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TWI289270B - Cooperative interconnection and operation of a non-volatile memory card and an input-output card - Google Patents

Cooperative interconnection and operation of a non-volatile memory card and an input-output card Download PDF

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TWI289270B
TWI289270B TW094132884A TW94132884A TWI289270B TW I289270 B TWI289270 B TW I289270B TW 094132884 A TW094132884 A TW 094132884A TW 94132884 A TW94132884 A TW 94132884A TW I289270 B TWI289270 B TW I289270B
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Wesley G Brewer
Yoram Cedar
Robert F Wallace
Rodert C Miller
Michael L Giffford
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Sandisk Corp
Socket Communications Inc
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Description

1289270 、 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於一般可移動式電子電路板的使用和結 構’而且，更特別的是相關於非揮發性記憶體卡與輸入一 輸出卡的互相連接及共同使用。 【先前技術】 • 各式各樣商業上廣受歡迎可用的非揮發性記憶體卡是 非常的小，且有著不同的機械及/或電子介面。實施例包 含從本發明的受讓人者，加州，Sunnyvdle的SanDisk公 司取得之相關多媒體卡（、MMC")及安全數位（SD")記 憶體卡。有些其它卡遵守國際標準化組織（a ISO")及國 際電子科技委員會（〜IEC 〃），實施例係廣泛地施行之習 知的ISO/IEC78 1 6標準。 在多媒體卡系統說明書"裡所提供MMC的物理及 • 電子規格說明〃，定期的由加州，Cupertino的多媒體卡 協會（V'MMCA〃 ）更新及公佈。說明書裡的2.11及2.2 版本，發行的日期分別爲西元1 999年6月及2000年1 月，在此一倂列入參考。MMC產品在單一卡片裡具有高 達64萬位元組的可變儲存容量，目前可從SanDisk公司 取得，且預計在不久的將來1 28萬位元組的容量是有可能 的。在SanDisk公司於西元2000年4月所發行的第2版 之'、多媒體卡產品手冊〃裡敘述這些產品，在此一倂列入 參考。Thomas N . To o m b s 和 M i c ky Ho 11 z m a η 於 1 99 8 年 11
-5- (2) (2)1289270 月4日共同申請專利並讓渡給SanDisk之序號09 / 1 8 5， 649及09/186，064的專利申請案中也敘述3MMC產品的 電操作之某些觀點。在讓渡給SanDisk公司之美國專利號 碼6，（MO，6 22中說明實體的卡結構和其製造方法。此二 申請案，於此也一倂列入參考。 除了具有增加的厚度以容納一個附加的記憶晶片之 外，較新的安全數位卡類似於多媒體卡，具有相同的尺 寸。他們之間主要的差異是安全數位卡包含附加數據接點 以促使卡和主機之間的數據傳輸更快速。安全數位卡的其 它接點與多媒體卡那些接點是相同地以便設計成容納安全 數位卡之插座也可容納多媒體卡。安全數位卡之電子介面 更進一步的被製造成大部份與前述2.11版本說明書中所 述之多媒體卡產品逆向相容，以致於主機的操作僅須做少 部份變更即可容納兩種卡片的型式。在西元2 0 00年8月 I7曰申請之美國專利申請編號〇9/641，023中，敘述安 全數位卡的某些觀點，於此一倂列入參考。 根據ISO/IEC 7S16標準所製成的卡片是不同形狀， 在不同的位置有表面接點，且具有不同於MM C和S D卡 的電子介面。ISO/IEC 7816標準有 ''識別卡一積體電路卡 的接點之一般標題，且由載有1994至2000個別日期之1 - 1 0部份所組成。這個標準的複本可以從位於瑞士，曰 內瓦的ISO/IEC取得，於此一倂列入參考。iso/IEC 781 6 卡片在應用上特別有用，其中，資料必須以安全方式儲 存，使得其不會在未經許可的情況下相當難以或不可能被 -6 - (3) (3)1289270 讀取。在其它應用中，小型ISO/IEC 78 1 6卡片通常使用在 行動電話。 目前，資料透過與記憶體卡連結之主機系統而在記憶 體卡和某些外部裝置之間傳遞。並不是所有使用這些記憶 體卡之主機系統特別地適合以快速、有效率及便利的方 式，傳輸某種型式或大量的資料。 【發明內容】 因此，本發明，簡單地而且一般地利用一種分離的輸 入-輸出卡，其係以電及機械的方式附加至記憶體卡，以 致於當記憶體卡插入至主機系統時，可經由輸入-輸出 卡，將資料直接傳遞至記憶體及從記憶體將資料直接傳 出，而不需要透過主機系統傳遞資料。在直接與記憶體傳 送資料期間，除了支援二卡片之主機電源，時計信號，及 其他諸如此類可能支援之外，資料傳輸較佳地獨立於主機 之外完成。記憶卡的控制器修改成也能作爲在記憶體卡和 輸入-輸出卡之間此直接資料傳遞的控制器。 在較合適的形式中，連接器形成於記憶體卡和輸入-輸出卡的接合邊緣，記憶體卡和輸入-輸出卡在被側向地 推在一起時，可以容易地但卻牢固地鎖定，以致於這兩種 卡片形成可以當作一個單獨卡操作之單元。舉例而言’卡 連接器之一包含彈性金屬指構件，當其它卡的連接器與此 連接器推在一起時，其它卡的連接器之配接金屬插梢或印 刷電路板邊緣連接器會插入於這些金屬指構件之間。當這
1289270 、 (4) 兩個連接器最初被推在一起時，藉由在他們之間自動嚙合 之閂鎖，以防止不慎的分離。不須要分離式旋轉或其它動 作以連結連接器，也不需要分離式閂鎖操作。 藉由配合附圖之下述說明中，本發明的其它細節，特 徵及優點將清楚呈現。 【實施方式】 Φ 參考圖1，其顯示主電子系統3包含腳座33，在上述 發明背景中槪述之商業上可取得的一或更多型式之記憶體 卡可由使用者插入其中或自其中移除。主機31可爲桌上 型或手提型個人電腦，它包含可容納這類記憶體卡的腳座 3 3。包含這類卡片腳座的主機系統之其它實施例包含各式 各樣可攜帶型電子裝置，舉例而言手持電腦、個人管理 器、其它個人數位助理人（>PDAs〃 ）、手機、音樂插 放機、等等。另外，自動收音機和全球定位系統 ® (' GPS 〃）的接收器也可能有這類記憶體卡腳座。本發 明的改進可應用至包含記憶體卡腳座之眾多不同主機系 統。 在此處所述的實施例中，說明安全數位卡（SD )但 應了解本發明並不限實行於任何特定型式的記憶體卡。在 圖2，顯示安全數位卡3 5的實體配置及結合腳座3 3。安 全數位卡是長方形，具有2 4 m m X 3 2 m m的尺寸，2 . 1 m m的厚度及沿著卡片較長一邊有1 . 4 m m厚的狹軌。 本發明雖然可以以多種尺寸之一實施，但是須有一個尺寸 -8- (5) (5)1289270 小於5 0 m m長，40 m m寬及3 m m厚的高度有用之記憶 體卡。 安全數位卡3 5包含9個表面電接點1 0 - 1 8。當插入 至主機系統腳座3 3時接點13、14及1 6連接至電源 (VSS，VDD及VSS2 )卡片接點15從主機接收時計信號 (CLK )。接點12從主機接收指令（CMD )且發送回應 和狀態信號至主機。其餘接點1 0，1 1，1 7及1 8 (分別爲 DAT2，DAT3，DATO和DA1 )以平行方式接收資料，用 以儲存至它的非揮發性記憶體卡，並以並列方式從記憶體 發送資料至主機。少數的資料接點是可以選擇性的使用， 舉例而言，單資料接點1 7。在主機和卡片之間的資料傳 遞最大速率受限於所使用之並行資料路徑。在上述背景所 敘述的多媒體卡片有類似的接點設計和介面但是省略資料 接腳1 〇及1 8而且不使用接點1 1，它是提供當作備用。 除了 1 · 4 m m厚和有一單資料接點1 7多之外，多媒體卡 均有著類似安全數位卡的尺寸和操作。卡片3 7的接點透 過腳座33的個別接腳20至28連接至其主機系。 本發明包含藉由增加如3 6所示之連接器以修正諸如 曰己彳思體卡3 5之修正記憶體卡’修正的卡片在圖1標識爲 3 5 ’。連接器3 6附加至輸入-輸出卡3 7的接合連接器， 以便將這兩種卡以機械及電的方式耦合在一起。輸入一輸 出卡3 7在通訊路徑4 1上直接與某些其他系統3 9通訊。 通訊路徑4 1可能是無線的，例如利用紅外線或無線電頻 率信號’或者可以包含電線連結。如果藉由電線，輸入一 -9 - (6) (6)l28927〇 _出卡3 7包含外部腳座以便可移除地容納附加至接線的 插頭。如果藉由無線，假使利用無線電頻率通訊，則卡片 3 7於其中包含天線，如果利用紅外線通訊，則包含紅外 線發送器及偵測器。一個已出現的無線電頻率資料通訊標 準係已公佈之藍芽設計說明書，由Wilson及Kronz說明 於二篇名爲、、藍芽內幕第1部份〃和、、藍芽內幕第2部 份〃之文獻中，其發表在Dr.Dobbs期刊所發行的西元 2〇〇〇年3月份（開始於第62頁）及2000年4月份（開 始於5 8頁）中，在此一倂列入參考。通訊路徑41上資料 的傳遞通常在2個方向但是在特定應用中可以某程度地限 制於一個方向或其他方向。 一或許多輸入-輸出功能可以包含在卡片37內。數 據機係一實施例，其中通訊系統3 9是電話系統。因爲使 用者有廣泛的各式各樣型式的資料要傳遞，所以，一般的 資料傳遞功能多半是高度有用的。這包含聲音和影像資 料、大型的資料庫檔案、遊戲及各種其它的電腦程式之傳 輸。在遠端系統3 9和記憶體卡3 5，之間直接傳遞這類的 資料不必透過主機系統3 1，卡片3 5 /爲主機系統3 1的一 部份。這是直接記憶體存取（、、Μ A 〃）的形式，且當傳 遞長串資料時有特別的優勢。主機3 1不必擁有硬體或軟 體以處理這類資料和通訊功能。這是完全地藉由周邊的輸 入一輸出卡3 7和記憶體卡3 5 /來執行。主機系統 31 處理高速資料傳遞之任何限制、有限內部記憶容量、等 等，並不會限制資料與記憶體卡3 5，的直接傳輸。但 -10- (7) (7)1289270 是，主機3 1提供電力及時計訊號予記憶體卡3 5 / ，電力 及時S十訊號亦由輸入-輸出卡3 7使用。 在圖3、4、5 A及5 B中，顯示根據一個具體實例之 記憶體卡和輸入-輸出卡的機械和電之互接。圖3係從與 包含外部接點之側邊對立的側邊，顯示安全數位卡5 1。 用於與輸入-輸出卡5 5連結之連接器5 3設在安全數位卡 5 1中與載有外部接點之端部相對立之端部。連接器5 3顯 示成外殻移除之卡的遮蔽部份。沿著輸入-輸出卡5 5的 邊緣包含接合連接器5 7。接腳對5 9係由卡片5 5承載並 從其連接器5 7的對立側上的端部向外延伸。在卡片5 1的 邊緣之連接器5 3的兩側則包含結合閉口 6 1。當卡片5 1 和5 5擠壓在一起時，接腳5 9會被插入其接合孔6 1內， 接腳5 9會充份地撓曲以使其尖端邊由接合口 6 1內的掣子 抓住。這可以防止卡片被拉出分開，直到接腳5 9被撓曲 以釋放他們與孔6 1的掣子的嚙合爲止。當如此附著時， 在這兩種卡片之間也建立起連接器5 3和5 7的電連結。 在所示之特定實施例中，連接器5 3包含直接地形成 於安全數位卡5 1的印刷電路板63之尾端上的9個金屬接 點。迫些接點中的每一接點，如在圖5 A及5 B中所表示 的接點6 5，纏繞著板6 3的邊緣。當卡插入於彈簧元件之 間時，類似數目之彈簧負載接點，舉例而言，形成一此接 點之金屬彈簧元件67及69，會壓在卡5 1的個別金屬接 點上。因爲彈簧元件突出輸入-輸出卡5 5的尾端外部， 所以’他們會受沿著連接器57的整個寬延伸的硬式蓋保
-11 - (8) (8)
1289270 護而不受破壞。當卡片5 1和5 5如此地耦合在一 多個分別的電接線（在本實施例中爲9 )，電接 安全數位卡5 1裡的記憶體與與輸入-輸出卡5 5 路0 在圖6、7、8A及8B中說明輸入—輸出卡 全數位卡73的機械和電互接之第二具體實例。右 中接合連接器77及79具有不同的結構，雖然連箱 由推壓這兩個卡片的接合邊緣於一起。一但連結， 一實施例般，這兩個卡片會由插腳59和孔6 1固转 以防止分離。當然，在此和第一具體實施例中，頁 地使用任何其它適合如此小的卡片之習知的機械僧 構。 在第二具體實施例中，在安全數位卡內部的g 板81之尾端上加裝連接器77。每一個電接點包爸 對擠壓的彈性元件對83和85。輸入一輸出卡75 接器包含數個插腳，舉例而言，插腳8 7，插腳保 入位於與沿著卡片接合邊緣的寬度之接腳相同位濯 性元件83和8 5之間。這些插腳是由連接器塊9 1 連接器塊9 1係附著至在輸入一輸出卡75裡的印 9 1之尾端。延伸的接腳也由環繞於接腳的卡片75 延伸部93機械地保護。 上述所敘述的卡片連結機械構造的優點是他們 由簡單的側向移動推力使連接器結合在一起，以將 卡和輸入-輸出卡牢固在結合在一起。一但連結， i時，有 :係連接 I通訊電 75與安 :此情形 i也是藉 如同第 =在一起 以替代 :閂鎖機 刷電路 1皮此相 上的連 要被插 :處的彈 支撐， 刷路板 外框之 可以藉 記憶體 他們可 -12- (9) 1289270 作爲單一卡片操作，舉例而言，從主機系統的記憶 腳座移除或插入其中。 雖然並沒有特別地限制輸入-輸出卡5 5和7 5 大小但是較佳地係將他們製作的儘可能的小及輕。 圖裡長度小於50 m m及寬度小於4〇 m m的尺寸， 至也小於這個尺寸之記憶體卡時是相當便利的。爲 額外數量的積體電路晶片或無線電頻率通訊之天線 -輸出卡的厚度需要製成大於安全數位卡記憶體 度。但是輸入-輸出卡的厚度可以製成小於6 m m 經常是小於4 m m。沿著包含連接器的邊緣之輸入 卡的寬度最方便地製成實質地同於記憶體上延著其 合連接器之邊緣的寬度。 參考圖9，以方塊圖說明修正過的安全數位卡 73裡之電子系統。控制器101經由線路105與一 記憶體單元103通訊。控制器包含微處理器107及 電路109。界面電路109接著與記憶體111、主機 路1 1 3、記憶體界面電路1 1 5及電路1 1 7相連接， 入-輸出卡交介。記憶體單元1 03包含連接至線路 快閃記憶體單元陣列1 2 1的控制器界面。控制器1 < 一記憶體單元1 03通常設在附著於及相連於卡的印 板上之分別的積體電路晶片上，但趨勢係隨著改進 技術所允許般，結合更多於單一晶片中。 以簡圖表示的連接器123與主機界面113連結 含插入卡片腳座3 3中的安全數位卡之表面接點（[ 體卡之 的尺寸 在平面 在連結 了容納 ，輸入 卡的厚 ，而且 -輸出 包含接 5 1和 個或多 其界面 界面電 以與輸 105和 >1與每 刷電路 的製程 ，其包 隨1及 -13- (10) (10)1289270 2 )。以簡圖表示的連接器1 25與輸入-輸出卡界面1 1 3 連結，代表參考圖3 - 8 B所述之個別實施例的連接器5 3 及77。因此，記憶體卡之記憶體控制器已修正成允許其 以連接至記憶體卡之輸入-輸出入控制資料流動，以及繼 續以主機系統控制資料流動。控制器1 〇 1控制記憶體單元 1 〇3、有記憶體卡連接之主機、及與記憶體卡連接的任何 輸入-輸出卡之間的命令和資料的流動。如果沒有輸入-輸出卡如此的連接，則控制器1 0 1以實質地同於目前安全 數位卡中所施行的方式，管理記憶體單元1 03的操作及他 們與主機的通訊。 圖1 〇係顯示輸入一輸出卡5 5及75裡的電子系統。 連接器1 3 1對應於與圖3 - 8 B的具體實施例之連接器5 7 及7 9。其與控制器界面電路1 3 3連結，控制器介面電路 1 3 3接著連接處理器介面電路1 3 5。控制輸入一輸出卡及 記憶體1 3 9的操作之微處理器1 3 7，也與處理器界面1 3 5 連接。最後，電路141更進一步與處理器界面135連接， 用以交介處理器與透過傳輸裝置1 43傳送或接收的信號或 資料。如果使用有線通訊，則裝置1 43爲用於插頭的插 座。如果無線使用無線電頻率，則裝置1 43是天線。如果 是使用紅外線通訊之無線通訊，則裝置1 43包含紅外線放 射信號的發送器及偵測器。在任何情形中，微處理器137 控制裝置1 43和連接器1 3 1之間資料的傳遞。 雖然參考具體實施例以說明本發明之不同態樣，但 是，應瞭解本發明係受申請專利範圍之全部範圍保護。
-14- (11) (11)1289270 【圖式簡單說明】 圖1說明系統，在其中利用非揮發性記憶體卡和輸入 -輸出卡的結合； 圖2顯不舉例說明之記憶體卡及其所插入之系統腳座 的接腳分配； 圖3係顯示具有增加的連接器與具有配接連接器之輸 入-輸出卡的第一實施例之圖2的記憶體卡； 圖4是圖3的記憶體卡及輸入一輸出卡連結在一起的 外部視圖； 圖5 A及5B是圖3的記憶體卡和輸入—輸出卡 的剖面視圖，且圖4是取圖3的斷面5 - 5，圖5 A顯 示嚙合的連接器而圖5B係顯示他們分離； 圖6顯示具有增加的連接器及具有配接的連接器之輸 入-輸出卡的第二實施例之圖2的記憶體卡； 圖7是將圖6的記憶體卡與輸入一輸出卡連結在一起 的外部視圖； 圖8A及8B是自圖6的剖面8-8取得之圖6及7的 記憶體卡及輸入-輸出卡連接器的剖面視圖，圖8A表示 連接器嚙合而圖8 B表示它們分離； 圖9是圖3和6的記憶體卡之電子方塊圖；及 圖1 〇是圖3和6的輸入—輸出卡之電子方塊圖。 【主要元件符號說明】
-15- (12)1289270
3 1 主機電子系統 33 腳座 3 5 安全數位卡 3 7 輸入-輸出卡 3 9 通訊系統 4 1 通訊路徑 1 3，1 4， 16 連接至電源 15 接收時衝脈波 12 接收指令及發送反應 10，11， 1 7，1 8 以並行方式接收資料儲存及發送資料 5 1，73 安全數位卡 53 連接器 55，7 5 輸入-輸出卡 57 ， 77 ， 79 結合連接器 59，8 7 接腳 6 1 結合裝置 63 ， 81， 9 1 印刷電路板 65 接點 67，6 9 金屬彈簧元件 7 1 硬式蓋板 83，8 5 有彈性之元件 10 1 控制器 1 03 記憶體單元 1 05 線路 -16- 1289270 (13) 107， 137 微處理器 109 界面電路 1 1卜 139 記憶體 113 主機記憶體 115 記憶體界面電路 117, 141 電路 119 控制器界面 121 快閃記憶體單元陣列 123， 125 連接器 133 控制器界面電路 135 處理器界面電路 143 傳輸裝置 一 17-

Claims (1)

1289270 ⑴ 十、申請專利範圍 1 . 種資料通訊方法，傳送資料給主裝置以外的外 部裝置，該主裝置經由該主裝置的接點與用於該主裝置之 第一組卡接點，實體上耦合至記憶體卡，該方法包括·· 藉由該記憶體卡的控制器，使儲存於該記憶體卡的快 閃記憶體中的資料被傳送至該外部裝置但非傳送至該主裝 置， 該資料係經由第二組卡接點及輸入一輸出卡而從該快 閃曰5憶體傳送至該外部裝置，該輸入一輸出卡經由該第二 組接點而可移除地耦合至該記憶體卡， 該資料係以無線方式從該輸入一輸出卡傳送至該外部 裝置。 -18- 1289270 七
指定代表圖： (一） 、本案指定代表圖為··第（9 )圖 (二） 、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 101 控 制 器 103 記 憶 體 單 元 105 線 路 107 微 處 理 器 109 界 面 電 路 111 記 憶 體 113 主 機 記 憶 體 115 記 憶 體 界 面 電 路 117 電 路 119 控 制 器 界 面 121 快 閃 記 憶 體 單 元陣列 123， 125連 接 器 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：
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