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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsprotokoll
der Schnittstelle einer Speicherkarte, insbesondere ein Kommunikationsprotokoll,
das die Schnittstelle einer Vielfunktion-Speicherkarte und die USB-Schnittstelle unterstützen kann,
wodurch ein Schnittstellenkonverter überflüssig gemacht wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Speicherkarte verwendet einen
beschreibbaren, nichtflüchtigen
Chip als Speichermedium, in dem ein Mikroprozessor integriert ist,
der die Lese- und Schreiboperation steuern kann und an die Schnittstelle
der Speicherkarte zur Verbindung mit dem elektronischen Anwendungsgerät angeschlossen
ist, wodurch der Mikroprozessor auf Befehl des elektronischen Anwendungsgerätes die
entsprechende Lese- und Schreiboperation ausführen kann.
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Diese Speicherkarte weist die Vorteile
eines kleinen Volumens und Gewichtes, einer hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeit
und einen niedrigen Stromverbrauch auf und findet eine breite Anwendung
auf digitale Datenprodukte, um Digitaldaten zu speichern. Auf dem
Markt sind Speicherkarten unterschiedlichen Typs zu finden, wie
Compact-Flash-Speicherkarte (CF-Speicherkarte), Smart-Media-Speicherkarte
(SM-Speicherkarte), Multimedia-Speicherkarte (MMC-Speicherkarte),
Memory-Stick-Speicherkarte (MS-Speicherkarte), Secure-Digital-Speicherkarte
(SD-Speicherkarte) usw. Diese Speicherkarten unterscheiden sich
in Abmessung, Mechanik, elektrischem Anschluß, Kommunikationsprotokoll,
Befehlsschlüssel
und Steuerablauf und haben eigene Vorteile und Nachteile. Die Speicherkarte
wird breit auf tragbare Digitalgeräte angewendet, wie Mobiltelefon,
Digitalkamera, MP3 Player und PDA. Um das Anwendungsgebiet der Speicherkarte
zu vergrößern, treten
auch Anwendungsgeräte
mit der Schnittstelle der Speicherkarte auf, wie Modem mit CF-Schnittstelle, Netzkarte,
Digitalkamera mit Memory-Stick-Schnittstelle, Blue-Tooth-Kommunikationskarte,
Blue-Tooth-Kommunikationskarte mit SD-Schnittstelle usw. Um sich
von den Speicherkarten, die nur die Speicherfunktion haben, zu unterscheiden,
werden diese Speicherkarten als Ein-Ausgabekarte bezeichnet.
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Die obengenannten Speicherkarten
weisen jedoch eignene Nachteile auf. Bei der Compact-Flash-Speicherkarte
verwendet die Schnittstelle einen 50poligen Steckanschluß und einen
parallelen 8- und 16-Bit-Datenbus, einen Adressenbus mit 26 Leitungen
und mehrere Steuerleitungen für
unterschiedlichen Zweck.
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Die Compact-Flash-Speicherkarte ist
durch die folgenden benachteiligt: 1. Der 50polige Steckanschluß hat einen
größeren Raumbedarf
und erhöht
die Herstellungskosten des Schnittstellenverbinders; 2. der Steckanschluß ist kraftaufwendig;
3. die Steckverbindung kann nicht gewährleistet werden; 4. wegen
des Parallelbetriebes kann das Anwendungsgerät nicht direkt mit mehreren
Speicherkarten verbunden werden; 5. ein Schreibschutz ist nicht
vorgesehen.
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Beider Smart-Media-Speicherkarte
hat die Schnittstelle einen Kontaktanschluß mit 22 Kontakten, die als
Kontaktleisten ausgebildet sind. Zwei Federn sind erforderlich,
um die Speicherkarte und den Schreibschutzaufkleber zu erfassen.
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Die Smart-Media-Speicherkarte ist
durch die folgenden benachteiligt: 1. Die Federn zur Erfassung der Speicherkarte
und des Schreibschutzaufklebers nehmen einen Platz ein und erhöht die Kosten
des Schnittstellenverbinders; 2. die Kontakte sind in zwei Reihen
eingeordnet, wodurch beim Einsetzen und Herausziehen der Speicherkarte
die erste Kontaktreihe der Speicherkarte zunächst mit der zweiten Kontaktreihe
im Steckplatz in Kontakt tritt; 3. der VCC- und GND-Kontakt sind
in der Mitte vorgesehen, was zu einem Kurzschluß führen kann; 4. der Schreibschutzaufkleber
kann die Speicherdaten in der Speicherkarte nicht direkt schützen und
benötigt
eine Erfassung des Schreibschutzzustandes durch das Anwendungsgerät; 5. eine
reelle Adressierung wird verwendet, wodurch eine Unterstützung für die logische
Adressierung unmöglich
ist; 6. wegen der reellen Adressierung muß das Format des Chips modifiziert
werden, wenn das Speichermedium erweitert wird.
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Bei der Multimedia-Speicherkarte
hat die Schnittstelle einen Kontaktanschluß mit 7 Kontakten, die als Kontaktleisten
ausgebildet sind. Eine Feder ist erforderlich, um die Speicherkarte
und den Schreibschutzaufkleber zu erfassen.
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Die Multimedia-Speicherkarte ist
durch die folgenden benachteiligt: 1. Ein Serienbetrieb wird verwendet,
wobei in jeder Taktperiode nur ein Bit übertragen werden kann, so daß die Übertragungsgeschwindigkeit niedrig
ist; 2. ein software-gesteuerter Schreibschutz wird verwendet, wodurch
ein spezifisches Software erforderlich ist.
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Bei der Secure-Digital-Speicherkarte
hat die Schnittstelle einen Kontaktanschluß mit 9 Kontakten, die als
Kontaktleisten ausgebildet sind. Zwei Federn sind erforderlich,
um die Speicherkarte und den Schreibschutzschieber zu erfassen.
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Die Secure-Digital-Speicherkarte
ist durch die folgenden benachteiligt: 1. Der Schreibschutzschieber benötigt eine Erfassung
des Schreibschutzzustandes durch das Anwendungsgerät.
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Beider Memory-Stick-Speicherkarte
hat die Schnittstelle einen Kontaktanschluß mit 10 Kontakten, die als
Kontaktleisten ausgebildet sind. Die Schnittstelle kann selbst ein
Speicherkartenerfassungssignal erzeugen. Die Speicherkarte ist mit
einem Schreibschutzschalter versehen und hat die Schreibschutzfunktion.
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Die Memory-Stick-Speicherkarte ist
durch die folgenden benachteiligt: 1. Ein Serienbetrieb wird verwendet,
wobei in jeder Taktperiode nur ein Bit übertragen werden kann, so daß die Übertragungsgeschwindigkeit
niedrig ist; 2. eine reelle Adressierung wird verwendet, wodurch
eine Unterstützung
für die
logische Adressierung unmöglich
ist; 3. wegen der reellen Adressierung muß das Format des Chips modifiziert
werden, wenn das Speichermedium erweitert wird.
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Da die Speicherkarten eigene Vorteile
und Nachteile aufweisen und der Personalcomputer nur über ein
elektronisches Anwendungsgerät,
das eine USB-, PCMCIA- oder IDE-Schnittstelle unterstützt, mit
den Speicherkarten einen Datenaustausch vornehmen kann, hat der
Erfinder die vorliegene Erfindung entwickelt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Kommunikationsprotokoll der Schnittstelle einer Vielfunktion-Speicherkarte
zu schaffen, wobei der Anschluß der
Schnittstelle 4polig und 8polig ist, wodurch die Vielfunktion-Speicherkarte
die USB-Schnittstelle und die in der Erfindung definierte Schnittstelle
unterstützen kann,
so daß eine
Anwendung auf Computer und unterschiedliche elektronische Anwendungsgeräte ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Kommunikationsprotokoll
der Schnittstelle einer Vielfunktion-Speicherkarte gelöst, das
einen Halbduplex- und 4-Bit-Serienbetrieb verwendet. Beim CLK-Signal kann
in jeder Taktperiode eine 4-Bit-Information D0, D1, D2 und D3 übertragen
werden. Die Übertragungsinformation
wird paketiert. Das Kommunikationsprotokoll verwendet den in der
Speicherkarte imitierten Kommunikationsendpunkt als Quelle oder
Senke der Informationsübertragung.
Das Datenpaket enthält
das Startbit, den Paketidentifizierer, den Kommunikationsendpunkt,
die Datenlänge,
die Payload-Daten, den Paketzustandsschlüssel, das Datenformat und das
Endbit.
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Die Erfindung betrifft ferner einen
Steckanschluß der
Schnittstelle der Vielfunktion-Speicherkarte, der 4polig und 8polig
ist. Die 4polige Ausbildung ist für die USB-Schnittstelle und
die 8polige Ausbildung ist für
die SFMI-Schnittstelle ausgelegt. Vier von den acht Leitungen für SFMI-Schnittstelle
sind mit den vier Leitungen für
USB-Schnittstelle gemeinsam. Die anderen vier Leitungen für die SFMI-Schnittstelle
sind neben den vier Leitungen für
die USB-Schnittstelle angeordnet. Der Steckanschluß kann ein
männlicher
oder weiblicher Anschluß sein.
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Die Erfindung betrifft ferner einen
Formatierer, der anhand des Kommunikationsprotokolls der Schnittstelle
der Vielfunktion-Speicherkarte die Daten aus dem Speicher in Form
von Datenpaket formatiert, wobei das Datenpaket das Startbit, den
Paketidentifizierer, den Kommunikationsendpunkt, die Datenlänge, die
Payload-Daten, den Paketzustandsschlüssel, das Datenformat und das
Endbit enthält.
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Die Erfindung betrifft ferner einen
Formatumsetzer, der das USB-Datenpaket auf das Datenpaket umsetzt,
das dem Kommunikationsprotokoll der Schnittstelle der Vielfunktion-Speicherkarte
entspricht, wobei das Datenpaket das Startbit, den Paketidentifizierer,
den Kommunikationsendpunkt, die Datenlänge, die Payload-Daten, den
Paketzustandsschlüssel,
das Datenformat und das Endbit enthält.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Grundaufbau der erfindungsgemäßen Vielfunktion-Speicherkarte
und des entsprechenden Kartenlese-/-schreibgerätes.
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2 zeigt
die Definition und Funktion der Leitungen der erfindungsgemäßen SDM-Schnittstelle.
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3 zeigt
einen Grundaufbau des Mikroprozessors der erfindungsgemäßen Vielfunktion-Speicherkarte.
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4A zeigt
eine Blockschaltung der Erfassungsschaltung in Verbindung mit der
SDM-Schnittstelle.
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4B zeigt
eine Blockschaltung der Erfassungsschaltung in Verbindung mit der
USB-Schnittstelle.
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5 zeigt
den Inhalt des Paketidentifizierers.
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6 zeigt
die Datenstruktur des Paketidentifizierers und ihre Beziehung mit
dem Takt.
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7 zeigt
die Datenstruktur des Kommunikationsendpunktes und ihre Beziehung
mit dem Takt.
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8 zeigt
die Datenstruktur der Datenlänge
und ihre Beziehung mit dem Takt.
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9 zeigt
die Datenstruktur der Datenfolge und ihre Beziehung mit dem Takt.
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10 zeigt
die Datenstruktur des Fehlererfassungsschlüssels und ihre Beziehung mit
dem Takt.
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11 zeigt
die Datenstruktur des Paketzustandsschlüssels und ihre Beziehung mit
dem Takt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vielfunktion-Speicherkarte
hat zwei Bauarten, wovon die Speicherkarte der ersten Bauart die
Funktion zum Speichern von Digitaldaten und die Speicherkarte der
zweiten Bauart die Funktion zum Ausführen von anderen Ein-Ausgabefunktionen
aufweist. Bei den beiden Bauarten enthält die Speicherkarte je einen
Mikroprozessor 220, wovon der Mikroprozessor 220 der
Speicherkarte der ersten Bauart mit einer Schnittstelle für Flash-Speicher
und der Mikroprozessor 220 der Speicherkarte der zweiten
Bauart mit einer Schnittstelle zum Unterstützen des Ein-Ausgabe-Bausteins
ausgestattet werden muß.
Die Speicherkarte der ersten Bauart muß einen Flash-Speichermodul
besitzen, um Digitaldaten zu speichern. Die Speicherkarte der zweiten
Bauart muß einen
Ein-Ausgabe-Baustein besitzen, um die Ein-Ausgabefunktion auszuführen.
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Die erfindungsgemäße Vielfunktion-Speicherkarte 200 in 1 enthält einen Ein-Ausgabe-Baustein 210,
einen Mikroprozessor 220 und einen Speicher 230,
die auf einer Platine untergebracht sind. Auf der Platine ist weiterhin
ein freiliegender Anschluß der
Schnittstelle zur Verbindung mit dem elektronischen Anwendungsgerät 100 vorgesehen.
Diese Platine mit vollständiger
elektrischer Funktion wird dann durch Spritzgießen von einem Gehäuse umschlossen,
so daß eine
Vielfunktion-Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte entsteht.
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Das elektronsiche Anwendungsgerät 100,
das mit der Vielfunktion-Speicherkarte verbunden ist, enthält ein Anwendungsprogramm 110,
einen Formatumsetzer 120 und einen Ein-Ausgabe-Baustein 130.
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Der Ein-Ausgabe-Baustein 210 der
Speicherkarte dient zur Datenein-/-ausgabe. Die erfindungsgemäße Vielfunktion-Speicherkarte
kann gleichzeitig die USB-Schnittstelle und die in der Erfindung
definierte SFMI-Schnittstelle unterstützen. Der Anschluß der Schnittstelle
ist 4polig und 8polig.
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Der 4polige Anschluß ist für die USB-Schnittstelle
ausgelegt und enthält
eine VCC-Leitung, durch die das verbundene Gerät die Speicherkarte mit Gleichstrom
versorgen kann, eine GND-Leitung für Erdung, eine D+-Leitung und
eine D–-Leitung
für Datenübertragung.
Die Schnittstelle der erfindungsgemäßen Vielfunktion-Speicherkarte
hat einen 8poligen Anschluß,
der einen 4-Bit-Zweiweg-Befehl/Daten/Zustand-Bus (D0-D3), eine Taktsynkronleitung
(CLK), eine Systemschnittstellen- und Speicherkartenerfassungsleitung
(CD), eine Stromleitung (VCC) und eine Erdungsleitung (GND) enthält. Der
Schreibschutz kann durch eine in der Vielfunktion-Speicherkarte
integrierte Schreibschutzschalter eingeschaltet werden und über die
Schnittstelle dem elektronischen Anwendungsgerät mitgeteilt werden. VCC ist
eine Stromleitung, durch die die Speicherkarte mit Gleichstrom versorgen
werden kann. GND ist eine Erdungsleitung für einen Erdungsschutz. CLK
ist eine Leitung für
taktsynchrones Signal und kann den Ein-Ausgabedaten einen Synchronisiertakt
liefern, damit die Zeitfolge des Datensignals wieder hergestellt
wird. BD_CD ist eine Leitung für
Systemschnittstellen- und Speicherkartenerfassungssignal, die zur
Erfassung dient, daß die
Ein-Ausgabedaten ein USB- oder SFMI-Signal ist. D0 ist die Bit0-Leitung
des Zweiweg-Befehl/Daten/Zustand-Buses und die D–-Leitung im USB-Modulbetrieb.
D1 ist die Bit1-Leitung des Zweiweg- Befehl/Daten/Zustand-Buses
und die D+-Leitung im USB-Modulbetrieb. D2 ist die Bit2-Leitung
des Zweiweg-Befehl/Daten/Zustand-Buses und existiert nicht im USB-Modulbetrieb.
D3 ist die Bit3-Leitung des Zweiweg-Befehl/DatenlZustand-Datenbuses
und existiert nicht im USB-Modulbetrieb.
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Die obige Beschreigung hat es zur
Kenntnis gebracht, daß die
erfindungsgemäße SFMI-Schnittstelle und
die USB-Schnittstelle vier gemeinsame Leitungen benutzen: VCC, GND,
D– (D0)
und D+ (D1). Die erfindungsgemäße SFMI-Schnittstelle
enthält
noch vier weitere Leitungen, CLK, BD_CD, D2 und D3. Daher kann neben
den vier Leitungen für USB-Schnittstelle
die anderen vier Leitungen angeordnet sein, wodurch die erfindungsgemäße SFMI-Schnittstelle
die Leitungen der USB-Schnittstelle benutzen kann.
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Das andere Merkmal der Erfindung
besteht in der D0- und D1-Leitung des 4-Bit-Zweiweg-Buses. Wenn
das elektronische Anwendungsgerät 100 über die
USB-Schnittstelle mit der Speicherkarte verbunden ist, kann eine
Umsetzung auf den USB-Schnittstellenmodus durchgeführt werden,
um die Kommunikation im USB-Modusbetrieb zu unterstützen. Zudem
kann die Speicherkarte ohne das elektronische Anwendungsgerät 100 direkt
für Personalcomputer
oder Digitalgeräte
mit USB-Schnittstelle verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft ferner einen
Steckanschluß der
Vielfunktion-Speicherkarte, der 4polig und 8polig ist. Die 4polige
Ausbildung ist für
die USB-Schnittstelle und die 8polige Ausbildung ist für die SFMI-Schnittstelle ausgelegt.
Vier von den acht Leitungen für
die SFMI-Schnittstelle sind mit den vier Leitungen für USB-Schnittstelle
gemeinsam. Die anderen vier Leitungen für die SFMI-Schnittstelle sind
neben den vier Leitungen für
die USB-Schnittstelle angeordnet. Der Steckanschluß kann ein
männlicher
oder weiblicher Anschluß sein.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, enthält der Mikroprozessor
220 eine
Ein-Ausgabesteuerung 221, eine Speichersteuerung 222,
einen Formatierer 223 und einen Entformatierer 224.
Die Ein-Ausgabesteuerung 221 dient zur Steuerung des Ein-Ausgabebausteins 210 der
Speicherkarte und entscheidet, daß der Ein-Ausgabebaustein 210 mit
dem Eingabemodus oder Ausgabemodus oder mit dem USB-Schnittstellenmodus
oder SFMI-Schnittstellenmodus arbeitet. Die Speichersteuerung 222 dient
zur Steuerung des Speichers 230. Der Formatierer 223 und
der Entformatierer 224 dient zu einer Formatumsetzung zwischen
dem USB- und SFMI-Schnittstellensignal, um sich dem Betriebsmodus
des Ein-Ausgabebausteins der Speicherkarte anzupassen. Nachfolgend
wird die Arbeitsweise des Formatierers 223 und des Entformatierers 224 beschrieben.
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Systemschnittstellen- und Speicherkartenerfassungssignal:
Das
Systemschnittstellen- und Speicherkartenerfassungssignal wird in
der Speicherkarte mit dem Ein-Ausgabesteuersignal und im elektronischen
Anwendungsgerät 100 über einen
Widerstand mit der Stromquelle verknüpft. Die USB-Schnittstellen
ist nicht mit diesem Signal verbunden. Daher kann die Vielfunktion-Speicherkarte
durch dieses Signal die Schnittstelle, die das elektronische Anwendungsgerät 100 verwendet,
erfassen und das elektronische Anwendungsgerät 100 das Einsetzen
der Vielfunktion-Speicherkarte erfassen.
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Die Schnittstellenerfassungsschaltung
des Ein-Ausgabenbausteins enthält
eine Stromquelle 310, einen BD-Eingabeerfassungsanschluß 320,
einen CD-Ausgabeerfassungsanschluß 330, eine erste
Diode 360, eine zweite Diode 370, einen ersten
Widerstand 340 und einen zweiten Widerstand 350.
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Der Ein-Ausgabebaustein kann durch
das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Systemschnittstellen-
und Speicherkartenerfassungssignals (BD CD) eine USB- oder SFMI-Schnittstellen
feststellen.
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Wenn die Vielfunktion-Speicherkarte
in das elektronische Anwendungsgerät 100 eingesetzt wird,
das kontinuierlich bestromt wird, egal ob die Speicherkarte vorhanden
ist, wird zunächst
das CD-Signal im Hochimpedanzzustand gehalten, damit die Erfassung
des BD_CD-Signals nicht beeinflußt wird. Anschließend wird der
Zustand des BD_CD-Signals geprüft.
Wenn das BD_CD-Sigaal ein hohes Potential aufweist, bedeutet es, daß die Systemseite
die Schnittstelle der Vielfunktion-Speicherkarte unterstützt, wodurch
die Speicherkarte in den Schnittstellenmodus eintritt. Dabei hat
das CD-Signal ein niedriges Potential, wodurch das elektronische Anwendungsgerät 100 mitgeteilt
wird, daß die
Speicherkarte bereits in seinem Steckplatz eingesetzt ist.
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Wenn das BD_CD-Siganl ein niedriges
Potential aufweist, bedeutet es, daß die Systemseite das BD_CD-Siganl
nicht über
den Widerstand mit der Stromquelle verbunden hat. D.h. die Systemseite
unterstützt die
USB-Schnittstelle. Daher tritt die Speicherkarte in den USB-Schnittstellenmodus
ein.
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In den Blockschaltungen gemäß 4A und 4B ist die VCC-Leitung mit der Stromquelle 310 verbunden.
Das Systemschnittstellen- und
Speicherkartenerfassungssignal BD_CD wird über die vorwärtsgeschaltete,
erste Diode 360 mit dem BD-Eingabeerfassungsanschluß 320 und über die
rückwärtsgeschaltete
zweite Diode 370 mit dem CD-Ausgabeerfassungsanschluß 330 verbunden.
Das Systemschnittstellen- und Speicherkartenerfassungssignal BD_CD
ist weiterhin über
den zweiten Widerstand 350 mit der GND-Leitung und über den
ersten Widerstand 340 mit der VCC-Leitung verbunden. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
hat der erste Widerstand einen Widerstandswert von 10 K Ω und der
zweite Widerstand einen Widerstandswert von 100 K Ω. Der Widerstandswert
der Widerstände
bleibt jedoch nicht darauf beschränkt. Der erste und zweite Widerstand
können
für BD_CD
und VCC einen Spannungsanstieg bewirken.
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Wenn die Vielfunktion-Speicherkarte
mit der SFMI-Schnittstelle verbunden wird, wie in 4A dargestellt ist, werden die erste
Diode 360 und somit der BD-Eingabeerfassungsanschluß 320 angeschaltet.
Dadurch kann die SFMI-Schnittstelle erfaßt werden. Wenn das Systemschnittstellen-
und Speicherkartenerfassungssignal BD_CD nicht vorliegt, wird die
erste Diode 360 nicht angeschaltet. Dadurch kann die USB-Schnittstelle
festgestellt werden.
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Im Ausgabemodus wird die SFMI-Schnittstelle
festgestellt, wenn die zweite Diode 370 angeschaltet wird.
Umgekehrt wird die USB-Schnittstelle festgestellt.
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Nachfolgend wird das Kommunikaitonsprotokoll
der Vielfunktion-Speicherkarte beschrieben:
Die Schnittstelle
der Vielfunktion-Speicherkarte verwendet einen Halbduplex- und 4-Bit-Serienbetrieb.
Beim CLK-Signal kann in jeder Taktperiode eine 4-Bit-Information übertragen
werden. Die Informationsübertragungsweise
wird von dem elektronischen Anwendungsgerät 100 gesteuert, der
den Übertragungsbefehl
gibt und die Datenlänge
festlegt. Um die Verfügbarkeit
der Schnittstelle zu erhöhen
und das Systemdesign zu erleichtern, wird die Übertragungsinformation paketiert.
Das Kommunikationsprotokoll verwendet den in der Speicherkarte imitierten
Kommunikationsendpunkt als Quelle oder Senke der Informationsübertragung.
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Die Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte
dieser Schnittstelle muß mindestens
einen Kommunikationsendpunkt unterstützen, der als Steuerendpunkt
bezeichnet und die Adresse 0 hat. Das Kartenlese-/-schreibgerät kann durch
diesen Steuerendpunkt Informationen über die Funktion der Speicherkarte
und die Einstellung der anderen Kommunikationsendpunkte erhalten.
Daher kann das Lese- und Schreibgerät die Funktion der Speicherkarte
aktivieren und eine Informationsübertragung
ausführen.
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(1)Startbit/Endbit
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Das elektronische Anwendungsgerät 100 und
die Speicherkarte müssen
beide bei der Informationsübertragung
am Anfang des Datenpaketes ein Startbit für eine Taktperiode, bei dem
D0-D3 alle 0 ist, und am Ende des Datenpaketes ein Endbit für zwei Taktperioden
erzeugen, bei dem D0-D3 alle 1 ist.
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(2)Paketidentifizierer (PID)
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Wie aus 5 ersichtlich ist, fängt das Datenpaket mit dem
Paketidentifizierer an. Je nach dem Paketidentifizierer ist die
Anwendung des Datenpaketes unterschiedlich. Jedes Datenpaket enthält: 1. Paketidentifizierer:
verschlüsselt
die Übertragungsrichtung,
die Adresse des Kommunikationsendpunkte und die Datenlänge; 2.
Payload-Daten: enthält
einen CRC-Schlüssel
für Datenfehlererfassung;
3. Paketzustandsschlüssel: der Empfänger der
Payload-Daten sendet den Empfangszustand zurück und informiert, ob die Daten
richtig empfangen werden. Der Paketidentifizierer 0001 verschlüsselt den
Sachverhalt, daß das
elektronische Anwendungsgerät 100 zur
Datenausgabe bereitsteht. Der Paketidentifizierer 1001 verschlüsselt den
Sachverhalt, daß das
elektronische Anwendungsgerät 100 zur
Dateneingabe bereitsteht. Der Paketidentifizierer 1101 verschlüsselt den
Sachverhalt, daß das
elektronische Anwendungsgerät 100 den
Kommunikationsendpunkt einstellen oder entsprechende Information
erhalten will. Der Paketidentifizierer 0010 verschlüsselt den
Sachverhalt, daß der
Datenempfänger
dem Empfang des Datenpaketes informieren soll. Der Paketidentifizierer 1010 verschlüsselt den
Sachverhalt, daß der
Empfänger
vorübergehend
keine Information empfangen kann oder der Sender vorübergehend
keine Information senden kann. Der Paketidentifizierer 1110 verschlüsselt den Sachverhalt,
daß der
Kommunikationsendpunkt deaktiviert werden oder der Steuerendpunkt
den Steuerbefehl nicht unterstützen
soll.
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Der Paketidentifizierer 1110 ist
durch 4 Bits gebildet. Um einen Kommunikationsfehler zu vermeiden, werden
diese 4 Bits mit weiteren 4 Bits mit umgekehrter Bitfolge ergänzt, wodurch
insgesamt 8 Bits entstehen, die in steigender Potenz innerhalb von
zwei Taktperioden übertragen
werden. Wie aus 6 ersichtlich
ist, empfängt
der Datenempfänger
PID und PID'. Wenn PID = (PID')', kann der Empfänger dem Empfang des Paketidentifizierers
bestätigen.
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(3)Kommunikationsendpunkt
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Der Kommunikationsendpunkt ist die
Haupteinheit für
Informationsübertragung
der Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte und des elektronischen Anwendungsgerätes. Entsprechend
einzelnem Kommunikationsendpunkt ist in der Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte
eine Datenpufferungszone mit vorbestimmter Kapazität vorgesehen,
in der die Payload-Daten des Datenpaketes zwischen dem elektronischen
Anwendungsgerät
und der Speicherkarte vorübergehend
gespeichert werden.
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Die Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte
kann maximal 16 Kommunikationsendpunkte unterstützen. Durch die Adresse des
Kommunikationsendpunktes im Datenpaket wird der Empänger der
Datenpaketes identifiziert.
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Die Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte
muß mindestens
einen Kommunikationsendpunkt unterstützen, dessen Adresse 0 ist.
Das elektronische Anwendungsgerät
kann durch diesen Kommunikationsendpunkt den Paketidentifizierer,
die Funktionsweise, die Anzahl der unterstützten Kommunikationsendpunkte,
die Adressen der Kommunikationsendpunkte und das Kommunikationsendpunktformat
erhalten.
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Der Kommunikationsendpunkt hat vier
Arten für
unterschiedliche Informationsübertragung
zwischen dem elektronischen Anwendungsgerät und der Speicherkarte oder
Ein-Ausgabekarte.
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Der Steuerendpunkt ermöglicht dem
elektronischen Anwendungsgerät 100 beim
Aktivierung der Speicherkarte, den Paketidentifizierer, die Funktionsweise,
die Anzahl der unterstützten
Kommunikationsendpunkte, die Adressen der Kommunikationsendpunkte
und das Kommunikationsendpunktformat zu erhalten.
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Der Dateneingabe-Endpunkt gestattet
eine Dateneingabe des elektronsichen Anwendungsgerätes von
der Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte.
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Der Datenausgabe-Endpunkt gestattet
eine Datenausgabe des elektronsichen Anwendungsgerätes an die
Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte.
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Der diskontinuierliche Dateneingabe-Endpunkt
gestattet eine Dateneingabe des elektronsichen Anwendungsgerätes mit
vorbestimmten Zeitintervall von der Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte.
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Wie aus 7 ersichtlich ist, wird der Kommunikationsendpunkt
bei der Paketübertragung
direkt nach PID mit 4 Bits im einer Taktperiode übertragen.
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(4) Datenlänge
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Wie aus 8 ersichtlich ist, wird die Datenlänge nach
dem Kommunikationsendpunkt mit 12 Bits in drei Taktperioden übertragen
werden. Die Datenlänge
wird in Byte gemessen. 0 × 000
bedeutet 4096 Bytes. 0 × 001
bedeutet 1 Byte.
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(5)Payload-Daten
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Die Daten im Datenpaket werden als
Payload-Daten bezeichnet. Die Datenlänge legt die Länge der Payload-Daten
fest. Jedes Byte wird in zwei Taktperioden übertragen. Die Übertragungsrichtung
wird von dem elektronischen Anwendungsgerät 100 im Paketidentifizierer
verschlüsselt,
wie in 9 dargestellt.
Den Payload-Daten folgt ein CRC16-Fehlererfassungsschlüssel für 16 Taktperioden.
Der Algorithmus von CRC16 führt eine
Division durch 2 aus, die eine Division des Polynoms G (X) = X16
+ X15 + X2 + 1 durch 2 sein kann. Die Datenübertragungsfolge ist in 10 gezeigt.
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(6)Paketzustandsschlüssel
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Der Empfänger prüft nach dem Empfang der Payload-Daten,
ob der Fehlererfassungsschlüssel
entspricht, und informiert, ob die Daten richtig empfangen werden.
Wenn die Daten richtig empfangen werden, sendet der Empfänger ACK
zurück.
Wenn die Daten vorübergehend
nicht empfangen werden können
oder die Daten fehlerhaft sind, sendet der Empfänger NAK zurück und fordert
eine erneute Übertragung.
Wenn ein Fehler in der Speicherkarte oder dem Ausführungsbefehl
auftritt, sendet der Empfänger
STALL zurück,
wie in 11 dargestellt
ist.
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(7)Datenformat
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Die Übertragung aller Datenpakete
werden von dem elektronischen Anwendungsgerät (Systemseite) aktiviert.
Das Datenpaket enthält
hintereinander das Startbit, den Paketidentifizierer, den Kommunikationsendpunkt,
die Datenlänge,
die Payload-Daten, den Paketzustandsschlüssel, das Datenformat und das
Endbit. Die Systemseite aktiviert die Datenübertragung und legt den Paketidentifizierer
den Kommunikationsendpunkt und die Datenlänge fest.
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Wenn die Speicherseite beim IN-Paket
nach dem Empfang der obengenannten Information die geforderten Daten
nicht liefern kann, kann sie den Zustandsschlüssel NAK zurücksenden,
wodurch die Systemseite die Übertragung
unterbricht und eine erneute Datenübertragung aktivieren kann,
um nochmals zu versuchen, die Daten zu erhalten. Wenn die Speicherseite
die geforderten Daten liefern kann, sendet sie ein Startbit und danach
die Daten in dem entsprechenden Kommunikationsendpunkt. Beim Erreichen
der geforderten Datenlänge
folgt den Daten ein CRC-Erfassungsschlüssel von 16 Bits. Die Systemseite
prüft,
ob der Erfassungsschlüsselentspricht.
Wenn ja, sendet sie ACK zurück.
Wenn nein, sendet sie NAK zurück
und kann eine erneute Übertragung
des Datenpaketes aktivieren, um die richtige Daten zu erhalten.
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Wenn das Datenpaket ein Out- oder
SETUP-Paket ist, legt die Systemseite den Paketidentifizierer, den
Kommunikationsendpunkt und die Datenlänge fest und überträgt dann
die auszugebenden Daten. Beim Erreichen der festgelegten Datenlänge folgt
den Daten ein CRC-Erfassungsschlüssel
von 16 Bits. Die Speicherseite prüft, ob der Erfassungsschlüssel entspricht.
Wenn ja, sendet sie ACK zurück.
Wenn nein, sendet sie NAK zurück.
Dabei wird die erneute Übertragung
des Datenpaketes von der Systemseite entschieden.
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(8) Steuerung des Übertragungsmodus
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Das elektronische Anwendungsgerät 100 kann
durch die Steuerung des Übertragungsmodus
von dem eingestellten Kommunikationsendpunkt 0 die entsprechenden
Information über
die Speicherkarte erhalten. Die Steuerung des Übertragungsmodus wird in die
SETUP-, DATA- und STATUS-Phase untergeteilt.
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In der SETUP-Phase sendet die Systemseite
das Datenpaket, das den Paketidentifizierer SETUP, den Kommunikationsendpunkt
mit der Adresse 0, die Datenlänge
von 8 Bytes enthält.
Anschließend
sendet die Systemseite den SETUP-Befehlschlüssel und -Parameter von 8 Bytes
und den CRC16-Schlüssel
von 2 Bytes. Schließlich
sendet die Speicherseite den Zustandsschlüssel zurück und informiert, ob das Datenpaket
richtig empfangen wird.
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Der SETUP-Befehlschlüssel und
-Parameter von 8 Bytes enthält:
bmRequestTzpe, bRequest, wValue, wIndex, wLength. Ihre Definition
und Anwendung sind im USB-Standard vorgeschrieben. In Tabelle 1
ist die Bedeutung der Parameter dargestellt.
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Tabelle
1: Steuerung des Übertragungsdatenformates
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Außer dem Standardsbefehlsschlüssel werden
der speicherspezifische Befehlsschlüssel und der herstellerspezifische
Befehlsschlüssel
beide von dem Hersteller selbst festgelegt. Die Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte
muß den
Standardsbefehl unterstützen.
In Tabelle 2 wird die Definition des Standardsbefehlsschüssels dargestellt:
-
Tabelle
2: Standardsbefehlschlüssel
-
In der Datenphase werden die Übertragungsrichtung
und die Datenlänge
durch bRequest und wLength bestimmt. Die Systemseite aktiviert die
Datenübertragung
und die Datenlänge
wird durch wLength eingestellt.
-
In der Zustandsphase sendet der Empfänger einen
Zustandsschlüssel
zurück
und informiert, ob die Daten richtig empfangen werden.
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(9)Anwendung der Schnittstelle der
Vielfunktion-Speicherkarte Die Schnittstelle der Vielfunktion-Speicherkarte
ist für
unterschiedliche Anwendungen geeignet. Sie kann in Verbindung mit
dem entsprechenden Befehlsvorrat und Kommunikationsprotokoll auf
Speichergerät,
Kommunikationsgerät
usw. angewendet werden.