使用差動信號來提高多媒體卡的傳送速率的方法
2023-09-20 01:15:20 1
專利名稱：使用差動信號來提高多媒體卡的傳送速率的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於提高多媒體卡(MMC)的數據傳送速率的裝置，並且特別涉及一種通過給傳統MMC添加使用差動信號的新數據傳送信道來提高數據傳送速率的方法和裝置。
背景技術：
已經上市銷售的有各種小型終端，這些小型終端符合以下趨勢隨著超大規模集成電路(VLSI)和計算技術的發展，所有產品將被小型化。這裡提到的終端指的是個人數字助理(PDA)和手持個人計算機(HPC)。因此，由於終端尺寸小，所以可以連接到這樣的終端的接口系統在尺寸上也逐漸減小。按照這個趨勢，正在開發各種小型卡。這些卡的典型是多媒體卡(以下，簡稱為「MMC」)。首先，將簡要討論MMC。西門子AG和SanDisk公司在1997年5月開始開發一種被稱為MMC的新的數據存儲介質。MMC的特徵在於小型數據存儲介質、大容量、可應用於便攜終端等、和電池的有效利用以及用於便攜終端的廉價和簡單接口。
圖1是示出了傳統多媒體卡和插座的外觀和各個端子的框圖。
MMC 100是具有7個端子排列的存儲卡DAT端子16、CLK端子14、CMD端子11、VDD端子13、VSS端子12、VSS2端子15、和保留端子10。此外，MMC插座110具有與MMC 100的相對應的端子排列。
DAT端子16是用於傳送數據的單端(single-ended)信號的端子，而CLK端子14是用於從主控制器(圖2中的120)接收用於MMC的操作的時鐘(以下，稱為「MCLK」)的端子。CMD端子11是用於從主控制器接收控制命令的端子。該控制命令包括，例如，與MMC的控制有關的命令，諸如數據讀和數據寫命令。VDD端子13是用於提供DC電壓的端子，而VSS端子12和VSS2端子15是用作DC電壓的地的端子。保留端子10是所準備的保留端子，以便用戶可以單獨定義和使用該保留端子。
圖2是示出了用於在傳統多媒體卡和主控制器之間發送/接收數據的配置的框圖。
主控制器120是MMC的控制器，其識別n個MMC 100和管理控制命令傳送、數據傳送等。
當主控制器120經CMD線2將有關命令發送到MMC 100時，已經接收該命令的MMC 100經CMD線2發送有關響應。在經CMD線2已經執行上述有關控制過程之後，在主控制器120和MMC 100之間經DAT線7發送和接收有關數據。
也就是說，在傳統MMC 100從主控制器120接收數據和向主控制器120發送數據時，使用DAT線7。此時，通過單端信號，即以串行方式經單線發送的信號，來傳送數據。由於這種情況的傳送速率理論上限於幾十Mbps(傳送速率的當前極限是大約50Mbps)，所以，難以將傳統MMC用於大於100Mbps的高速傳送中。
發明內容
為了解決上述問題而構思了本發明。本發明的一個目的是提供一種通過彌補由於在傳統多媒體卡中使用單端信號而造成的問題來實現高傳送速率的方法。
本發明的另一個目的是通過添加除現有數據信道之外的、使用具有低電壓的差動信號的數據信道，將數據傳送速率提高到幾百Mbps或更高。
本發明的再一個目的是在實現本發明的同時，保持與傳統MMC的兼容性。
根據用於實現上述目的的本發明的一個方面，提供了一種方法，其用於當在多媒體卡和用於控制該多媒體卡的主控制器之間發送和接收數據時，使用差動信號來提高多媒體卡的傳送速率，包括第一步驟，用於確定該主控制器是否是用於高速多媒體卡的主控制器；第二步驟，用於確定該多媒體卡是否是高速多媒體卡；第三步驟，用於如果該主控制器是用於高速多媒體卡的主控制器且該多媒體卡是高速多媒體卡，則使用VDAT信道傳送數據；和第四步驟，用於在其他情況下使用DAT信道傳送數據。
根據本發明的另一個方面，提供了一種主控制器，用於控制包括多媒體卡和主控制器的系統中的多媒體卡，以在其間發送和接收數據，其中該多媒體卡配備有能夠使用傳統多媒體卡的保留端子和新添加的端子來傳送差動信號的VDAT信道，並且主控制器包括用於使用所配備的信道的數據信道選擇單元。
根據本發明的再一個方面，提供了一種在包括多媒體卡和主控制器的系統中的多媒體卡，該主控制器用於控制多媒體卡，以在其間發送和接收數據，其中該多媒體卡配備有能夠使用傳統多媒體卡的保留端子和新添加的端子傳送差動信號的VDAT信道，並且主控制器包括用於使用所配備的信道的數據信道選擇單元。
通過下面結合附圖給出的對示例實施例的描述，本發明的上述和其他目的和特點將變得更清楚，其中圖1是示出了傳統多媒體卡和插座的外觀和各個端子的框圖；圖2是示出了用於在傳統多媒體卡和主控制器之間發送/接收數據的配置的框圖；圖3說明了差動信號和與其相對應的單端等效信號的波形；圖4是示出了根據本發明的實施例的、使用差動信號實現的HS-MMC和用於該HS-MMC的插座的外觀和各個端子的框圖；圖5是說明根據本發明的實施例的、用於在HS-MMC和HS-MMC主控制器之間發送/接收數據的配置的框圖；圖6是說明存在於HS-MMC主控制器中的數據信道選擇單元的內部配置的框圖；和圖7是說明根據本發明的實施例的整個操作的流程圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖來詳細說明本發明的示例實施例。
圖3說明了差動信號和與其相對應的單端等效信號的波形。V+和V-象鞦韆一樣電波動，其中如果V+大於V-，就將其定義為正，而如果V+小於V-，就將其定義為負。如圖3所示，當計算信號波形中V+和V-之間的差值並且獲得與該差值等同的單端信號的信號值時，信號值最大在0V至5V的範圍內變化。因此，使用差動信號，能夠通過調整參考電壓來容易地識別弱信號。此外，對外部電磁幹擾變得不敏感。從而增加了信號識別的可靠性。
通過使用上述差動信號來提高傳送速率的典型例子是通用串行總線(USB)。就其傳送速率而言，USB優於傳統串行總線。
圖4是示出了根據本發明的實施例的、使用差動信號實現的HS-MMC和用於該HS-MMC的插座的外觀和各個端子的框圖。本發明的實施例具有以下配置。
首先說明用於高速MMC(以下，稱為「HS-MMC」)200的端子的配置。HS-MMC使用在傳統MMC卡(圖1中的100)中保留的端子10和新添加的端子9。使用端子10和新添加的端子9來配置使用VDAT+端子10和VDAT-端子9之間的差動信號的新數據總線信道(以下，稱之為「VDAT信道」)。
下面，對於用於HS-MMC的插座210的配置，其被配置成使用保留端子1和添加的新端子0，以便將上述端子與在HS-MMC中修改和添加的VDAT+端子10和VDAT-端子9彼此連接。
圖5是說明根據本發明的實施例的、用於在HS-MMC和HS-MMC主控制器之間發送/接收數據的配置的框圖。
將數據信道選擇單元221添加到HS-MMC主控制器220，以便使用數據總線信道，其是通過與傳統主控制器120相比新添加的VDAT-端子0和VDAT+端子1配置的。信道選擇單元221與每個容納HS-MMC的插座210的DAT端子7、VDAT+端子1和VDAT-端子0相連。在圖5中，儘管未示出，CLK端子5還與信道選擇單元221和插座210相連。此外，省略了對其它VDD、VSS、和VSS2端子4、3和6的說明，原因在於它們通常是用於DC電源電壓或地的端子。
圖6是說明存在於HS-MMC主控制器中的數據信道選擇單元的內部配置的框圖。
如果將MMC(圖4中的200)插入到插座(圖4中的210)中，則主控制器220初始化所插入的MMC 200，並在調用MMC 200的狀態的同時，確定用於與MMC通信的數據信道。這裡，當確定了DAT信道(圖4中的7)和VDAT信道(圖4中的1和0)之一時，控制邏輯模塊222激活DAT_enable信號和VDAT_Enable信號之一。然後，物理(physically)激活DAT線7和VDAT+/-線1和0之一。
此外，數據發送/接收單元233可以包括第一串行化器225、第一解串器226、第二串行化器227、第二解串器228、第一驅動器229、第一接收器230、第二驅動器231和第二接收器232。下面在相關部分描述各個部件。
同時，將從主控制器220接收的系統時鐘(SCLK)經控制邏輯模塊222傳送到時鐘發生單元224。時鐘發生單元224使用所傳送的SCLK，來產生要在MMC中使用的時鐘，即MCLK，並經CLK線5將MCLK發送到MMC 200。此外，時鐘邏輯模塊222給第一串行化器225和第一解串器226提供MCLK，並給第二串行化器227和第二解串器228提供具有MCLK乘32大小的時鐘。
就激活DAT信道7時的輸出而言，經第一串行化器225和第一驅動器229將控制邏輯模塊222的32位緩衝器223中的數據與MCLK同步，並隨後將其傳送到MMC。同時，對於輸入，經第一接收器230和第一解串器226將所接收的1位串行數據與MCLK同步。然後，只要MCLK變成32倍時鐘，就將累計的32位數據傳送給緩衝器223。
就激活VDAT信道1和0的輸出而言，經第二串行化器227和第二驅動器231將控制邏輯模塊222的32位緩衝器223中的數據與MCLK×32同步，並隨後將其傳送到MMC。同時，對於輸入，經第二接收器232和第二解串器228將所接收的1位串行數據與MCLK×32同步。然後，只要MCLK變成1倍時鐘，就將累計的32位數據傳送給緩衝器223。
因此，在從HS-MMC主控制器220到HS-MMC 200的輸出和從HS-MMC200到HS-MMC主控制器220的輸入兩種情況下，VDAT信道1和0基於同一MCLK，可以發送與通過DAT信道7的數據的32倍一樣大的數據。
儘管由於32位的緩衝器而可以將數據傳送速率提高32倍，但是32位僅僅是說明性的，並且在MMC 200可以接受的範圍內，可以自由地使用其他位數。因此，儘管使用單端信號的現有DAT信道7不受緩衝器223的位數增加的影響，但是使用2線的VDAT信道1和0的速率仍提高了緩衝器223的位數倍。
根據本發明的HS-MMC 200和HS-MMC主控制器220不必彼此相連以執行其操作。本發明用這樣的方式提供了兼容性HS-MMC 200可以通過到傳統MMC主控制器120的連接進行操作，或者傳統MMC 100可以通過到HS-MMC主控制器220的連接進行操作。
在這點上，本發明根據下列4種情況以不同方式操作。
第一種情況是主機是HS-MMC主控制器220且卡也是HS-MMC 200的情況。當卡200被首次插入插座210中時，主控制器220向卡200發送CMD9以請求卡專用數據(以下，稱為「CSD」)。此時，在CMD9中的參數的[15:0]填充位上載有指示HS-MMC主控制器220的信息，並且隨後將其發送給卡。CMD9的結構和使用在MMC標準規範中定義。
接收到CMD9的卡200將主控制器220識別為HS-MMC主控制器。此外，卡200向主控制器220發送CSD寄存器的內容，其中指示HS-MMC 200的信息被設置在CSD寄存器的保留位中，並且隨後將其發送給主控制器。然後，接收到該內容的主控制器220將卡200識別為HS-MMC，並以較高傳送速率經VDAT+數據信道1和VDAT-數據信道0傳送數據。
第二種情況是主機是HS-MMC主控制器220而卡是傳統MMC 100的情況。當卡100被插入插座210時，主控制器220向卡100發送CMD9以請求CSD。此時，在CMD9中的參數的[15:0]填充位上載有指示HS-MMC主機的信息，並且隨後將其發送給卡。然後，由於卡本身是MMC，所以接收到CMD9的卡100忽略該信息，並將主機220識別為MMC主機。此外，卡100給主機控制器220發送CSD寄存器的內容。此時，由於在CSD寄存器的保留位上載有無價值信息(垃圾值)，所以讀取該信息的主控制器220將該卡100識別為MMC，並經DAT數據信道7發送數據。
第三種情況是主機是傳統MMC主控制器120而卡是HS-MMC 200的情況。如果卡200被插入插座210，主控制器120向卡200發送CMD9以請求CSD。由於在CMD9中的參數的[15:0]填充位中沒有指示HS-MMC主機的信息，所以接收到該CMD9的卡200將主控制器120識別為MMC主控制器。此外，卡200向主控制器120發送CSD寄存器的內容。此時，儘管在CSD寄存器的保留位中設置了指示HS-MMC 200的信息並且隨後將其發送給主控制器，但是由於主控制器是MMC主控制器，所以讀取該信息的主控制器120忽略它，並將卡200識別為MMC。因此，經DAT數據信道7發送數據。
第四種情況是主機是傳統MMC主控制器120且卡也是MMC 200的情況。當卡100被插入插座210，主控制器120向卡100發送CMD9以請求CSD。接收到該CMD9的卡100將主控制器120識別為MMC主控制器。此外，卡100向主控制器120發送CSD寄存器的內容。然後，讀取該內容的主控制器120將該卡100識別為MMC，並經DAT數據信道7發送數據。
圖7是說明根據本發明的整個操作的流程圖。
首先，當用戶將卡插入插座(S700)時，主控制器將CMD9發送給卡以請求CSD(S710)。如果在CMS9中的參數的[15:0]填充位中有指示主控制器的信息，則其通知了該主控制器是HS-MMC主控制器。相反，如果其中沒有指示主控制器的信息，則其通知了該主控制器是傳統MMC主控制器。如果主控制器不是HS-MMC主控制器(S720)，則主控制器從卡接收CSD寄存器的內容(S731)，並經一般的DAT信道傳送數據(S760)。但是，如果主控制器是HS-MMC主控制器(S720)，主控制器從卡接收CSD寄存器的內容(S730)，並確定是否在CSD寄存器的保留位中設置了指示HS-MMC的信息，即，該卡是否是HS-MMC(S740)。如果該卡是HS-MMC，則經VDAT信道傳送數據(S750)，反之，如果該卡是傳統MMC，則經一般DAT信道傳送數據(S760)。
由於使用VDAT信道或一般DAT信道傳送數據的過程已經參照圖5和6描述了，將省略對其的重複描述。
根據本發明，通過添加使用具有低電壓的差動信號的新數據傳送信道，可以在理論上將MMC的傳送速率提高到500Mbps。
而且，根據本發明，通過在按原樣保持傳統MMC的現有數據信道的同時添加新數據信道，可以保持與傳統MMC的兼容性。
儘管參照附圖已經描述本發明的實施例，但是本領域的技術人員應該明白在不修改或改變本發明的技術精神和實質特徵的情況下，可以以其它特定形式來實現本發明。因此，應當明白前述實施例在所有方面上都不是限制性的，而是說明性的。本發明的範圍由所附權利要求書來限定，並且根據本發明的精神和範圍及其等同物而做出的所有變化或修改應被解釋為屬於本
權利要求
1.一種當在多媒體卡和用於控制該多媒體卡的主控制器之間發送和接收數據時使用差動信號來提高多媒體卡的傳送速率的方法，包括第一步驟，用於確定該主控制器是否是用於高速多媒體卡的主控制器；第二步驟，用於確定該多媒體卡是否是高速多媒體卡；第三步驟，用於如果該主控制器是用於高速多媒體卡的主控制器且該多媒體卡是高速多媒體卡，則使用新數據總線(VDAT)信道傳送數據；和第四步驟，用於如果該主控制器不是用於高速多媒體卡的主控制器，或者如果該多媒體卡不是高速多媒體卡，則使用數據總線(DAT)信道傳送數據。
2.如權利要求1所述的方法，其中該高速多媒體卡配備有能夠使用傳統多媒體卡的保留端子和新添加的端子傳送差動信號的VDAT信道。
3.如權利要求1所述的方法，其中用於高速多媒體卡的該主控制器配備有能夠使用傳統多媒體卡的保留端子和新添加的端子傳送差動信號的VDAT信道，並且包括用於使用所配備的信道的數據信道選擇單元。
4.如權利要求2所述的方法，其中該數據信道選擇單元包括控制邏輯模塊，用於接收來自主控制器的系統時鐘，將該系統時鐘發送給時鐘發生單元，並激活DAT_enable信號和VDAT_enable信號之一；時鐘發生單元，用於使用從該控制邏輯模塊接收的該系統時鐘來產生多媒體卡(MMC)時鐘，將該MMC時鐘發送給該多媒體卡，並在DAT_enable狀態下將該MMC時鐘提供給數據發送/接收單元，或者在VDAT_enable狀態下將通過使該MMC時鐘乘以預定倍數而獲得的時鐘提供給數據發送/接收單元；和數據發送/接收單元，用於通過將數據與從該時鐘發生單元接收的時鐘同步，經該DAT信道或該VDAT信道發送/接收存在於該控制邏輯模塊的緩衝器中的所述數據。
5.如權利要求1所述的方法，其中該第一步驟包括步驟通過模式命令(CMD9)作出確定該主控制器給該多媒體卡發送對於卡專用數據(CSD)的請求。
6.如權利要求5所述的方法，其中基於在該CMD9中的參數的[15:0]填充位中是否存在指示用於該高速多媒體卡的該主控制器的信息，來執行所述通過該CMD9作出確定的步驟。
7.如權利要求1所述的方法，其中該第二步驟包括步驟通過該CSD寄存器的內容作出確定該多媒體卡響應於從該主控制器接收的請求進行發送。
8.如權利要求7所述的方法，其中基於在該CSD寄存器的保留位中是否存在指示該高速多媒體卡的信息，來執行所述通過該CSD寄存器的內容作出確定的步驟。
9.一種在包括多媒體卡和主控制器的系統中控制多媒體卡以在其間發送和接收數據的主控制器，其中該多媒體卡配備有能夠使用傳統多媒體卡的保留端子和新添加的端子傳送差動信號的VDAT信道；和該主控制器包括用於使用所配備的信道的數據信道選擇單元。
10.如權利要求9所述的主控制器，其中該信道選擇單元包括控制邏輯模塊，用於接收來自主控制器的系統時鐘，將該系統時鐘發送給時鐘發生單元，並激活DAT_enable信號和VDAT_enable信號之一；時鐘發生單元，用於使用從該控制邏輯模塊接收的該系統時鐘來產生MMC時鐘，將該MMC時鐘發送給該多媒體卡，並在DAT_enable狀態下將該MMC時鐘提供給數據發送/接收單元，或者在VDAT_enable狀態下將通過將該MMC時鐘乘以預定倍數而獲得的時鐘提供給數據發送/接收單元；和數據發送/接收單元，用於通過將數據與從該時鐘發生單元接收的時鐘同步，經該DAT信道或該VDAT信道發送/接收存在於該控制邏輯模塊的緩衝器中的所述數據。
11.如權利要求9所述的主控制器，其中該主控制器向該多媒體卡發送CMD9以請求卡專用數據，並且該CMD9包括在該CMD9中的參數的[15:0]填充位中的指示用於高速多媒體卡的主控制器的信息。
12.如權利要求9所述的主控制器，其中該多媒體卡響應於來自該主控制器的請求發送CSD寄存器的內容，並且指示高速多媒體卡的信息包括在該CSD寄存器的保留位中。
13.一種在包括多媒體卡和主控制器的系統中的多媒體卡，該主控制器用於控制多媒體卡，以在其間發送和接收數據，其中該多媒體卡配備有能夠使用傳統多媒體卡的保留端子和新添加的端子傳送差動信號的新數據總線(VDAT)信道；和該主控制器包括用於使用所配備的信道的數據信道選擇單元。
14.如權利要求13所述的多媒體卡，其中該數據信道選擇單元包括控制邏輯模塊，用於接收來自主控制器的系統時鐘，將該系統時鐘發送給時鐘發生單元，並激活數據總線(DAT)_enable信號和VDAT_enable信號之一；時鐘發生單元，用於使用從該控制邏輯模塊接收的該系統時鐘來產生多媒體卡(MMC)時鐘，將該MMC時鐘發送給該多媒體卡，並在DAT_enable狀態下將該MMC時鐘提供給數據發送/接收單元，或者在VDAT_enable狀態下將通過使該MMC時鐘乘以預定倍數而獲得的時鐘提供給數據發送/接收單元；和數據發送/接收單元，用於通過將數據與從該時鐘發生單元接收的時鐘同步，經該DAT信道或該VDAT信道發送/接收存在於該控制邏輯模塊的緩衝器中的所述數據。
15.如權利要求13所述的多媒體卡，其中該主控制器向該多媒體卡發送模式命令(CMD9)以請求卡專用數據(CSD)，並且該CMD9包括在該CMD9中的參數的[15:0]填充位中的指示用於高速多媒體卡的主控制器的信息。
16.如權利要求12所述的多媒體卡，其中該多媒體卡響應於來自該主控制器的請求發送CSD寄存器的內容，並且指示高速多媒體卡的信息包括在該CSD寄存器的保留位中。
全文摘要
提供了一種通過給傳統MMC添加使用差動信號的新數據傳送信道來提高數據傳送速率的方法和裝置。所述裝置為一種在包括多媒體卡和主控制器的系統中主控制器以及多媒體卡，其中主控制器控制多媒體卡以在其間發送和接收數據。該方法包括步驟確定該主控制器是否是用於高速多媒體卡的主控制器；確定該多媒體卡是否是高速多媒體卡；如果該主控制器是用於高速多媒體卡的主控制器且該多媒體卡是高速多媒體卡，則使用VDAT信道來傳送數據；和在其他情況下，使用DAT信道來傳送數據。用於控制多媒體卡的主控制器配備有能夠使用傳統多媒體卡的保留端子和新添加的端子傳送差動信號的VDAT信道，並且包括用於使用所配備的信道的數據信道選擇單元。
文檔編號H04L25/02GK1591378SQ200410057659
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月23日 優先權日2003年8月29日
發明者樸炯俊 申請人:三星電子株式會社