CN1459076A - 非易失存储器卡和输入输出卡的协同互连及操作 - Google Patents
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Abstract
修改非常小的非易失性存储器卡以包括一个在和一个分立的数据输入输出卡上的一个连接件推到一起时电和机械上配合的连接件。该输入输出卡直接在外部部件和该非易失性存储器之间传送数据,无须经过与该存储器卡连接的主机。该输入输出卡通过有线或无线通信通道和该外部部件通信。
Description
技术领域
本发明一般地涉及可移动电子电路卡的使用和结构,并且更具体地涉及非易失性存储器卡和输入输出卡(“I/O”)在一起的互连和使用。
背景技术
正在变成流行的各种各样可买到的非易失存储器特别小并且具有不同的机械和/或电接口。它们的例子包括可以从本申请的受让人、加州Sunnyvale的SanDisk公司买到的相关多媒体卡(“MMC”)和安全数字(“SD”)存储器卡。存在其它遵守国际标准化组识(“ISO”)和国际电工委员会(“IEC”)的标准的卡,这些标准的一个例子是广泛实施称为ISO/IEC 7816的标准。
MMC的物理和电规范是在由加州Cupertino的多媒体协会(“MMCA”)不时地更新和公布的“多媒体卡系统规范”中给出的。该规范的分别为1999年6月和2000年1月的版本2.11和2.2特意被收录为本文的参考资料。目前可以从SanDisk公司买到各种存储能力的最高为单卡64兆字节的MMC产品,预期可在不远的将来买到容量为128兆字节的产品。在SanDisk公司2000年4月出版的“多媒体卡产品手册”版本2中说明了这些产品,特意把该手册收录为本文的参考资料。在转让给SanDisk公司的由Thomas N.Toombs和Micky Holtzman于1998年11月4日同一天申请的共同未决专利申请序号09/185,649和09/186,064中也说明MMC产品电操作的某些方面。在转让给SanDisk公司的美国6,040,622号专利中说明该卡的物理结构以及制造它的方法。这二份申请以及该专利也特意收录为本文的参考资料。
较新的SD卡和MMC卡相似,二者尺寸相同但SD卡厚度较厚以容纳附加的存储器芯片。二者主要不同是,SD卡包括一组附加的数据接点以便使卡和主机之间的数据传输更快。为了使设计成接受SD卡的插口也能接受MMC卡,SD卡的其它接点和MMC卡的接点相同。还把用于SD卡的电气接口做成是大部分与在上面引用的规范2.11版本中说明的MMC产品向后兼容,从而使为了容纳这二种类型的卡主机操作上需要进行的更改很少。SD卡的一些方面在于2000年8月17日申请的美国专利申请序号09/641,023中说明,该申请收录为本文的参考资料。
按照ISO/IEC 7816标准制造的卡相对于MMC卡和SD卡来讲形状不同、表面接点处于不同位置并且电气接口不同。ISO/IEC 7816标准具有总标题“识别卡-带有接点的集成电路(组)卡”,并且由日期从1994年到2000年的1-10部分组成。该可以从瑞士日内瓦的ISO/IEC得到拷贝的标准特意收录为参考资料。在必须以安全方式存储数据以使未授权方式读出该数据会非常困难或者不可能的应用中,ISO/IEC 7816卡是特别有用的。除其它应用外,小的ISO/IEC 7816卡常常用于蜂窝电话。
当前,通过连接着存储器卡的主机系统在该存储器卡和某外部部件之间传输数据。并非所有这些存储器卡使用的主机系统特别适应于在快速、有效和方便方式下传送某些类型的或大量的数据。
发明内容
从而,简要地和总地,本发明使用一个独立的电和机械上与存储器卡连接的输入输出卡,从而当存储器卡插入到主机系统中时可以在不使数据经过该主机系统的情况下通过该输入输出卡直接向或者从该存储器传送数据。在这种直接和存储器卡的数据传送期间,最好除了主机提供电源、时间信号和其它可能的类似支持外,该数据传送是独立于该主机系统完成的。修改存储器卡的控制器,从而它还充当存储器卡和输入输出卡之间的这种直接数据传送的控制器。
在一优选形式下,在存储器卡和输入输出卡的啮合边缘上形成当横向推到一起时能方便但牢固系固的连接件,从而二个卡形成一个可以作为单个卡处理的组合。这些卡连接件之一例如包括弹性金属抓手,当把连接件推到一起时在这些抓手之间插入另一个卡连接件的配合金属销或者印刷电路板边缘插头。通过当最初把二个连接件推到一起时在二者之间自动啮合的掣子,防止二个连接件偶然松开。为了连接二个连接件不需要单独的转动或其它运动,也不需要单独的系固操作。
从下面连带着各附图的说明本发明的其它细节、特征和优点会变得清楚。
附图说明
图1示出其中采用非易失存储器卡和输入输出卡的组合的系统;
图2示出示例存储器卡以及其中插入该卡的系统插口的销分配;
图3示出带有第一实施例附加连接件的图2存储器卡以及带有配合连接件的输入输出卡;
图4是连接在一起的图3的存储器卡和输入输出卡的外观图;
图5A和5B是沿图3的剖面5-5取的图3和4的存储器卡和输入输出卡的连接件的剖面图,图5A示出连接件相啮合而图5B示出连接件相脱离;
图6示出带有第二实施例附加连接件的图2存储器卡以及带有配合连接件的输入输出卡;
图7是连接在一起的图6的存储器卡和输入输出卡的外观图:
图8A和8B是沿图6的剖面8-8取的图6和7的存储器卡和输入输出卡的连接件的剖面图,图8A示出连接件相啮合而图8B示出连接件相脱离;
图9是图3和6的存储器卡的电子方块图;以及
图10是图3和6的输入输出卡的电子方块图。
具体实施方式
参照图1,主电子系统31示成带有一个插口33,用户可以在该插口33中插入和取出一种或多种类型的前面在“背景”一节中概述的可买的存储器卡。主机31可以是桌面式或笔记本式的个人计算机,其包含容纳这种存储器卡的插口33。含有这种卡插口的主机系统的其它例子包括各种便携式电子设备,例如手提计算机,个人组织器,其它个人数字助理(“PDA”),蜂窝电话,音乐播放机,等等。此外,音频收音机以及全球定位系统(“GPS”)接收机也可以具有这样的存储器卡插口。本发明的改进可应用于大范围的包含存储器卡插口的主机系统。
本文中所描述的例子中说明SD卡,但是应理解本发明不受用任何特定类型的存储器卡实现的限制。在图2中示出SD卡35和配合插口33的物理构形。SD卡形状上为矩形,尺寸为24毫米×32毫米,厚度为2.1毫米并且沿着卡的较长边的窄轨(图2中未示出)为1.4毫米厚。本发明可以用具有很宽范围的不同尺寸的存储器卡来实现,但是用长度小于50毫米,宽度小于40毫米并且厚度小于3毫米的存储器卡具有高使用性。
SD卡35含有九个表面电接点10-18。当插入到主机系统插口33中时接点13、14、16和电源(VSS、VDD、VSS2)连接。卡接点15接收来自主机的时钟信号(CLK)。接点12接收来自主机的命令(CMD)并且把响应和状态信号发回到主机。其余的接点10、11、17和18(分别为DAT2、DAT3、DATO、DAT1)并行地接收数据以在它的非易失性存储器中存储并且并行地从该存储器向主机发送数据。较少数量的数据接点能被选择性地使用。例如单个数据接点17。主机和卡之间的最大数据传送速率由所使用的并行数据通路的数量限制。前面“背景”一节中说明的MMC卡具有类似的接点布局和接口,但省略数据销10和18并且不使用接点11,接点11是按备份设置的。除了MMC卡仅为1.4毫米厚以及只具有单个数据接点17外,MMC卡和SD卡尺寸和操作类似。经插口33的各个引脚20-28,卡37的各个接点连接到它的主机系统上。
本发明包括通过添加一个例如36处所示的连接件修改比如存储器卡35的存储器卡,该被修改的卡在图1中用35′标记。连接件36和输入输出卡37的配合连接件连接,以便把这二个卡在机械上和电气上耦合到一起。输入输出卡37在通信路径41上直接和一些其它系统39通信。通信路径41可以是无线的,例如利用红外或射频信号,或者可以包括接线连接。如果通过导线,输入输出卡37包括一个外部插座以便可取下地接受一个和导线连接的插头。如果为无线,在使用射频通信下卡37在其中包括一个天线,而在使用红外通信下卡37包括红外发射器和检测器。一种正在出现的用于射频数据通信的标准是已经公布的蓝牙(Bluetooth)规范,Wilson和Kronz在二篇分别在Dr、Dobb′s Journal的2000年3月号(从62页开始)和2000年4月号(从58页开始)发表的题目为“蓝牙内情,部分I”和“蓝牙内情,部分II”的文章中讨论该标准,这二篇文章收录为参考资料。通信路径41上的数据传送通常会是双向的,但是对于特定应用当然可以限制成一个方向上或另一个方向上。
可以在卡37中包含一些输入输出功能中的一种或多种。调制解调器是一个例子,其中该通信系统39是电话系统。通用数据传送功能很可能具有高可用性,因为用户希望传送各种类型的数据。这包括音频和视频数据、大数据库文件、游戏和各种其它计算机程序的传送。在远程系统39和存储器卡35′之间直接地、不必经过卡35′是它的一部分的主机系统31来传送这些数据。这是直接存储器存取(“DMA”)方式,并且在传送长的数据流时特别有好处。主机31不需要具有用来管理这种数据以及通信功能的硬件和软件。这全部由外围输入输出卡37和存储器卡35′完成。主机在处理高速数据传送上的任何限制、内部存储器容量有限等等都不会限制对存储器卡35′的直接数据传输。但是,主机31向存储器卡35′提供还要被输入输出卡37使用的电源和时钟信号。
在图3、4、5A和5B示出依据一实施例的存储器卡与输入输出卡的机械和电连接。在图3从对着含有外部接点的一侧示出SD卡51。在SD卡51的与带有卡的各外部接点的一端相对的一端上设置用来和输入输出卡55耦合的连接件53。连接件53被示成卡的外壳覆盖部分地被去掉。沿着输入输出卡55的一条边缘包括配合连接件57。卡55带有一对销59并且这对销从卡55在与它的连接件57的相对两侧上向外延伸。在卡51的边缘上于它的连接件53的相对两侧处包括一对配合口61。当把卡51和55推到一起时,销59插入到它们的配合口61中,其中销59足够柔韧以使它们的顶端卡在它们的配合口61的挡爪内。这在弯折销59以松开它们和口61的档爪的啮合之前防止二个卡被拉开。当如此连接下,配合连接件53和57还建立二个卡之间的电连接。
在该示出的具体例子中,连接件53包括9个直接在SD卡51的印制电路板63的一端上形成的金属接点。这些接点中的每一个,例如图5A和5B中示出的接点65,包封在印制板63的边缘的周围。相同数量的弹簧加载接点,例如组成一个这样的接点的金属弹簧件67和69,在卡51插入到二个弹簧件之间时被靠在它们各自对应的卡51的金属接点上。由于这些弹簧件从输入输出卡55的一端向外伸出,它们被沿着连接件57的整个宽度延伸的刚性外壳71保护免受损坏。当卡51和55如此耦合在一起时,存在多个分离的使SD卡51内存储器控制器和输入输出卡55的通信电路相连接的电导线(该例中为9个)。
在图6、7、8A和8B示出SD卡73和输入输出卡75的机械和电互连的第二实施例。在该情况下,尽管也使二个卡的配合缘连到一起,配合连接件77和79具有不同的结构。一旦连接,二个卡通过和第一实施例相同的销59和口61保持在一起以防脱开。当然,在该以及第一实施例中,可以替代地使用任何适用于这种小型卡的常规周知的机械系固机构。
在第二实施例中,在SD卡内部的印刷电路板81的一端上添加连接件77。每个电接点包括一对互相加荷的弹性件83和85。输入输出卡75上的连接件包括若干销,例如销87,其定位插入到一对和在各卡的配合缘上处于同一位置上的弹性件83和85中。这些销由一个附着在输入输出卡75的印刷电路板91的一端上的连接件台91支持。这些伸长的销还由外面围绕着这些销的卡75外壳的延伸部分93保护。
上面说明的卡连接机构的优点是,它们通过把连接器推到一起的简单横向运动牢固地把存储器卡和输入输出卡连接到一起。一旦相连接,可以把它们按单块卡处理,例如移出或插入主机系统的存储器卡插口。
不存在对输入输出卡55和75的尺寸的特别限制,但是最好把它们做得尽可能小和轻。长小于50毫米和宽小于40毫米的平面图尺寸在与也小于该尺寸的存储器卡连接时是相对合适的。输入输出卡的厚度需要做成比SD存储器卡的厚度大,以使容纳一起附加的集成电路芯片和/或用于射频通信的天线。但是输入输出卡的厚度可以做成小于6毫米,并且通常小于4毫米。输入输出卡沿其含有该连接件的边缘的宽度大多数通常作成基本上等于存储器卡沿其含有配合连接件的边缘的宽度。
参照图9,图中以方块图形式示出修改型SD卡51和73内的电子系统。控制器101通过线路105和一个或多个存储器单元103通信。该控制器包括一个微处理107和它的接口电路109。接口电路109进而和存储器111、主机接口电路113、存储器接口电路115以及和输入输出卡接口的电路117互连。存储器单元103包括一个和线路105连接的控制器接口119和一个闪速存储器单元阵列121。通常在附着在卡的印刷电路板上并且与印刷电路板上互连的分立的集成电路芯片上提供控制器101和各个存储器单元103,但是趋向是随着改进的处理技术的允许把数个组合到单块芯片上。
在123处示意表示的和主机接口113连接的连接件包括SD卡的插入到卡插口33(图1和2)中的各个表面接点。在125处示意表示的和输入输出接口连接的连接件代表由图3-8B说明的各实施例的连接件53和77。这样,该存储器卡的存储器控制器已修改成使它控制与该存储器卡连接的输入输出卡的数据流,同时继续控制对主机系统的数据流。控制器101控制各存储器单元103、存储器卡连接到的主机以及任何和该存储器卡连接的输入输出卡之间的命令流和数据流。若未如此连接输入输出卡,控制器101以大致和目前的SD卡相同的方式管理各存储器单元103的操作以及它们与主机的通信。
在图10中示意示出输入输出卡55和75内的电子系统。连接件131和图3-8B的各实施例中的连接件57和79对应。它和控制器接口电路133连接,后者进而和处理器接口电路135连接。控制输入输出卡的操作的微处理器137以及存储器139也和处理器接口135连接。最后,电路141也和处理器接口135连接,以在该处理器和通过传输部件143接收和/或发送的信号或数据之间进行接口。如果采用有线的通信,部件143是一个用于插头的插座。若为采用射频的无线,部件143是一个天线。如果为采用红外通信的无线,部件143包括红外发射信号的发射器和/或检测器。在任何情况下,微处理器137控制部件143和连接件131之间的数据传送。
尽管根据各特定实施例说明了本发明的不同方面,应理解本发明在权利要求的整个范围内受到保护。
Claims (5)
1.一种在与主机系统连接的非易失存储器卡和外部部件之间通信数据的方法,其包括把一个输入输出卡电气地和机械地与该存储器卡连接并且通过该输入输出卡而不是通过该主机系统在该存储器卡和该外部部件之间传递数据。
2.如权利要求1的方法,其中在该输入输出卡和该外部部件之间通过该输入输出卡内包含的天线无线地通信数据。
3.如权利要求1的方法,其中该输入输出卡和该存储器卡的连接包括啮合设置在存储器卡和输入输出的边缘上的配合连接件,其中存储器卡连接件位于和存储器上设置着和主机连接的电接点组的边缘相对的一侧上。
4.如权利要求3的方法,其中啮合二个配合连接件包括以二者自动地建立之间的电接触并且机械上把存储器卡和输入输出卡销卡在一起从而防止二者分开的方式将所述啮合连接件横向推到一起。
5.如权利要求1的方法,其中通过该输入输出卡在存储器卡和外部部件间通信数据利用该存储器卡中的一个还控制该存储器卡中的存储器和该主机系统之间的数据传送的控制器。
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