专利名称：用于在现有架构中添加自主控制器的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是用于存储大量数据并且必须从中/向其传送大量数 据的数字设备的领域。2. 背景技术图1描述的是一种在蜂窝电话、MP3播放器以及数码相机之类的便 携设备中使用的架构。此类设备是通过引入可拆卸或内置存储卡来存储 诸如数字音乐或数字图片之类的大量数据的。此类设备需要附着于个人计算机，以便传送进出存储卡的数据。虽 然存储卡可以从单元中分离，并且可以插入PC读卡器，但是较为理想 的是让单元自身充当PC读卡器/写卡器。对缺少该能力的系统来说，较 为理想的是提供一种易于添加这种能力的方法。而用于实现与PC对接 的优选方法则是与PC相连的高速USB连接。
图l是描述在蜂窝电话、MP3播放器和数码相机之类的便携设备中 使用的架构的框图。图2是充当系统控制器的存储器控制器与图1架构的存储卡之间的 插入电路的本发明的设备的框图。图3是与图2相似的框图，但它更详细地描述了在系统控制器将模 式引脚设置成相反状态时的图2插入电路。图4是系统控制器已经包含了 USB控制单元、例如以12兆比特/秒 的速度工作的全速USB单元的备选实施例的框图。图5描述的是在系统控制器将模式引脚改为"读卡器"模式时的图 4系统。图6是描述本发明示例实施方式的框图。图7是与图6相似的框图，但它具有处于相反状态的模式控制。 图8是在系统控制器与本发明之间使用了多引脚数据和控制总线的 本发明实施例的框图。
具体实施方式
在以下描述中将会引用开关，并且以此作为本发明的一部分。应该 指出的是，在后续描述和权利要求书中，有时将会引用"开关"。需要 理解的是，在这里和权利要求书中使用的"开关"意味或者包含的是由 多个单独开关组成的多线路开关。例如，用于USB连接的开关包括至少 两个单独开关，以此作为在双绞导线上传送差分信号的通用串行总线， 此外，这二者全都需要通过切换来保持系统完整性。图l描述的是在蜂 窝电话、MP3播放器以及数码相机之类的便携设备中使用的架构。图2描述的是本发明的设备，该设备充当的是在系统控制器的存储 器控制器与存储卡之间插入的电路。在该模式中，该插入电路显现成是 "不可视的"，就仿佛其并不存在于系统中一样。本发明的电路的操作 由单个控制信号(模式)控制。在其默认状态(例如模式引脚为低时) 中，本发明的电路是以图2所示方式显现的，并且存储器控制器会以似 乎不存在插入电路的方式工作。在图3中，系统控制器将模式引脚设置成相反状态，在本实例中则 是设置为1。这样做将会导致本发明的设备将存储卡从系统控制器上断 开连接，并且使用到PC的接口来实现"独立的"存储卡读卡器/写卡器， 其中举例来说，所述处理可以使用USB(通用串行总线)实现。这种连接提供了如下优点系统控制器不需要通过执行程序代码或是通过消耗自身处理器带 宽来移动进出存储卡的数据。系统控制器只需要少量修改，最低限度是只需要修改一个用于控制 模式信号的引脚。在将本发明的设备置于"读卡器"模式时(图3),到系统控制器 的卡接口信号会被新信号取代(在图3中将其显示为"逻辑")。该逻 辑模仿的是"卡移除"事件。这样做将会确保系统中的相干性。由于本 发明的设备可以写入新数据或者从存储卡中擦除旧数据(通过PC)，因 此，在系统控制器将模式引脚复位成O来恢复访问存储卡时，很重要的 是向系统控制器揭示"新"存储卡已被插入。在图4实施例中，系统控制器已经包含USB控制单元，但是该USB 控制单元可以是一个以每秒12兆比特的速度工作的全速USB单元。这 样一来，更新的每秒480兆比特的USB高速速率并未利用。随着存储卡 大小的提升(1吉字节(Gigabyte)的卡是4艮常见的，并且更大的大小 也是可以得到的)，对由全速USB提供的大文件的存储器读取和写入时 间来说，该时间之慢有可能被用户评价成是不可接受的。对已经包含USB 控制器的系统来说，本发明的设备提供了第二切换功能(除了存储卡切 换之外)，在默认状态中，该切换功能会将来自系统控制器的USB信号 直接传递到USB连接器。这样做将会以与用于存储卡的方式相同的方式 保持系统控制器的正常操作。图5描述的是在系统控制将其模式引脚改为"读卡器"模式时的图 4系统。在这种状态中，出于与^t拟存储卡移除事件相同的原因，即系 统相关性，本发明设备中的内部逻辑将会模仿USB断开连接事件。详细 地说，在本实例中，当系统控制器设置模式=1时，如果其当前与USB相 连，那么本发明的设备将会导致其显现成用户已经将USB电缆与PC断 开连接。然后，本发明的设备将会自由使用USB连接器，而不会干扰工 作在系统控制器上的USB固件。当系统控制器将模式引脚切回到0时， 本发明的设备会将USB控制器与连接器断开连接，并且再次将来自USB 连接器的信号传送到系统控制器。当用户将PC连接到USB连接器时， 系统控制器会将此视为正常的USB电缆连接，并且将会着手从已知复位 状态开始操作其USB单元。由此，本发明的设备用以访问存储卡的USB 信息不会与系统控制器自身的USB端口使用相冲突。在保持系统控制器 固件不需要通过修改来使用本发明的设备的设计特征方面，这是一个非 常重要的因素。本发明的设备提供了最低限度的单个控制器(模式引脚)。对可以 提供更多信号的系统来说，本发明的设备提供了用于范围更广的控制和 状态的装置。例如，如后续描述的那样，I2C (集成电路间)总线可以 使用两个引脚来实现，并且系统控制器可以使用该总线来读取和写入多 个比特的信息。状态信息可以包括(但不局限于)-存储卡状态(卡存在，繁忙，工作电压，速度等等)-USB端口状态(连接，繁忙，挂起等等)-通用习夫态才示i己附加的控制比特可以包括-芯片复位-测试/维护模式-通用信令如果系统控制器只使用单个模式引脚，那么本发明的设备将会使用 内置智能来实施;f莫式改变。举个例子，如果系统控制器没有检查状态信 息，并且仅仅在任意时间将模式引脚坚持在其低状态，那么本发明的设 备将会确保其以一种不丢失数据的方式激活模式切换。举个例子，在执 行从USB到存储卡的传输的同时，如果系统控制设置模式-O，那么在安 全结束存储器传输之前，本发明的设备是不会实现模式改变的。在图6中显示了一种例示实施方式。在虛线矩形1中显示了本发明 的功能形式。而预期的实施方式则是单个集成电路。开关2对与存储卡连接器3的连接进行控制，并且开关4对与USB 连接器5的连接进行控制。系统控制器20提供的模式引脚6连接到微 处理器7，以便请求模式改变。开关2和4上的"0"和"1"标记指示 的是在模式引脚6上提供的两个逻辑电平的开关设置。举个例子，在图 6的图示中，模式引脚是低电平，并且这些开关将会处于其"0"位置， 这与"通过"(pass through)模式是对应的，在该模式中，系统控制 器20的信号将被传递到其相应的连接器。当系统控制器20将模式引脚6驱动到其逻辑高电平状态时，微控 制器7将会改变开关2和4的状态(如图7所示)，以便将内部的存储 器控制器8连接到存储器连接器3,并且将内部的USB连接器9连接到 USB连接器5。由此，当使用USB连接器5连接到PC时，这时允许将本 发明的芯片1作为自主的USB读卡器和写卡器来执行操作。在图6中，开关2和4是以简化形式显示的，由此仅仅显示了到连 接器3和5的连接。附加逻辑将会以先前描述的方式来驱动存储器端口 ll以及USB端口 12 (与系统控制器20连接)，以便保持系统相关性， 例如模仿连接端口 11的卡移除。特别地，附着于连接器12的逻辑会将 连接器12上的数据上拉(pullup)电阻断开连接，由此才莫拟USB断开 连接。同样，附着于连接器11的逻辑会以一种与存储器连接器11设计 时针对的存储卡类型相兼容的方式来模拟卡移除。例如，对安全数字 (SD)存储卡来说，该逻辑会将存储卡的引脚1上的上拉电阻断开连接，以便模拟卡移除。用于模拟存储卡移除的具体方法取决于所使用的存储 卡，这对本领域技术人员来说是显而易见的。此外，举例来说，其他的存小者卡可以包4舌紧凑型闪存(CompactFlash)、智能J 某体(SmartMedia) 以及"i己忆才奉(MemoryStick)。对内部樣i控制器7、例如可以从Dallas/Maxim获得的MAXQ核心来 说，该控制器提供了芯片智能。在另一个实施方式中，它可以是在逻辑 中实现的状态机。在"读卡器，，模式中，微控制器7列举为(enumerate) 高速USB设备，它对存储器控制器执行初始化，然后则协调分别在连接 器5和3上往返于PC与存储卡之间的数据传送。高速数据传输单元10附着在USB控制器9与存储器控制器8之间。 这样做将会允许两个控制器8与9之间的最高速度传输，而不用微控制 器7的介入。在图8中，单个的才莫式引脚6 (图7 ) -陂两个双向引脚30和31所 取代，以便往返于本发明的设备传递扩展的控制和状态信息。举个例子， 一种简单和公知的双线总线是在"THE I2C-BUS SPECIFICATION, VERSION 2.1， JANUARY 2000 " 中 定 义 并 且 可 以 从 http: //www. semiconductors, phi 1ips. com/acrobat— download/1itera ture/9398/39340011. pdf的飞利浦半导体获得的I2C总线。虽然在本实 例中引用的是12C总线，但是任何能够交换往来于设备的数据的总线都 是适合的。出于例证而不是限制目的，在这里公开和描述了本发明的某些优选 实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的实质和范围 的情况下，各种形式和细节方面的修改都是可行的。
权利要求
1.一种用于在具有系统控制器和存储卡的现有设备架构中添加自主控制器的方法，包括当系统控制器提供第一控制信号时，将系统控制器耦合到存储卡；以及当系统控制器提供第二控制信号时，将系统控制器从存储卡去耦合，并且向系统控制器提供用于指示存储卡移除事件的信号；以及在不通过系统控制器互连的情况下将存储卡耦合到I/O控制器。
2. 权利要求l的方法，其中1/0控制器是USB控制器。
3. 权利要求2的方法，其中现有设备包括与系统控制器耦合的USB 连接，并且该方法还包括当系统控制器提供第一控制信号时，将USB 连接与系统控制器相连接，以及当系统控制器提供第二控制信号时，从 系统控制器断开USB连接，向系统控制器提供用于指示USB断开连接的 信号，以及将I/O控制器耦合到USB连接。
4. 权利要求3的方法，其中与系统控制器相比，1/0控制器提供更 高速度的输出。
5. 权利要求1的方法，其中第一和第二控制信号是在单个控制线 上来自系统控制器的耦合的相反状态的数字控制信号。
6. 权利要求1的方法，其中第一和第二控制信号是在多线路总线 上来自系统控制器的耦合的数字控制信号。
7. 权利要求6的方法，其中多线路总线是I2C总线。
8. 权利要求1的方法，其中该方法是通过将单个集成电路添加到 现有设备中而净皮实现的。
9. 一种用于在具有系统控制器、存储卡以及USB连接的现有设备 架构中添加自主控制器的方法，包括当系统控制器提供第一控制信号时，将系统控制器耦合到存储卡以 及USB连接；以及当系统控制器提供第二控制信号时，从存储卡以及USB连接去耦合系统控制器；向系统控制器提供用于指示存储卡移除事件的信号；向系统控制器提供用于指示USB断开连接的信号；在没有通过系统控制器互连的情况下，将存储卡耦合到USB控制器；以及将USB控制器耦合到USB连接。
10. 权利要求9的方法，其中与USB连接耦合到系统控制器时相比， 在连接到USB连接的时候，USB控制器提供更高速度的USB通信。
11. 权利要求10的方法，其中第一和第二控制信号是在单个控制 线上来自系统控制器的耦合的相反状态的数字控制信号。
12，权利要求10的方法，其中第一和第二控制信号是在多线路总线上来自系统控制器的耦合的数字控制信号。
13.权利要求12的方法，其中多线路总线是12C总线。
14.权利要求10的方法，其中该方法是通过在现有设备中添加单个集成电路而被实现的。
15. —种用于在具有系统控制器、USB连接以及存储卡的现有设备 架构中添加自主控制器的设备，其包括集成电路，并且该集成电路具有存储器控制器，高速数据传输单元，USB控制器，微控制器，以及 第一和第二开关；第一和第二开关中的每一个都具有第一和第二开关位置；第 一开关被适配成在处于笫 一位置时将存储卡耦合到系统控制器， 以及在处于第二位置时将存储卡耦合到存储器控制器；第二开关#:适配成在处于第一位置时将USB连接耦合到系统控制 器，以及在处于第二位置时将USB连接耦合到USB控制器；该存储器控制器与高速数据传输单元耦合，并且高速数据传输单元 耦合到USB控制器；该微控制器被适配成响应于至少一个控制信号以对第一和第二开 关进行控制，从而将这两个开关从第一位置切换到第二位置，或者从第 二位置切换到第一位置，以及对存储器控制器、高速数据传输单元以及 USB控制器进行控制。
16. 权利要求15的设备，其中微控制器被适配成响应于在单个控 制线上来自系统控制器的至少一个控制信号。
17. 权利要求15的设备，其中微控制器被适配成响应于在多线路 总线上来自系统控制器的控制信号并对此做出响应。
18.权利要求17的设备，其中所述多线路总线是I2C总线。
全文摘要
本发明公开的是用于在便携式设备之类的现有架构中添加自主控制器的方法和设备，其中该便携式设备可以是蜂窝电话、MP3播放器以及数码相机。在存储卡与设备的系统控制器之间插入了一个电路，并且该电路可以被控制，以便将存储卡耦合到系统控制器，或者将存储卡耦合到该电路上的高速I/O控制器。在将存储卡耦合到电路上的高速I/O控制器时，该电路会向系统控制器提供用于指示存储卡移除事件的信号。在具有I/O连接、例如USB连接的系统中，该电路还会从系统控制器断连该连接，向系统控制器提供用于指示USB断连的信号，以及将I/O连接通过高速数据传输单元连接到存储卡，从而提供高速I/O能力。此外，在这里还公开了各种特征和能力。
文档编号G06F13/38GK101336422SQ200680052296
公开日2008年12月31日 申请日期2006年12月8日 优先权日2005年12月9日
发明者D·A·波德西亚德洛, K·J·赫尔弗里奇, L·T·豪克 申请人:马克西姆综合产品公司