圖； 附圖5本發明協議轉換電路34採用存儲卡控制器方案的組成框圖； 附圖6本發明協議轉換電路34採用CF存儲卡控制器，存儲卡接口 44採用
SD/MMC卡接口具體實施方案的組成框圖； 附圖7本發明協議轉換電路34採用自定義卡控制器，存儲卡接口 44採用
MS卡接口具體實施方案的組成框圖； 附圖8本發明除FLASH存儲單元所有電路集成到一個晶片的示意圖； 附圖9本發明採用兩個晶片存儲卡+讀卡器實現的原理框圖； 附圖10本發明採用兩個晶片實現的舉例SD存儲卡+CF讀卡器實現框圖。
具體實施例方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。 實施例
圖3給出了本發明的結構框圖。具有讀卡器功能的USB移動存儲設備包括 USB接口31， USB控制器32和邏輯控制電路33，協議轉換電路34， FLASH存儲單元2和存儲卡接口44。從功能上說，USB接口31， USB控制器32和邏輯控制 電路33，協議轉換電路34， FLASH存儲單元2這幾個模塊組合在一起實現U盤 的功能，在本發明中稱之為UFD模塊3。相應的USB接口31， USB控制器32和 邏輯控制電路33和存儲卡接口 44實現了讀卡器功能，這裡稱之為讀卡器模塊4。 通過邏輯控制電路33選擇UFD通道35還是讀卡器通道45來決定本發明當前的 狀態。
本發明連到計算機時，計算機會識別出兩個可移動存儲設備。不失一般性， 假如顯示的是存儲設備E和存儲設備F，這裡的存儲設備E就是USB接口的FLASH 存儲單元，而存儲設備F是讀卡器上外接的存儲卡。這時如果USB接口的FLASH 存儲單元處於工作狀態，邏輯控制電路33把數據總線連到協議轉換電路34。同 理，如果是讀卡器處於工作狀態，數據總線在邏輯控制電路33控制下連到存儲 卡接口 44。在一個時刻，USB接口的FLASH存儲單元和讀卡器只能有一個處於 工作狀態。讀卡器可以是支持外接SD,麗C， MicroSD， MiniSD， CF或者其他標 準存儲卡的任一種。
實際應用時，協議轉換電路協議轉換電路34可以是Flash接口或者存儲卡 控制器，存儲卡接口 44可以是SD/畫C， SD，醒C， SM， MS和CF，或者自定義接 口中的一種，並且不限與此。
圖4給出了本發明協議轉換電路34採用Flash接口，存儲卡接口 44採用 MicroSD卡接口實施方案的組成框圖。此設備包括USB接口 31， USB控制器32， 邏輯控制電路33和Flash接口， FLASH存儲單元2和MicroSD存儲卡接口 44。 Flash接口建立了邏輯控制電路33到FLASH存儲單元2之間的通信。MicroSD 存儲卡接口負責USB控制器32與MicroSD存儲卡的數據交1T，這裡讀卡器通道 45也就是MicroSD存儲卡通道。實際應用時，邏輯控制電路33控制選擇是USB移動存儲器通道35還是 MicroSD存儲卡通道工作。如果是USB移動存儲器通道35處於工作狀態，邏輯 控制電路33切斷與MicroSD存儲卡通道的連接，使Flash接口連到USB控制器 32。如果MicroSD存儲卡處於工作狀態，則相反，邏輯控制電路33切斷與USB 移動存儲器通道35的連接，使MicroSD卡接口連到USB控制器32。當本發明連 接到計算機時，計算機的窗口上顯示的是兩個可移動存儲設備。 一個是USB移 動存儲器， 一個是MicroSD存儲卡。但是在同一時刻，主機只能訪問USB移動 存儲器和MicroSD存儲卡中的任何一個，卻不能同時訪問他們。
當用戶需要把數據寫入USB移動存儲器時，首先，USB主機發送寫入命令， USB接口31負責分析解釋寫入命令。然後，USB控制器32發送相應的控制信號 給邏輯控制電路33，接著，由邏輯控制電路33關閉MicroSD存儲卡通道並且把 Flash接口連通到USB控制器32。在USB接口 31分析解釋此寫入命令後，它會 繼續把數據傳送給USB控制器32。最後USB控制器32通過Flash接口把數據傳 送給FLASH存儲單元2。
當用戶需要把數據從USB移動存儲器讀出時，首先USB主機發送讀出命令， USB接口31負責分析解釋此讀出命令。然後，USB控制器32發送相應的信號給 邏輯控制電路33，接著，由邏輯控制電路33關閉MicroSD存儲卡通道並且把 Flash接口連通到USB控制器32。最後USB控制器32通過Flash接口從FLASH 存儲單元2中讀出數據並把數據通過USB接口 31解析後傳送給USB主機。
當用戶需要把數據寫入MicroSD存儲卡時，首先，USB主機發送寫入命令給， USB接口 31負責分析解釋此寫入命令。然後，USB控制器32發送相應的信號給 邏輯控制電33，接著，由邏輯控制電路33關閉UFD通道35並且把MicroSD存 儲卡接口連通到USB控制器32。如果這裡沒有連接一個真實的MicroSD存儲卡，USB控制器424就會通知USB主機。如果外接了一個MicroSD存儲卡，USB接口 31為USB控制器32解析數據。最後USB控制器32通過MicroSD存儲卡接口把 數據傳送給MicroSD存儲卡。
當用戶需要把數據從MicroSD存儲卡讀出時，USB主機發送讀出命令，USB 接口 31負責解析此讀出命令。然後，USB控制器32發送信號給邏輯控制電路 33,接著，由邏輯控制電路33關閉UFD通道35並且把MicroSD存儲卡接口連 通到USB控制器32。如果這裡沒有連接一個真實的MicroSD存儲卡，USB控制 器32就會通知USB主機。如果外接一個MicroSD存儲卡，USB控制器32通過 MicroSD存儲卡接口從MicroSD存儲卡中讀出數據並通過USB接口 31把數據傳 給USB主機。
圖5給出了本發明的另一種應用框圖，其中協議轉換電路34採用存儲卡控 制器。當UFD模塊3處於工作狀態，邏輯控制電路33切斷與讀卡器通道45的 連接，使存儲卡控制器連到USB控制器32。存儲卡控制器是USB控制器32和 FLASH存儲單元2的連接橋梁。
類似的，圖6給出了本發明的協議轉換電路34採用CF存儲卡控制器，存 儲卡接口 44採用SDMMC卡接口實施方案的組成框圖。圖7給出的是協議轉換 電路34採用自定義卡控制器，存儲卡接口 44採用MS卡接口實施方案的組成框 圖。並且協議轉換電路34並不限於採用Flash接口， CF存儲卡控制器或者自定 義的存儲卡控制器，存儲卡接口 44也不限於採用MicroSD卡接口， SD/醒C卡接 口或者MS卡接口。
圖8給出的是本發明除FLASH存儲單元所有電路集成到一個晶片的示意圖。 如圖8所示，USB接口31， USB控制器32，邏輯控制電路33，存儲卡控制器和 存儲卡接口 44被集成到一個集成電路。這裡的存儲卡控制器實現的是協議轉換電路34功能。邏輯控制電路33控制選擇UFD通道35還是讀卡器通道45。
圖9給出的是本發明由兩個晶片實現時的實施框圖。其中的一個晶片包括 USB接口31， USB控制器32，邏輯控制電路33和存儲卡接口 44。另一個晶片是 存儲卡控制器。存儲卡控制器和FLASH存儲單元2組成了一個內部的存儲卡電 路。圖9具體應用舉例如圖IO所示，本發明由CF讀卡器電路和SD存儲卡組成。 這裡的存儲卡接口 44採用的是CF卡接口。並且，協議轉換電路34不限於SD 存儲卡控制器，存儲卡接口44也不限於CF接口。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬 技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採 用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定 義的範圍。
儘管本文較多地使用了 USB主機、USB FLASH控制器1、 USB接口 11， CPU 12， Flash接口 13、 FLASH存儲單元2、 UFD模塊3、 USB控制器32、邏輯控制電路 33、協議轉換電路34、 UFD通道35、存儲卡接口 44和讀卡器通道45等術語， 但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和 解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違 背的。
權利要求
1.一種具有讀卡器功能的USB移動存儲設備包括USB接口的Flash存儲模塊，即UFD模塊(3)和讀卡器模塊(4)。其特徵在於，UFD模塊(3)和讀卡器模塊(4)都可通過USB接口和USB主機相連，UFD模塊(3)可作為普通的U盤使用，讀卡器模塊(4)另外一端可接相應的存儲卡。所以本設備在具有傳統U盤基本功能的同時，還具有讀卡器的功能。
2. 根據權利要求1所述的具有讀卡器功能的USB移動存儲設備，其特徵在 於，所述的UFD模塊(3)和讀卡器模塊(4)共同包括USB接口 (31)， USB控 制器(32)和邏輯控制電路(33)，除了這三個組成電路，UFD模塊(3)還包括 協議轉換電路(34), FLASH存儲單元(2)。讀卡器模塊(4)則還包括存儲卡接 口 (44)。
3. 根據權利要求書2中所述的UFD模塊(3)和讀卡器模塊(4)，其中的邏 輯控制電路(33) —端連接USB控制器(32)，另外一端同時連接到協議轉換電 路(34)和存儲卡接口 (44)。連接到協議轉換電路(34)形成的通道是UFD通 道(35)，連接到存儲卡接口 (44)的通道是讀卡器通道(45)。邏輯控制電路(33)用來控制USB控制器(32)選擇連通到UFD通道(35)還是讀卡器通道 (45)。
4. 根據權利要求書2中所述的讀卡器模塊(4)，其中的存儲卡接口 (44)， 可以是SD/醒C， SD，腿C， SM， MS和CF，或者自定義接口中的一種。
5. 根據權利要求書2中所述的UFD模塊(3)，其中的協議轉換電路(44) 可以是一個Flash接口 ，存儲卡控制器或者自定義控制器中的一種。
6. 根據權利要求書2中所述的UFD模塊(3)和讀卡器模塊(4)，其中USB 接口 (31)， USB控制器(32)，邏輯控制電路(33)，協議轉換電路(34)和存 儲卡接口 (44)能被集成到一個集成電路中。
7. 根據權力要求書2中所述的UFD模塊(3)，其中協議轉換電路(34)和 FLASH存儲單元(2)能被集成到一個存儲卡中。
8. 根據權利要求書2中所述的UFD模塊(3)，其中USB接口 (31)， USB控 制器(32)和邏輯控制電路(33)可以是一個內部的USB讀寫器。
全文摘要
本發明公開了一種具有讀卡器功能的USB移動存儲設備，該設備在具有傳統U盤基本功能的同時，還具有讀卡器的功能。根據其內部讀卡器模塊所支持的存儲卡協議，可直接通過本發明把相應的存儲卡連到USB埠。該存儲設備包括UFD模塊和讀卡器模塊。UFD模塊包括USB接口，USB控制器，邏輯控制電路，協議轉換電路和Flash存儲單元。讀卡器包括USB接口，USB控制器，邏輯控制電路和存儲卡接口。UFD模塊完成傳統U盤功能，讀卡器模塊實現普通讀卡器功能。當前本發明當前是處於U盤還是讀卡器狀態，由邏輯控制電路來決定。
文檔編號G06F3/06GK101609711SQ20081006250
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月19日 優先權日2008年6月19日
發明者徐建輝, 樊凌雁 申請人:泰崴科技(杭州)有限公司