专利名称：通用串行总线－块存储设备转接线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种连接在通用串行总线(以下称USB)主机或USB HUB与块存储(以下称ATA/ATAPI)设备之间，能够使计算机通过USB接口读写块存储(ATA/ATAPI)设备数据块的USB-ATA/ATAPI设备转接线。
随着计算机操作系统和应用程序的不断升级，特别是多媒体应用的普及，计算机文件的体积迅速膨胀。在一个多用户的系统中，保存、转移个人文件的容量、速度和成本越来越难以满足要求。现行的手段有软盘、硬盘、CDR/RW、MO、LS120、Clik！TM、ZipTM、记忆棒等，其中软盘、LS120、Clik！TM、ZipTM、记忆棒的容量太小；MO、LS120、Clik！TM、ZipTM、记忆棒需要使用专用的驱动器或接口，普及率不高，一次性投入大；软盘、CDR/RW、LS120的可靠性不高；直接连接的硬盘插拔不方便。
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种USB-ATA/ATAPI设备连接线，把广泛应用于个人计算机中的USB接口与容量/价格比高、拥有量大、更新换代速度快的ATA/ATAPI设备(尤指ATA/ATAPI硬盘)连接起来，充分利用USB接口可热插拔、规范、普及和ATA/ATAPI存储设备廉价、普及、容量大的特点，实现通用、海量、高速、廉价、便捷的个人文件备份、外部存储、转移和传递。
通用串行总线(USB Universal Serial Bus)规范是由Compaq、Intel、Microsoft、NEC公司组成的USB Core team发布的，参见Universal Serial Bus Specification。ATA/ATAPI是一种块存储设备接口的名称，经常被称做IDE或EIDE。ATA/ATAPI标准是由ANSI(American National Standards Institute)、NCITS(NationalCommittee for Information Technology Standards)、T13(Technical Committee 13)和其他组织如PCMCIA、CFA、磁盘厂商开发和公布的，参见ANSI documentnumber X3.221-1994、ANSI document number X3.279-1996、ANSI document numberX3.298-1997、ANSI document number NCITS 317-1998、ANSI document numberNCITS 340-2000、ANSI NCITS project number1410。
本实用新型的目的是这样实现的一种USB-ATA/ATAPI设备连接线，它的USB接口插头接主机或USB HUB的下行插座，ATA/ATAPI接口插头接ATA/ATAPI设备的接口插座。它由置于USB-ATA/ATAPI转接线一端的USBA插头、USB电缆和USB收发器、封包协议序列器构成的USB接口电路完成与USB主机的通讯和数据交换，其中USB A插头、USB电缆和USB收发器构成USB协议的物理层，完成串行数据的差动调制解调和传输；USB封包协议序列器构成协议层，按照USB规范对主机发来的串行数据完成MRZI解码和解封包，对USB设备上行的数据和状态码按USB规范封包和HRZI编码。16位数据总线连接USB封包协议序列器、缓冲存储器、处理器的数据线、ATA/ATAPI总线的数据总线ID(15∶0)；ATA/ATAPI总线的地址总线IA(2∶0)、中断INTRQ、设备激活DSAP、写数据IOWD、读数据IORD、片选CS0连接处理器；ATA/ATAPI总线通过ATA/ATAPI插头连接ATA/ATAPI设备；处理器的串行接口连接外部存储器。按照存储于外部存储器中的设备BIOS，处理器执行USB封包协议序列器提取出来的USB主机的指令；受处理器的控制，通过数据总线，从USB封包协议序列器向缓冲存储器写入或从缓冲存储器读出数据到USB封包协议序列器，从ATA/ATAPI设备的数据总线ID(15∶0)向缓冲存储器写入或从缓冲存储器读出数据到ATA/ATAPI设备；通过USB封包协议序列器向USB主机返回状态码。
所述USB接口为符合USB1.1或USB2.0规范的接口，所述的ATA/ATAPI接口为符合ATA、ATA-2、ATA-3、ATA/ATAPI-4、ATA/ATAPI-5、ATA/ATAPI-6标准的接口。
根据上述技术方案分析可知，本实用新型属于一种十分实用和价廉的微机数据外部存储解决方案。与并行口-ATA/ATAPI相比，本实用新型具有数据传输速度快(12Mb)、支持热插拔、对当今主流操作系统有更好的兼容性等优点；与软盘、CDR/RW、MO、LS120、Clik！TM、ZipTM、相比，具有容量大，可靠性高、不需要购置机内驱动器、用户适应面广等优点；特别是，本实用新型可利用以往升级微机所淘汰的硬盘(容量在0.5-10GB之间，速度在8MB/S-33MB/S之间)，价格低廉(450元比2500-5000元)，对延长高技术产品的生命期，减少废弃物有积极意义。
以下结合附图和具体实施方案详解一种实现方式。
图1是本实用新型的构成框图，图2、图3、图4分别是启动过程、读过程、写过程的流程图，图5为机械结构示意图，图6为本实用新型的电路原理图，图7为ATA/ATAPI接口端的电路板封装示意图，图8为本实用新型应用于ATA/ATAPI接口硬盘的结构示意图。
参见图6，本实用新型为一种USB-ATA/ATAPI设备转接线。SCANLOGIC公司的集成电路SL11RIDE是一款内置有16bitRISC处理器、3KX8 SRAM缓存、USB收发器、USB封包协议序列器的USB终端芯片，并附有二线串行EEPROM(I2C)接口、12MHz/48MHz外部时钟晶振接口。电阻R3、R4、R5接于集成电路SL11RIDE的62、88、89脚构成USB收发器，再与USBA插头、USB电缆组成符合USB协议的USB接口电路；USB收发器在芯片内部直接连接USB封包协议序列器，USB封包协议序列器在RISC处理器的控制下与内建的3Kx8 SRAM缓冲区交换数据；IC2为AT24LC16B串行flash EEPROM，电阻R1、R2连接SL11RIDE的60、61脚构成外部串行flash EEPROM读写电路，从IC2的5、6脚对IC2编程或从IC2读出ATA/ATAPI设备的支持代码电阻R6、R7、电容C1、C2、电感L1、晶振X1连接IC1的15、16脚构成外部振荡器，为处理器、USB封包协议序列器、SRAM缓冲区、外部串行flash EEPROM、ATA/ATAPI总线和ATA/ATAPI设备提供时钟脉冲；IC1的第99-91、86-80脚是16位地址总线，连接ATA/ATAPI接口(J2)的数据总线D0-D15，第78、77、76脚定义为地址总线，通过ATA/ATAPI接口与ATA/ATAPI设备相连，完成ATA/ATAPI设备的寻址；处理器根据USB收发器转译的主机指令确定IC1第70脚(ATA/ATAPI写操作)、73脚(ATA/ATAPI读操作)的状态，通过ATA/ATAPI接口控制ATA/ATAPI设备的读与写；ATA/ATAPI设备所需要的所需要的中断INTRQ、设备激活DSAP、写数据IOWD、读数据IORD、片选CS0信号是由处理器依据主机指令和ATA/ATAPI设备的状态，通过第68、69、70、73、71脚输出；ATA/ATAPI设备工作状态可通过在第71脚(片选)与电源端串接一个电阻和发光二极管来显示。根据ATA/ATAPI标准，在本例中，ATA/ATAPI硬盘接口的第21、27、29、32、34、38脚要通过电阻R11-R16上拉；IC3为5V-3.3V电压转换器，将USB接口处获得的5V电压转换成IC1、IC2的3.3V工作电压。
上述电路构成的USB-ATA/ATAPI接口转换板和ATA/ATAPI插头注封于一个与ATA/ATAPI插头等宽的插头封盒内，置于USB-ATAPI转接线的ATA/ATAPI端，再与USB电缆、USBA插头组成本实用新型--USB-ATAPI转接线。电路板为双面PCB板，尺寸为54mm*36mm，所有元器件均采用表面贴装，封盒采用PVC塑料注封，外形见图5，剖面见图7；因USB主机或USBHUB提供的电源不能满足硬盘或光驱的要求，本实用新型设计了专用电源，输入电压220V，输出为+5V700mA和+12V1200mA，具体电路不在本专利范畴内。电源盒与220V插头一体，电源盒外形尺寸为35mm*100mm*25mm，+5V和+12V插头按ATA/ATAPI标准有两种，分别对应2.5”和3.5”的硬盘，线缆长度1m-1.5m。为保护硬盘，本实用新型还配合USB-ATA/ATAPI转接线和3.5”硬盘设计了专用硬盘盒，结构见图8，材料为ABS工程塑料。
所有附图的尺寸单位均为mm，电阻单位为Ω，电容单位除特殊注明外均为μF，电感单位为μH。
如图2，当连接了加电AIA/ATAPI设备的USB-ATAPI转接线的USB插头插入主机或USB HAB时，主机操作系统通过USB接口和USB-ATAPI转接线查询ATA/ATAPI设备，设备响应后，主机操作系统会识别ATA/ATAPI设备的厂商信息并安装驱动程序，在设备资源中，标志此设备为外部ATA/ATAPI存储设备，此时，操作系统和应用程序就可把此设备当作本机存储设备来使用了。
鉴于当今计算机软硬件在快速更新版本，USB2.0具有更快的速度(480Mb)。为利用USB2.0规范接口使USB-ATA/ATAPI转接线达到更快的传输速度，更换符合USB2.0协议的USB收发器和插头、连线并使用更高的时钟频率，增设符合USB2.0协议的代码，可制成符合USB2.0协议的USB-ATA/ATAPI转接线。
权利要求1.一种通用串行总线--块存储设备转接线，它的一端是通用串行总线接口，另一端是块存储设备(如硬盘)接口，其特征在于由通用串行总线收发器连接通用串行总线端口和通用串行总线封包协议序列器；由16位数据总线连接通用串行总线封包协议序列器、缓冲存储器、处理器的数据线、块存储设备总线的数据总线ID(15∶0)；块存储设备总线的地址总线IA(2∶0)、中断INTRQ、设备激活DSAP、写数据IOWD、读数据IORD、片选CS0连接处理器；块存储设备总线通过块存储设备插头连接块存储设备；处理器的串行接口连接外部存储器；由处理器按照存储于外部存储器中的设备BIOS，处理器执行通用串行总线封包协议序列器提取出来的通用串行总线主机的指令；受处理器的控制，通过数据总线，从通用串行总线封包协议序列器向缓冲存储器写入或从缓冲存储器读出数据到通用串行总线封包协议序列器，从块存储设备的数据总线ID(15∶0)向缓冲存储器写入或从缓冲存储器读出数据到块存储设备；通过通用串行总线封包协议序列器向通用串行总线主机返回状态码。
2.根据权利要求1所述的通用串行总线一块存储设备转接线，其特征在于所述的通用串行总线接口和块存储设备接口分别置于一条连接电缆的两端。
3.根据权利要求1所述的通用串行总线--块存储设备转接线，其特征在于所述的通用串行总线接口为符合USBI.1或USB2.0规范的接口，所述的块存储设备接口为符合ATA/ATAPI标准的接口。
专利摘要通用串行总线(USB)－块存储(ATA/ATAPI)设备转接线,它的USB接口接主机或USB HUB,ATA/ATAPI接口接ATA/ATAPI设备。由USB收发器连接USB端口和USB封包协议序列器;由数据总线连接USB封包协议序列器、缓冲存储器、处理器和ATA/ATAPI总线的数据线;ATA/ATAPI的地址总线、中断、设备激活、写数据、读数据、片选连接处理器;处理器的串行接口连接外部存储器。USB接口符合USB1.1或2.0规范,ATA/ATAPI接口符合ATA/ATAPI标准。能够使计算机通过USB接口读写ATA/ATAPI设备数据块,方便实用、价廉、速度快、兼容性好、可靠性高、可利用淘汰的硬盘,延长产品生命期,减少废弃物。
文档编号H04L12/40GK2479688SQ0122435
公开日2002年2月27日 申请日期2001年5月22日 优先权日2001年5月22日
发明者卢杰 申请人:卢杰