用于数据传输的具有红外发光二极管的电子设备的制作方法

1.本发明的实施方案可大体上涉及电子设备，并且具体地涉及用于从电子设备传输数据的红外(ir)发光二极管(led)。


背景技术：

2.企业固态存储设备或固态驱动器(ssd)具有相关联的行业标准形式因素以及对应的规格和协议(例如，u.2[sff-8201+pcie_sff-8639_r3.0_v1.0]和u.3[sff-8201+sff-ta-1001]接口标准以及edsff 3”[sff-ta-1008]、e1.s(sff-ta-1006]和e1.l[sff-ta-1007]形式因素，包括用于和放置可见led通信的引脚/信号的定义。然而，电流驱动led的效用可能被认为具有相对低的客户价值。例如，电流驱动led通常仅表征设备的各种状态，诸如通电、活动、可选信标(例如，sos/注意)等。
[0003]
本节中描述的任何方法是可以实行的方法，但不一定是先前已经设想到或实行过的方法。因此，除非另有说明，否则不应认为本节所述的任何方法仅仅因为包含在本节中而成为现有技术。
附图说明
[0004]
实施方案通过示例而非限制的方式在附图中示出，在附图中相同的附图标记指代相似的元件并且其中：
[0005]
图1a是根据一个实施方案的示出固态驱动器(ssd)的框图；
[0006]
图1b是根据一个实施方案的示出硬盘驱动器(hdd)的平面图；
[0007]
图2是示出根据一个实施方案的红外(ir)发光二极管(led)通信协议的框图；并且
[0008]
图3是根据一个实施方案的示出通信系统的框图。
具体实施方式
[0009]
通常，描述了采用红外(ir)发光二极管(led)来从电子设备传输数据的方法，诸如在数据存储系统中的数据存储设备(通常，“驱动器”)的上下文中。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对本文所述的本发明实施方案的透彻理解。然而，将显而易见的是，本文所述的本发明的实施方案可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，熟知的结构和设备以框图的形式示出，以便避免不必要地模糊本文所述的本发明的实施方案。
[0010]
引言
[0011]
术语
[0012]
本文对“实施方案”，“一个实施方案”等的引用旨在意味着所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。然而，这些短语的实例不一定都指的是同一实施方案。
[0013]
术语“基本上”应当理解为描述大部分或差不多被结构化、构造、定尺寸等的特征，
但在实践中制造公差等引起结构、构型、尺寸等并不总是或一定如所述的那样精确的情形。例如，将结构描述为“基本上竖直的”将为该术语赋予其普通含义，使得侧壁对于所有实用目的均为竖直的，但可能并不精确地处于90度。
[0014]
虽然诸如“最佳”、“优化”、“最小”、“最小化”、“最大”、“最大化”等术语可能不具有与其相关联的某些值，但是如果这些术语在本文中使用，则意图是本领域普通技术人员将理解此类术语将包括在与本公开的整体一致的有益方向上影响值、参数、度量等。例如，将某事物的值描述为“最小”并不要求该值实际上等于某个理论最小值(例如，零)，但应在实际意义上理解为对应的目标是在有益方向上朝向理论最小值移动该值。
[0015]
情境
[0016]
回顾一下，电流驱动led的效用可能被认为对客户和终端用户的价值相对较低。此外，许多数据中心运营商无法定位数据存储系统、服务器农场、通信网络等中需要更换的故障驱动器，或面临很大挑战。这可能会导致错误地移除非故障驱动器，从而可能导致数据丢失、性能降低和其他不期望的影响。这个问题的至少一部分源于驱动器标签，并且唯一的驱动器序列号仅在驱动器从其机箱或托架中移除后才可见。因此，在驱动器之外从外部输送重要驱动器信息的方式可能是有益的。
[0017]
用于数据的外部传输的红外(ir)发光二极管(led)
[0018]
驱动器内ir led
[0019]
鉴于“原位”驱动器识别(例如，在容纳在设备架中的同时)的前述挑战，可以实现红外led，诸如以增强常规的“通电”led。也就是说，根据一个实施方案，将现有的通电led维持在驱动器中，而新的ir led相邻于通电led添加或以其他方式在该通电led附近添加。例如并且根据一个实施方案，该ir led可以用于传送驱动器识别信息、驱动器健康信息和/或简单元数据，并且可以容易地以约9600位/秒(bps)的速度进行传送。每个led可以被配置用于由不同的led控制例程进行控制，诸如静态状态例程和动态状态例程，该静态状态例程命令通电led发出指示驱动器电源打开的可见光，而该动态状态例程命令ir led通过经由重复循环传输数据字节来进行传送，使得一些数据字段可以随着动态信息更新而随时间变化，如本文其他地方更详细地描述。
[0020]
图2是示出根据一个实施方案的红外(ir)发光二极管(led)通信协议的框图。根据一个实施方案，由ir led传输的数据或信息符合包括协议前导码202、数据头类型204和数据字节206(或“有效载荷”)的协议，所有这些都可以叠加在从ir led发出的载波(例如，脉冲波分组)上。对于非限制性示例，协议前导码202字段用于表示用于ir通信的通信协议，诸如rs-232(“建议标准232”、用于数据的串行通信传输的标准)、rc5加密算法(“rivest cipher 5”、对称密钥分组密码)等。数据头类型204字段用于表示预期数据和字段定义(直到下一协议前导码202)的长度，并且其可以被建立为一种或多种类型的电子设备的标准，或者例如可以是供应商唯一的。
[0021]
数据字节206字段用于表示表示由ir led传送和输送的各种类型和/或形式的信息的数据字段，可以是加密的数据头类型(例如，固定长度密文)，并且其数据头类型可以被建立为一种或多种类型的电子设备的标准，或者例如可以是供应商唯一的。根据实施方案，数据字节206字段可以含有有效载荷，其可以如前导码或数据头类型中所表示的那样加密，包括以下静态设备识别信息中的一者或多者，该静态设备识别信息特别识别给定电子设
备，诸如数据存储设备：(a)设备制造商206a；(b)设备型号206b；和(c)设备序列号206c，例如，通常包括在附接到给定设备的设备标签上的识别信息。根据实施方案，数据字节206字段还可以含有有效载荷，该有效载荷包括关于给定电子设备的以下动态设备信息中的一者或多者：(d)设备固件版本206d和(e)设备健康206e信息。
[0022]
图3是根据一个实施方案的示出通信系统的框图。通信系统300包括多个电子设备302a、302b-302n(统称为电子设备302a-302n)，其中n表示可根据不同的具体实施而变化的任意数量的设备(例如，数据存储设备，诸如数据中心中的硬盘驱动器(hdd)和/或固态驱动器(ssd))。例如并且根据一个实施方案，由电子设备302a-302n中的一者或多者表示的设备的类型可以包括数据存储设备、服务器设备、网络交换机和配电单元。每个设备302a-302n包括一个或多个控制器304电路(例如，专用集成电路或asic)并且至少部分地处于其控制下，该控制器电路包括和/或体现一个或多个指令序列(即，逻辑)，该一个或多个指令序列在由一个或多个处理器执行时能够执行对应的步骤、操作、例程、程序等。
[0023]
根据实施方案，每个设备302a-302n还包括可见led 307，诸如被配置为发出对应可见稳态信号311a-311n的通电led和被配置为从设备的源或制造商外部传输(即，到设备的外部)和传送识别信息的红外(ir)发光二极管(led)306，该识别信息特别识别设备(参见例如图2的数据字节206)，诸如经由携带包括此类相应识别信息的有效载荷的对应红外载波信号310a-310n。通常已知的红外线辐射通常是(对人眼)不可见的辐射或频率介于可见光与微波之间的光(例如，通常被理解为在约700纳米到1毫米之间的波长处)。可以实现可见led 307和ir led 306中的每一者以在单独控制器304逻辑例程的控制下操作。例如，与可见led 307相关联的例程可以操作地控制处于静态或稳定状态的led 307(例如，灯亮意味着设备电源打开，灯关闭意味着设备电源关闭)，并且与ir led 306相关联的例程可以根据如图2所描绘的重复循环操作地控制ir led 308，使得通过ir led 306传送的任何动态信息(参见例如，图2的固件版本206d和健康206e)可以相应地更新和传输。
[0024]
可见led 307和irled 306中的每一者可以在同一电路板上实现为彼此紧密地(例如，相邻地)定位。根据一个实施方案，每个设备302a-302n还可以包括光导管308，该光导管光学耦合到可见led 307以将对应可见光信号311a-311n从led 307传输到每个相应设备302a-302n的外部，并且其中ir led 306进一步光学耦合到同一光导管308以将对应ir载波信号310a-310n的对应编码数据字节206有效载荷(图2)从ir led 306传输到每个设备302a-302n的外部。也就是说，可见led 307和ir led 306输出可以合并到一个公共光导管308以将两者传输到相应设备302a-302n的外部，因为光的不同频率允许两个输出通过一个共享信道行进。参考相关标准，诸如u.2、u.3、edsff 3”、e1.s、e1.l，其中的每一者的全部内容以引用的方式并入用于所有目的，如同在本文中完全阐述一样，用于关于ir led 306在设备302a-302n内的适当放置的指导，以及用于对光导管308的需要或该光导管的实现。
[0025]
在其中实现了如所描述的配备有ir led 306的此类电子设备的系统的上下文中，诸如存储系统、存储网络、服务器农场等，系统供应商可决定使用光导管以帮助将信息传输到系统的外部或到该系统的周边。例如，符合u.2或u.3接口标准的企业固态驱动器(ssd)，其限定用于可见led通信的引脚/信号，可能希望或需要在电子设备外部采用光导管并与ir led 306通信地耦合。因此，ssd供应商可能希望或需要将ir led 306和可见led 307放置在设备内的某个位置处或其上，以促进与此类外部系统光导管的连接。
[0026]
ir led读取器
[0027]
继续参考图3，通信系统300还包括便携式ir接收器312，该便携式ir接收器包括被配置为避免来自安装在同一系统中的相邻设备的干扰的光漏斗316。因此，单个ir接收器312单元可以用于系统地扫描电子设备的行或搁板或架，以“读取”从相应设备302a-302n中的每一者传输的相应通信信号310a-310n。根据一个实施方案，光漏斗316通向凹入式ir传感器317，其与光漏斗316共同配置为使传感器的接收场，即传感器场变窄。因此，ir接收器312被配置为经由光漏斗316和凹入式的ir传感器317接收信号310a-310n，并且根据一个实施方案，被进一步配置为经由板载解码器313或处理器对信号310a-310n进行解码，以在板载显示器314上显示。由于被配置为此类独立设备，ir接收器312被认为是手持设备。然而，ir接收器可以另选地被配置为缺少解码器313和/或显示器314的“哑”设备，由此ir读取器312被配置为经由usb通信链路318将从对应设备302a-302a接收的每个感测到的ir信号310a-310n传递到外部处理设备，例如传递到连接usb(通用串行总线)的设备，诸如膝上型计算机，和/或经由被描述为电话通信链路319的合适的通信链路传递到智能电话(在其上安装有合适的应用程序或“app”)或平板电脑等。
[0028]
关于前述方法的具体实施，使得能够对系统/数据中心中的电子设备进行相对快速且准确的物理识别。此外，由此抑制了移除不正确的设备以进行更换，从而使得数据可用性/正常运行时间增加。此外，此类能力可以通过设备材料清单的少量成本增加来提供，即相对低廉，例如以另一led和更多功能的光导管为代价来处理可见光和ir光两者。
[0029]
固态驱动器配置
[0030]
如所讨论的，实施方案可在采用多个数据存储设备(dsd)诸如ssd的数据存储系统或数据中心的情境中使用。因此，图1a是示出可以实现本发明的实施方案的此类电子设备的示例性操作情境的框图。图1a示出了通用ssd架构150，其中ssd 152通过主通信接口156与主机154通信地耦接。实施方案不限于如图1a所描绘的配置，相反，实施方案可以利用除图1a所示之外的ssd配置来实现。例如，实施方案可被实现为在依赖于用于写入和读取数据的非易失性存储器存储部件的其他环境中操作。
[0031]
主机154广义地表示对一个或多个存储器设备进行数据i/o请求或调用等的任何类型的计算硬件、软件或固件(或前述的任何组合)。例如，主机154可以是在计算机、平板电脑、移动电话或通常包含存储存储器或与存储存储器交互的任何类型的计算设备上执行的操作系统。将主机154耦接到ssd 152的主接口156可以是例如存储系统的内部总线或通信电缆或无线通信链路等。
[0032]
图1a所示的示例性ssd 152包括接口160、控制器162(例如，其中具有固件逻辑的控制器)、寻址164功能块、数据缓冲器高速缓存166以及一个或多个非易失性存储器部件170a、170b-170n，其中n表示任意数量的nvm部件，这些部件可根据不同的具体实施而变化。
[0033]
接口160是部件即ssd 152与主机154之间在该上下文中的交互点，并且在硬件和软件两者的层级上均适用。这允许部件经由输入/输出(io)系统和相关联的协议与其他部件进行通信。硬件接口通常由接口处的机械信号、电信号和逻辑信号以及用于对它们进行排序的协议来描述。通用和标准接口的一些非限制性示例包括scsi(小型计算机系统接口)、sas(串行附接scsi)和sata(串行ata)。
[0034]
ssd 152包括控制器162，该控制器将把非易失性存储器部件(例如，nand闪存)桥
接到主机(诸如非易失性存储器170a、170b-170n)的电子器件结合到主机154。控制器通常是执行固件级代码的嵌入式处理器，并且可以是ssd性能的重要因素。
[0035]
控制器162经由寻址164功能块与非易失性存储器170a、170b-170n进行交互。寻址164功能用于例如管理从主机154到ssd 152上(即ssd152的非易失性存储器170a、170b-170n上)的对应物理块地址的逻辑块地址(lba)之间的映射。因为非易失性存储器页面和主机扇区的大小不同，所以ssd必须构建和维护使其能够在将数据写入扇区或从扇区读取数据的主机与实际放置该数据的物理非易失性存储器页面之间转换的数据结构。可为ssd的易失性存储器172中的会话构建和维护该表结构或“映射”，诸如dram或控制器162和寻址164可访问的一些其他本地易失性存储器部件。另选地，可以在ssd的非易失性存储器诸如非易失性存储器170a、170b-170n中的会话上更持久地保持表结构。
[0036]
除非易失性存储器170a、170b-170n之外，寻址164还与数据缓冲器高速缓存166交互。ssd 152的数据缓冲器高速缓存166通常使用dram作为高速缓存，类似于硬盘驱动器中的高速缓存。数据缓冲器高速缓存166用作向和从非易失性存储器部件传输数据的缓冲器或分级区域，并且用作高速缓存以加快对高速缓存数据的未来请求。数据缓冲器高速缓存166通常用易失性存储器来实现，因此存储在其中的数据不会永久性地存储在高速缓存中，即，数据不是持久性的。
[0037]
最后，ssd 152包括一个或多个非易失性存储器170a、170b-170n部件。对于非限制性示例，非易失性存储器部件170a、170b-170n可被实现为闪存存储器(例如，nand或nor闪存)或现在或将来可用的其他类型的固态存储器。非易失性存储器170a、170b-170n部件是数据持续存储在其上的实际存储器电子部件。ssd 152的非易失性存储器170a、170b-170n部件可被认为是硬盘驱动器(hdd)存储设备中的硬盘的模拟。
[0038]
此外，本文对数据存储设备的引用可涵盖多介质存储设备(或“多介质设备”，其有时可被称为“多层设备”或“混合驱动器”)。多介质存储设备通常指的是具有常规hdd(参见例如hdd 100)与使用非易失性存储器(诸如闪存或其他固态(例如，集成电路)存储器)的ssd(例如，参见ssd 150)(其为电可擦除和可编程的)组合的功能的存储设备。由于不同类型的存储介质的操作、管理和控制通常不同，因此混合驱动器的固态部分可包括其自身对应的控制器功能，该控制器功能可与hdd功能一起集成到单个控制器中。多介质存储设备可被构建和配置为以多种方式操作并利用固态部分，诸如作为非限制性示例，将固态存储器用作高速缓存存储器，用于存储频繁访问的数据，用于存储i/o密集数据，用于存储对应于有效载荷数据的元数据(例如，用于辅助解码有效载荷数据)等。另外，多介质存储设备可以被构建和配置为基本上作为单个壳体中的两个存储设备，即常规的hdd和ssd，具有用于主机连接的一个或多个接口。
[0039]
硬盘驱动器配置
[0040]
实施方案也可以在硬盘驱动器(hdd)的情境中使用，诸如其中使用壳体/外壳来封闭或容纳hdd的外部hdd，并且可以利用其实现如本文所示和所述的ir led。因此，根据实施方案，图1b中示出了说明hdd 100的平面图，以说明可以实现本发明的实施方案的此类电子设备的示例性操作部件。
[0041]
图1b示出了包括滑块110b的hdd 100的部件的功能布置，该滑块包括磁性读写磁头110a。滑块110b和磁头110a可统称为磁头滑块。hdd 100包括具有磁头滑块的至少一个磁
头万向节组件(hga)110、通常经由弯曲部附接到磁头滑块的引线悬架110c，以及附接到引线悬架110c的负载梁110d。hdd 100还包括能够旋转地安装在主轴124上的至少一个记录介质120和附接到主轴124用于旋转介质120的驱动马达(不可见)。读写磁头110a(也可以称为换能器)包括写元件和读元件，用于分别写入和读取存储在hdd 100的介质120上的信息。可使用磁盘夹128将介质120或多个磁盘介质附连到主轴124。
[0042]
hdd 100还包括附接到hga 110的臂132、滑架134、包括电枢136和定子144的音圈马达(vcm)，该电枢包括附接到滑架134的音圈140，该转子包括音圈磁体(不可见)。vcm的电枢136附接到滑架134并且被配置为移动臂132和hga 110以访问介质120的部分，它们共同安装在具有插置的枢转轴承组件152的枢轴148上。就具有多个磁盘的hdd而言，滑架134可称为“e形块”或梳齿，因为滑架被布置为承载联动的臂阵列，从而使之呈现梳齿的外观。
[0043]
包括包含磁头滑块耦接至的弯曲部的磁头万向节组件(例如，hga110)、弯曲部耦接至的致动器臂(例如，臂132)和/或负载梁，以及致动器臂耦接至的致动器(例如，vcm)的组件可以统称为磁头堆叠组件(has)。然而，hsa可包括比所述的那些更多或更少的部件。例如，hsa可指还包括电互连部件的组件。一般来讲，hsa是被配置为移动磁头滑块以访问介质120的部分以进行读和写操作的组件。
[0044]
进一步参考图1b，包括至磁头110a的写入信号和来自该磁头的读信号的电信号(例如，到vcm的音圈140的电流)由柔性电缆组件(fca)156(或“柔性电缆”)传输。柔性电缆156与磁头110a之间的互连件可包括臂电子(ae)模块160，该ae模块可具有读信号的板载前置放大器以及其他读通道和写通道电子部件。ae模块160可附接到滑架134，如图所示。柔性电缆156可以耦接到电连接器块164，该电连接器块在一些配置中通过由hdd外壳168提供的电馈通提供电气连通。hdd外壳168(或“壳体底座”或“基板”或简称“底座”)与hdd盖一起为hdd 100的信息存储组件提供半密封(或气密密封，在一些配置中)的保护壳体。
[0045]
其他电子部件，包括磁盘控制器和包括数字信号处理器(dsp)的伺服电子器件，向驱动马达、vcm的音圈140和hga 110的磁头110a提供电信号。提供给驱动马达的电信号使驱动马达旋转，从而向主轴124提供扭矩，该扭矩继而传输到附连到主轴124的介质120。因此，介质120沿方向172旋转。旋转的介质120形成空气垫，该空气垫充当滑块110b的空气轴承表面(abs)搭载于其上的空气轴承，以使得滑块110b在介质120的表面上方飞行，而不与记录信息的薄磁记录层形成接触。类似地，在利用轻于空气的气体(诸如用于非限制性示例的氦气)的hdd中，旋转的介质120形成气垫，该气垫充当滑块110b搭载于其上的气体或流体轴承。
[0046]
向vcm的音圈140提供的电信号使hga 110的磁头110a能够访问上面记录有信息的磁道176。因此，vcm的电枢136摆动经过圆弧180，这使hga 110的磁头110a能够访问介质120上的各个磁道。信息存储在介质120上的多个径向嵌套的磁道中，这些磁道被布置在介质120上的扇区(诸如扇区184)中。相应地，每个磁道由多个扇区化磁道部分(或“磁道扇区”)诸如扇区化磁道部分188构成。每个扇区化磁道部分188可包括记录的信息和数据头，该数据头包含纠错码信息和伺服突发信号图案，诸如abcd-伺服突发信号图案(其是识别磁道176的信息)。在访问磁道176时，hga 110的磁头110a的读元件读取伺服突发信号图案，该伺服突发信号图案向伺服电子器件提供定位错误信号(pes)，这会控制向vcm的音圈140提供的电信号，从而使磁头110a能够跟随磁道176。在找到磁道176并识别特定的扇区化磁道部
分188时，磁头110a或者从磁道176读取信息或者根据磁盘控制器从外部代理(例如计算机系统的微处理器)接收的指令将信息写入磁道176。
[0047]
hdd的电子架构包括用于执行其各自的hdd操作功能的多个电子部件，诸如硬盘控制器(“hdc”)、接口控制器、臂电子模块、数据通道、马达驱动器、伺服处理器、缓冲存储器等。两个或更多个此类部件可以组合在称为“片上系统”(“soc”)的单个集成电路板上。此类电子部件中的若干个(如果不是全部的话)通常布置在印刷电路板上，该印刷电路板耦接到hdd的底侧，诸如耦接到hdd外壳168。
[0048]
本文参考硬盘驱动器，诸如参考图1b所示和所述的hdd 100，可以包括有时被称为“混合驱动器”的信息存储设备。混合驱动器通常指的是具有常规hdd(参见例如hdd 100)与使用非易失性存储器(诸如闪存或其他固态(例如，集成电路)存储器)的固态存储设备(ssd)(其为电可擦除和可编程的)组合的功能的存储设备。由于不同类型的存储介质的操作、管理和控制通常不同，因此混合驱动器的固态部分可包括其自身对应的控制器功能，该控制器功能可与hdd功能一起集成到单个控制器中。混合驱动器可被构建和配置为以多种方式操作并利用固态部分，诸如作为非限制性示例，将固态存储器用作高速缓存存储器，用于存储频繁访问的数据，用于存储i/o密集数据等。另外，混合驱动器可以被构建和配置为基本上作为单个壳体中的两个存储设备，即常规的hdd和ssd，具有用于主机连接的一个或多个接口。
[0049]
扩展和替代
[0050]
在前述说明中，已经参照大量的具体细节描述了本发明的实施方案，这些细节可根据不同的具体实施而变化。因此，可以在不脱离实施方案较宽的实质和范围的情况下对其进行各种修改和改变。因此，本发明以及申请人旨在成为本发明的唯一且排他性的指示物的是由本专利申请以此类权利要求发出的具体形式发出的一组权利要求，包括任何后续的更正。本文明确阐述的对包含在这些权利要求中的术语的任何定义应当决定如权利要求中使用的这些术语的含义。从而，未在权利要求中明确引述的限制、元件、特性、特征、优点或属性不应以任何方式限制此权利要求的范围。因此，本说明书和附图被认为是示例性意义的而不是限制性意义的。
[0051]
此外，在该描述中，某些过程步骤可按特定顺序示出，并且字母和字母数字标签可用于识别某些步骤。除非在说明书中明确指明，否则实施方案不一定限于执行此类步骤的任何特定顺序。具体地讲，这些标号仅用于方便步骤的识别，并非旨在指定或要求执行此类步骤的特定顺序。