专利名称：无线智能硬盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子系统领域，更确切地说，涉及无线智能硬盘及与之配套的无线多媒体设备。
背景技术：
如今，便携式多媒体设备日趋风靡，它包括多媒体摄取设备和多媒体播放设备。其中，多媒体摄取设备将外界音/像信号转换为数码信号，包括数码相机、数码摄像机、数码录音笔等；多媒体播放设备将数码信号转换为音/像信号，包括MP3播放器、个人视频播放器(Personal Video Recorder)、微显视频播放器(microdisplay，详见后文)、便携式游戏机(如Gameboy)等；手机由于其功能的日趋强大，它可以认为是一种多媒体摄取/播放设备(如带摄像头并具有游戏功能的手机)。这些多媒体设备多采用快闪存储器等作为其存储体。快闪存储器容量有限(单芯容量～256MB)，它们能满足一个多媒体设备的存储要求已属勉强，更难以作为多个多媒体设备的存储平台。因此，现有的多媒体设备每个都与至少一专用存储器绑定。
最近，便携式硬盘的存储容量得到飞速提高2.5英寸硬盘容量达到80GB，1.8英寸达到20GB。20GB可以存储20小时MPEG4电影、或10000张5M像素的照片、或20000分钟MP3歌曲。如此大的存储容量使硬盘具有成为多媒体设备通用存储平台的潜力。由于一个硬盘就可以很容易地同时满足多个多媒体设备的存储要求，故不宜将硬盘和任何多媒体设备绑定。换言之，硬盘最好能与多媒体设备分离。
中国专利申请“智能硬盘(smart HDD，简称为sHDD)”(申请号02133943.0，申请日2002年10月22日)提出了一种智能硬盘8(图1)。该智能硬盘8具有一定“智力”，其自身能对存放在其中的文件进行管理；同时，它还能直接通过USB连线8w1与多媒体设备4(如数码相机4c、MP3播放器4p)交换数据。由于在数据交换过程中没有计算机介入，该硬盘和与之配套的多媒体设备具有良好的便携性。这种智能硬盘初步具备多媒体设备通用存储平台的功能。
该种智能硬盘8在与多媒体设备4进行数据交换时采用有线(8w1)的方式，需要用户介入，这会对用户导致一定程度的不便。同时，这种不便使两者之间(4和8)不能经常交换数据。为了存储在两次数据交换之间获取的(或所需)的数据，多媒体设备4仍需配备相当容量的快闪存储器，这对降低多媒体设备的成本不利。本发明提出了一种无线智能硬盘(wirelesssmart HDD，简称为wsHDD)，其与多媒体设备的数据交换不需用户介入，且与之配套的无线多媒体设备具有较低成本。
发明目的本发明的主要目的是提供一种可作为多种多媒体设备通用存储平台(UniversalMultimedia Storage Platform)的、且不需用户介入即能实现数据交换的便携式硬盘-无线智能硬盘。
本发明的另一目的是进一步降低多种与无线智能硬盘配套的多媒体设备的成本。
根据这些以及别的目的，本发明提供一种无线智能硬盘(wsHDD)及与之配套的无线多媒体设备。
发明内容
本发明提出了一种无线智能硬盘(wsHDD)，它可以通过无线方式与多媒体设备交换数据，且其自身能对存储在硬盘上的文件进行管理。无线智能硬盘以其超大的容量、合理的大小，将成为便携式多媒体设备理想的通用存储平台(Universal Multimedia Storage Platform)，它可以替代各种快闪存储器(如CF卡、Multimedia卡、Security卡、Memory Stick等)、摄像磁带(VHS、8mm、Hi8、MiniDV、MicroMV等)、光盘(CD、VCD、DVD)等，从而结束了现有多媒体设备纷乱的存储标准。
无线智能硬盘与无线多媒体设备交换数据是通过无线的方式。由于在使用过程中，无线智能硬盘与无线多媒体设备的距离很近(几米)，故该数据交换最好使用短距离的无线接口技术。短距离无线接口技术易于实现、能耗低、传输速度快、且成本低。两种可望在无线智能硬盘中使用的短距离无线接口技术为蓝牙(Bluetooth)和无线USB技术。
无线智能硬盘与无线多媒体设备之间的数据交换过程对用户“透明”，即不需用户介入，这能方便用户使用，并降低多媒体设备的成本。原因如下A、由于数据最终存在或来自智能硬盘上，多媒体设备中的存储器仅起到一缓冲区的作用，故它可以使用如DRAM等更便宜的易失性存储器，而非一定要像常规多媒体设备一样使用快闪等非易失性存储器；B、由于不需用户介入，硬盘和多媒体设备之间的数据传输可以频繁发生，故该缓冲区的大小(如10MB的DRAM，价格～1美元)可以远远小于常规多媒体设备中存储器的大小(如128MB的CF卡，价格～40美元)。即使加上无线数据接口单元(价格～3美元)，无线多媒体设备的成本仍将低于常规多媒体设备。
图1表示一种有线智能硬盘(sHDD)的使用模式，此时它正与一多媒体设备交换数据。
图2A是一种无线智能硬盘的外观示意图；图2B是该无线智能硬盘的俯视截面图(顶面板已被揭开)；图2C是该无线智能硬盘的正视截面图(正面板已被揭开)。
图3是该无线智能硬盘的一种电路功能框图。
图4A是该无线智能硬盘使用的一种无线数据接口单元；图4B是该无线智能硬盘使用的另一种无线数据接口单元。
图5A表示一种无线多媒体摄取设备-无线数码相机；图5B表示另一种无线多媒体摄取设备-无线数码摄像机；图5C是一种无线多媒体摄取设备的电路功能框图。
图6A表示一种无线多媒体播放设备-无线MP3播放器；图6BA和图6BB表示另一种无线多媒体播放设备-无线微显视频播放器图6BA为其外观示意图；图6BB为其侧视图；图6C是一种无线多媒体播放设备的电路功能框图。
图7A表示一种无线智能硬盘和无线多媒体摄取设备交换数据的流程图；图7B表示一种无线智能硬盘和无线多媒体播放设备交换数据的流程图。
图8A是一种“二合一”智能硬盘的电路功能框图；图8B为其数据接口单元的一种电路功能框图。
具体实施例方式
图2A是一种无线智能硬盘88的外观示意图。该无线智能硬盘88的长、宽、高分别为L、W、T。对1.8英寸无线智能硬盘(1.8”wsHDD)来说，其大小～80×60×10mm3，与较厚的信用卡大小类似，可装入钱包，重量为～80g，售价～150美元；对2.5英寸无线智能硬盘(2.5”wsHDD)来说，其大小～100×70×15mm3，与钱包大小类似，可装入衣袋，重量为～120g，售价～100美元。下面以1.8英寸无线智能硬盘为例，通过两个具体情形来说明无线智能硬盘的使用模式(usage model)。
情形1用户用一(无线)数码相机拍照。当相机中的缓冲区快满(或结束该拍照时段)时，相机自动将无线智能硬盘唤醒，并将相机缓冲区中存储的数据通过无线的方式传输到智能硬盘上。该传输过程可以做到不影响用户的连续拍照。无线智能硬盘装在钱包中，在任何时候不需取出，用户可能完全不察觉其存在。
情形2用户听一(无线)MP3播放器。当用户选择了一播放表后，MP3播放器自动将无线智能硬盘唤醒，并将至少部分该播放表的数据通过无线的方式从智能硬盘传输到播放器缓冲区中，然后进行播放。当播放器缓冲区中的数据快播放完时，MP3播放器再将无线智能硬盘唤醒，并将另一部分数据传输到缓冲区中进行播放。该传输过程可以做到不影响用户听音乐。无线智能硬盘装在钱包中，在任何时候不需取出，用户可能完全不察觉其存在。
图2B-图2C为无线智能硬盘两个方向的截面图。图2B是其俯视截面图(盒盖已被揭开)，它含有盒壳16s、硬盘磁头-盘片组件(head-disk assembly，简称为HDA)17中的盘片15p、转轴15r、磁头15h和磁头臂15a等。图2C是其正视截面图(正面板已被揭开)，它含有HDA 17、印刷电路版16b、集成电路芯片16c和电池16B。电池16B为硬盘及其电路提供电源，它可以如图2C置放于HDA 17的下方，也可以置放于HDA 17的侧面或正面。
图3是该无线智能硬盘88的一种电路功能框图，它包括微处理器单元18uP、固件单元18F、硬盘缓冲区单元18B、硬盘控制单元18C、侍服控制单元18S、读通道单元18R和无线数据接口单元28等，它们通过总线18bs进行通信。微处理器18uP和固件18F使该硬盘具有一定“智力”，其自身能对存放在其中的文件进行管理。硬盘缓冲区18B可以具有较大的容量，这样硬盘可以实现“间歇式存取”，即在读取数据时，可以一次性从硬盘中读出大量数据并存入缓冲区18B中，然后硬盘进入待命状态，缓冲区18B中的数据按需送出；在存储数据时，硬盘处于待命状态，只有当缓冲区18B中已存入大量数据后，才启动硬盘，一次性将缓冲区18B的数据存入硬盘。实施“间歇式存取”可以极大地降低硬盘能耗。“间歇式存取”的详情可参见中国专利申请“智能硬盘”(申请号200310120998.0，申请日2003年12月13日)。硬盘控制单元18C、侍服控制单元18S和读通道单元18R为熟悉硬盘专业的人士所熟知。无线数据接口单元28为智能硬盘提供与无线多媒体设备交换数据的通道。由于无线智能硬盘88和多媒体设备在使用中距离很近(几米)，无线数据接口单元28最好使用短距离的无线接口技术。短距离无线接口技术的优点包括易于实现、能耗低、传输速度快、成本低等。图4A和图4B提供了两个无线数据接口单元28的实施例，即蓝牙(Bluetooth)和无线USB技术。
蓝牙技术是一种短距离(＜～10米)、低功耗和低成本的无线技术，其传输速度分别为Bluetooth 1.1-0.7Mb/s；Bluetooth 1.2-0.7～2.1Mb/s；Bluetooth 2.0-3.8～11.4Mb/s。很明显，蓝牙技术，尤其是Bluetooth 2.0，适用于无线智能硬盘。图4A表示一种基于蓝牙技术的无线数据接口，它包括天线28A、蓝牙收发器28BT和连接管理单元/蓝牙控制器28BC等。天线28A、蓝牙收发器28BT对RF信号进行处理；连接管理单元/蓝牙控制器28BC负责通过总线18bs与无线智能硬盘88别的电路单元通信。采用蓝牙技术的无线数据接口单元28可以处在至少两种状态中，一为运行(active)状态；另一为待命(standby)状态(又称为sniff状态)。在运行状态，无线数据接口单元28进行数据传输；在待命状态，无线数据接口单元28处于低功耗状态，它只监听一无线“唤醒”信号；一旦它收到这个信号，无线数据接口单元28转换为运行状态。
无线USB技术是一种短距离、低功耗、低成本且高速(可达到～480Mb/s)的无线技术。图4B表示一种基于无线USB技术的无线数据接口，它包括天线28A、超宽带(UltraWideBand，简称为UWB)收发器28UT和无线USB控制器28UC等。在该实施例中，UWB被用作无线USB的PHY层。天线28A、超宽带收发器28UT对RF信号进行处理；无线USB控制器28UC负责通过总线18bs与无线智能硬盘88别的电路单元通信。类似地，无线USB也有至少两种状态运行状态和待命状态，并能通过一无线“唤醒”信号，将无线数据接口单元28从待命状态转换到运行状态。对于熟悉本专业的人士来说，现有的其它无线技术(如无线1394、HomeRF、Zigbee、WiFi、IFEE802.11、IEEE802.15等)和今后可能出现的无线技术也可以用在无线智能硬盘88中。
图5A-图6C表示多种与无线智能硬盘配套的无线多媒体设备。其中，图5A-图5C表示多种无线多媒体摄取设备38；图6A-图6C表示多种无线多媒体播放设备48。图5A中的无线数码相机38A和图5B中的无线数码摄像机38B均能以无线的方式与外界传输其所摄取的静止或运动图像，它们含有光具组38L、CCD 38C、图像压缩器38ED、多媒体摄取设备缓冲区38MB、无线数据接口单元38WI和天线38A等(图5C)。除无线数据接口外，其结构和工作原理与常规数码相机/数码摄像机类似。光具组38L和CCD 38C摄取静止或运动图像并将其转化为数码信号；然后图像压缩器38ED对该数码信号进行压缩形成多媒体文件；多媒体摄取设备缓冲区38MB暂时存储该多媒体文件，其目的和具体功能见图7A的说明。无线数据接口单元38WI为无线多媒体摄取设备和无线智能硬盘提供无线数据传输，它与无线智能硬盘使用互配的无线接口协议。对于熟悉本专业的人士来说，类似图5C中的电路功能框图也可以应用到其它多媒体摄取设备38中，如数码录音笔等。
图6A-图6C表示多种无线多媒体播放设备48。图6A为无线MP3播放器48A，它可以通过无线的方式从无线智能硬盘中接受要播放的MP3歌曲文件。图6BA和图6BB表示一种无线微显视频播放器48B图6BA为其外观示意图；图6BB为其侧视图。该微显视频播放器48B使用微显芯片(microdisplay) 54，并将其置放于一镜架53上。微显芯片54技术正日趋成熟(参见Wright等著，“Die-sized displays enable new applications”，SemiconductorInternational杂志，1998年9月)，其大小一般为～cm2。如使用适当光具组，微显芯片54在肉眼中形成的图像质量可以与电视比拟，甚至更好。当然，微显视频播放器48B还需要含有支持微显芯片54的其它单元53，其具体构成参见图6C。与常规的视频播放器(如LCD、CRT)相比，微显视频播放器48B大小适中、重量轻，很适合旅行时观看录相。这正如MP3播放器对音频播放产生的革命性影响一样，微显视频播放器将会对视频播放产生革命性的影响，其市场前景及其乐观。
图6C是一种无线多媒体播放设备48的电路功能框图。它含有均具有天线48A、无线数据接口单元48WI、多媒体播放设备缓冲区48MB、音/像解压器48ED、数模转换(DAC)单元48D等。除无线数据接口外，其结构和工作原理与常规MP3播放器/视频播放器类似。无线数据接口单元48WI为无线多媒体播放设备和无线智能硬盘提供无线数据/指令传输，它与无线智能硬盘使用互配的无线传输协议。多媒体播放设备缓冲区48MB暂时存储通过无线数据接口单元48WI传递来的多媒体文件，其目的和具体功能见图7B的说明；然后音/像解压器48ED对该数码信号进行解压缩；解压缩后的信号通过DAC 48D被转化为模拟信号如是模拟音频信号，则送到耳机52；如是模拟视频信号，则送到微显芯片54中。对于熟悉本专业的人士来说，图6C中的电路功能框图也可以应用到其它多媒体播放设备48中，如个人视频播放器(PVR)、便携式游戏机等。
图7A表示一种无线智能硬盘和无线多媒体摄取设备交换数据的流程图。在此将该图与图3和图5A-图5C结合起来说明。该实施例采用了“间歇式存储”方式，其具体实施如下首先，启动多媒体摄取设备38并使其进入待命状态(步骤102)。然后，摄取多媒体信息并将其存储于多媒体摄取缓冲区38MB中(步骤104)。这时，多媒体设备38要做一次判断(步骤106)，如果1、缓冲区38MB中存储的信息量达到了一预设置38PV；或，2、多媒体设备38被关闭或进入待命状态，中任一条件得到满足，则用一无线“唤醒”信号28WS将无线智能硬盘88唤醒，将其由待命状态转入运行状态(注意在步骤102、104时，无线多媒体设备中的无线数据接口和无线智能硬盘均处于待命状态)，并将缓冲区38MB中的数据传递到无线智能硬盘88中去；传输完毕后，无线智能硬盘88再进入待命状态(步骤108)。如上述条件均不满足，则多媒体设备38回到待命状态。为了使该无线数据传输过程对用户“透明”，多媒体摄取缓冲区38MB最好使用双端口存储器(dual-port memory)。这样，在向无线智能硬盘传输数据时，用户还能继续摄取多媒体信息。
图7B表示一种无线智能硬盘和无线多媒体播放设备交换数据的流程图。在此将该图与图3和图6A-图6C结合起来说明。同样地，该实施例采用了“间歇式读取”方式首先，启动多媒体播放设备48并使其进入待命状态(步骤112)。然后多媒体设备48做一次判断(步骤116)，如果1、缓冲区48MB中未播放的信息量低于一预设置48PV；或，2、另选一播放内容，中任一条件得到满足，则用一无线“唤醒”信号28WS将无线智能硬盘88唤醒，即由待命状态进入运行状态(注意在步骤112、114时，无线多媒体设备中的无线数据接口和无线智能硬盘均处于待命状态)，并将无线智能硬盘88中的数据传递到缓冲区48MB中去；传输完毕后，无线智能硬盘88再进入待命状态(步骤118)。如上述条件均不满足，则多媒体设备48从缓冲区48MB中读出数据并播放之(步骤114)。同样地，多媒体播放缓冲区48MB最好使用双端口存储器。
在无线多媒体设备中，缓冲区38MB、48MB只起到临时存储数据的作用，数据最终送到或来自无线智能硬盘上，故无线多媒体设备可以使用如DRAM等便宜的易失性存储器作为其缓冲区，而非一定要像常规多媒体设备一样使用快闪等非易失性存储器；同时，由于无线智能硬盘和无线多媒体设备之间的数据传输不需用户介入(即不需要连接任何导线，不需要按任何按钮，所有的数据传输均自动完成)，故这种数据传输可以频繁发生，相应地，多媒体设备缓冲区的容量可以远远小于常规多媒体设备所需的容量。作为一个例子，常规3M像素数码相机至少需要配备一张价值40美元的128MB CF卡；如采用无线数码相机，可以只需嵌入一10MB的DRAM(价值～1-2美元)和一蓝牙数据接口单元(价值～3美元)。这样，无线数码相机至少比常规数码相机便宜35美元。
智能硬盘和多媒体设备的有线连接虽然会导致使用不便，但在能耗方面它还是具有一定优势在传输同量数据时，有线方式功耗较低。对于数据传输量较大(～GB)或数据传输速度较高(如视频信息)，且电池电量受限的情形，智能硬盘与多媒体设备之间的有线连接仍有必要考虑。如便携式多媒体设备(数码摄像机、个人视频播放器等)机身足够大，在使用时可将智能硬盘插入其机身中，那么它们之间仍可实现实时数据交换，不会导致使用的不方便和多媒体设备成本增加(参见申请号为200310120998.0，申请日为2003年12月13日的中国专利申请“智能硬盘”中图8A-图8C的数码摄像机实施例)。相应地，本发明提出一种“二合一”智能硬盘。与图3比较，该智能硬盘的数据接口68(图8A)还含有有线数据接口68WD(如USB、1394、Ethernet等)(图8B)。对于熟悉本专业的人士，不难想象与“二合一”智能硬盘配套的“二合一”多媒体设备也可以具有有线和无线数据接口，在此不再赘述。用户可以根据情况，选择最有利的方式(有线或无线)在智能硬盘和多媒体设备之间交换数据。
本说明书对智能硬盘和多媒体设备在数据传输中谁起主控(host或master)、谁起从控(slave)的功能未做详细说明，这有赖于蓝牙、无线USB/1394等规范的最后确定。一般说来，智能硬盘至少具有一定主控功能，并能对硬盘文件进行管理；多媒体设备也可以具有一定主控功能；当具有主控功能的智能硬盘与具有主控功能的多媒体设备相连时，它们可以通过握手协议决定谁是主控、谁是从控(可参考USB On-The-Go规范)。
虽然以上说明书具体描述了本发明的一些实例，熟悉本专业的技术人员应该了解，在不远离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明的形式和细节进行改动，这并不妨碍它们应用本发明的精神。因此，除了根据附加的权利要求书的精神，本发明不应受到任何限制。
权利要求
1.一种无线智能硬盘(88)，其特征在于含有一磁头-盘片组件(17)和一电池(16B)；一微处理器单元(18uP)和一固件单元(18F)，所述微处理器单元和固件单元能对存放在该硬盘中的文件进行管理；一无线数据接口单元(28)，通过所述无线数据接口单元，该无线智能硬盘能与至少一无线多媒体设备(38、48)直接交换数据；该无线智能硬盘(88)具有至少两种状态运行状态和待命状态；在待命状态时，能通过一外界无线“唤醒”信号(28WS)将该无线智能硬盘唤醒，进入运行状态。
2.根据权利要求1所述的无线智能硬盘，其特征还在于所述无线数据接口单元(28)使用一种短距离无线接口技术。
3.根据权利要求1所述的无线智能硬盘，其特征还在于所述无线数据接口单元(28)使用以下无线接口规范中的至少一种蓝牙(Bluetooth)、无线USB(Wireless USB)、无线1394(Wireless 1394)、超宽带(Ultra Wideband)、Zigbee、WiFi、HomeRF、IEEE802.11和IEEE802.15。
4.根据权利要求1所述的无线智能硬盘，其特征在于还含有至少一有线数据接口单元(68WD)。
5.一种无线多媒体设备(38、48)，其特征在于含有一缓冲区(38MB、48MB)；一无线数据接口单元(38WI、48WI)，通过所述无线数据接口单元，该无线多媒体设备能与一无线智能硬盘(88)直接交换数据；该无线数据接口单元能送出一无线“唤醒”信号(28WS)。
6.根据权利要求5所述的无线多媒体设备，其特征还在于所述无线数据接口单元(38WI、48WI)使用一种短距离无线接口技术。
7.根据权利要求5所述的无线多媒体设备，其特征还在于所述缓冲区(38MB、48MB)使用易失性存储器和双端存储器中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的无线多媒体设备，其特征还在于该无线多媒体设备为无线多媒体摄取设备(38)和无线多媒体播放设备(48)中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的无线多媒体设备，其特征还在于在满足以下任一条件时，该无线数据接口单元(38WI、48WI)送出一无线“唤醒”信号(28WS)A)对于无线多媒体摄取设备(38)，缓冲区(38MB)中存储的信息量达到了一预设置(38PV)；或，多媒体摄取设备(38)被关闭或进入待命状态；B)对于无线多媒体播放设备(48)，缓冲区(48MB)中未播放的信息量低于一预设置(48PV)；或，另选一播放内容。
10.根据权利要求5所述的无线多媒体设备，其特征还在于该无线多媒体设备为以下多媒体设备中的至少一种数码相机(38A)、数码摄像机(38B)、数码录音笔、MP3播放器(48A)、个人视频播放器、微显视频播放器(48B)、便携式游戏机和手机。
全文摘要
本发明提出一种无线智能硬盘，它可以通过至少一种无线方式(如蓝牙、无线USB/1394等，尤其是短距离无线接口技术)直接与多媒体设备交换数据。无线智能硬盘以其超大的容量、合理的大小和价格，将成为多媒体设备理想的通用存储平台，从而结束多媒体设备纷乱的存储标准。同时，无线智能硬盘还能方便用户，并帮助降低多媒体设备的成本。
文档编号G06F13/38GK1696918SQ20041002248
公开日2005年11月16日 申请日期2004年5月10日 优先权日2004年5月10日
发明者张国飙, 秦建勋 申请人:张国飙, 秦建勋