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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Schnittstelle mit Kommunikationsporotokoll
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 angeschlossenist,
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 Market sind speicherkarten
unterschiedlichen Typs zu finden, wie Compact-Flash-Speicherkarte
(CF-Speicherkarte), Smart-Media-Speicherkarte (SM-Speicher karte),
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,
lue-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 eigene 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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Bei
der 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 vorliegende Erfindung entwicklt.
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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 Anschlug 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 Mikroprozesor 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, um die Ein-Ausgabefunktion auszuführen.
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Die
erfindungsgemäße Vielfunktion-Speicherkarte 200 in 1 enthält einen
Ein-Ausgabe-Baustein 210, einen Mikroprozesor 220 und
eine 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
elektronische 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/Daten/Zustand-Datenbuses
und existiert nicht im USB-Modulbetrieb.
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Die
obige Beschreibung 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-Scgbuttstekke mit der Speicherkarte verbunden ist, kann eine
Umsetzung auf den USB-Schnittstellenmodus durchgeführt werden,
um die Kommunikation im USB-Modulbetrieb 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 Systemschnittstelen- 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 Hochimpedanzzust gehalten, damit die Erfassung
des BD_CD-Signals nicht beeinflußt wird. Anschließend wird
der Zustand des BD_CD-Signals geprüft. Wenn das BD_CD-Signal 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. Wenn das
BD_CD-Signal ein niedriges Potential aufweist, bedeutet es, daß die Systemeite
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 Systemschnittstelen- 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 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 Kommunikationsprotokoll 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 Kommunikationsendpunkt 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 zurückinformiert, 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
Empfänger
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 elektronischen
Anwendungsgerätes von
der Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte.
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Der
Datenausgabe-Endpunkt gestattet eine Datenausgabe des elektronischen
Anwendungsgerätes an
die Speicherkarte oder Ein-Ausgabekarte.
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Der
diskontinuierliche Dateneingabe-Endpunkt gestattet eine Dateneingabe
des elektronischen 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 Taltperioden.
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,
weil 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 Erfassungschlüssel
entspricht. 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 Erfassungschlüssel 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 Tabellelist
die Bedeutung der Parameter dargestellt.
| Adresse | Bezeichnung | Besetzungsraum (Byte) | Einstellwert | Beschreibung |
| 0 | BmRequestType | 1 | Bytewert | Befehlsformat
D7:
Datenübertragungsrichtung
0
= Datenausgabe vom Lese- und Schreibgerät zur Speicherkarte
1
= Datenausgabe von der Speicherkarte zum Lese- und Schreibgerät |
| | | | | D6...5:
Befehlstyp
0 = Standardsbefehl
1 = speicherspezifischer
Befehl
3 = vorbehalten
D4...0:
Befehlszielgegenstand
0
= Gerät
selbst
1 = Schnittstelle
2 = Kommunikationsendpunkt
3
= Sonstige
4...31 = vorbehalten |
| 1 | bRequest | 1 | Einstellwert | Stellt
den Befehlsschlüssel
ein (siehe nächste
Tabelle) |
| 2 | wValue | 2 | Einstellwert | Weist
unterschiedliche Bedeutung je nach dem Befehlsschlüssel und
eine Länge
von 2 Bytes auf |
| 4 | wIndex | 2 | Indexwert | weist
unterschiedliche Bedeutung je nach dem Befehlsschlüssel und
dient zum Einstellen des Indexwertes |
| 6 | wLength | 2 | Zahlenwert | Stellt
die Datenlänge
ein |
Tabelle
1: Steuerung des Übertragungsdatenformates
-
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 unterstüzen.
In Tabelle 2 wird die Definition des Standardsbefehlsschüssels dargestellt:
| BmRequest Type | bRequest | wValue | wIndex | WLength | Data |
| 00000000B
00000001B
00000010B | CLEAR_FEATURE | Feature
Select or | 0 | 0 | keine |
| 1000000B | GET_CONFIGURATION | 0 | 0 | 1 | Konfigurationseinstellwert |
| 1000000B | GET_DESCRIPTOR | Deskriptortyp Und
Indexwert | 0
oder Sprachenschlüssel | Deskriptorlänge | Deskriptordaten |
| 10000001B | GET_STATUS | 0 | 0
Schnittstellenschlüssel Kommunikationsendpunktschlüssel | 2 | Erhält den Speicher-, Schnittstellen- und
Kommunikationsendpunktzustand |
| 0000000B | SET_ADDRESS | Adresse | 0 | 0 | keine |
| 0000000B | SET_CONFIGURATION | Konfigurationseinstellwert | 0 | 0 | keine |
| 0000000B | SET_DESCRIPTOR | Deskriptortyp Und
Indexwert | 0
oder Sprachenschlüssel | Deskriptorlänge | Deskriptor |
| 00000000B
00000001B
00000010B | SET_FEATURE | Feature
Select or | 0
Schnittstellenschlüssel Kommunikationsendpunktschlüssel | 0 | keine |
| 00000001B | SET_INTERFACE | Alternate
Setting | Schnittstellenschlüssel | 0 | keine |
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.
-
(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.