專利名稱：設(shè)置于多功能讀卡器中的主控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種外圍裝置的控制器，尤指一種透過一串行先進技術(shù)附加裝 置接口以控制數(shù)種外圍裝置(例如存儲卡)的多功能讀卡器的主控制器。
背景技術(shù)：
長久以來，數(shù)據(jù)儲存裝置(data storage device) —直是計算機系統(tǒng)中不可 或缺的一環(huán)，隨著功能性的不同，種類也相當?shù)胤倍啵?軟盤、硬盤、光盤與閃 存等。盡管如此，這些儲存裝置卻幾乎朝著同樣的兩個趨勢發(fā)展儲存容量更大以 及本身體積越小，于是，這些儲存裝置的體積不斷被縮小，使得市面上出現(xiàn)了各式各樣的可攜式數(shù)據(jù)儲存裝置，諸如快閃存儲卡(flash memory card)與外接式硬 盤機等。鑒于使用上的便利性，以及考量到這些數(shù)據(jù)儲存裝置常常必需由計算機系 統(tǒng)來做數(shù)據(jù)上的處理，因此發(fā)展出許多便于連接這些數(shù)據(jù)儲存裝置的外接接口裝 置，使計算機系統(tǒng)可透過外接的方式，簡單且迅速地存取這些數(shù)據(jù)儲存裝置，而這 些外接存取裝置通?？芍С謹?shù)種規(guī)格不同的數(shù)據(jù)儲存裝置。然而，其中由于閃存卡 的規(guī)格的種類最為繁多，所以衍生出的外接存取裝置也相當?shù)亩鄻?，這類產(chǎn)品也常 被稱呼為讀卡器(memory card reader)。普遍而言，大多數(shù)的讀卡器是透過通用 串行總線(Universal serial BUS, USB)，作為接口與計算機系統(tǒng)作為連接，此 種總線由于接腳數(shù)量(pin count)少且支持隨插即用(Plug-and-play)，于是幾 乎被都配置于計算機系統(tǒng)的外部，用于外接各式外圍與儲存裝置。此外，亦有透過 外圍組件互連(Peripheral Component Interconnect, PCI)總線和高速外圍組件 互連(Peripheral Component Interconnect—Express ，PCI—E)總線這兩禾中總線來 設(shè)計的讀卡器。請參照圖l、 2、 3，此為傳統(tǒng)的讀卡器裝置100、 200、 300的架構(gòu)示意圖，分 別利用了 USB總線102、 PCI總線202、 PCI—Express (PCI—E)總線302三種總線來 實施。概略觀之，此類讀卡器裝置100、 200、 300皆透過了自身裝置中的一個主控4的效能優(yōu)劣，可說是深深地影響了整個讀卡器裝置100、 200、 300的效能。然而，主控制器的設(shè)計，事實上是取決于總線的規(guī)格(specification)，故總線的規(guī)格和讀卡器裝置的效能有意義重大的關(guān)系。舉例 來說，以總線的數(shù)據(jù)傳輸頻寬而言(bandwidth)，三者理論的最大值分別為，USB 總線480Mbit/s (USB 2.0) ， PCI總線:133*8 Mbit/s， PCI-E總線(xl link): 2.5GT/s。此最大傳輸頻寬也就變成了讀卡器裝置中，閃存儲卡數(shù)據(jù)傳輸時的速度 限制。此外，最大頻寬的實際效能會受到總線本身的設(shè)計所影響，例如，對于采用 USB總線為連接接口來設(shè)計的讀卡器的主控制器而言，每一個連接到該主控制器的 數(shù)據(jù)儲存裝置僅能有一個在同一時間內(nèi)被該主控制器所耦接的主機存取，可見在 USB架構(gòu)下的讀卡器的實際最大數(shù)據(jù)傳輸頻寬是受制于單一外接儲存裝置的傳輸 速率的。再者，由于USB架構(gòu)下的最大數(shù)據(jù)傳輸頻寬為480Mbit/s，而最新規(guī)格的 快閃存儲卡的讀取與寫入數(shù)據(jù)的速度可高達240Mbit/s，然而考量到電路的延遲問 題，USB總線所能提供的最大頻寬勢必僅能勉強提供傳輸速度越來越快的高速存儲 卡。此外，采用PCI與PCI-E總線的讀卡器裝置皆需透過主板上一主機總線適配卡(host bus adapter)來與主機連接，故硬件成本較高且線路設(shè)計亦較為復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的之一在于提供一種多功能讀卡器的主控制器的新架構(gòu)，該 主控制器采用SATA總線作為傳輸接口，且最高可同時控制15個外圍裝置，因而可 解決傳統(tǒng)架構(gòu)下的主控制器的性能不佳問題，且SATA總線所能支持的最大頻寬高 達3000Mbit/s，為個人計算機上常見的數(shù)據(jù)傳輸接口中相當高的數(shù)據(jù)傳輸頻寬， 因而可滿足大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。依?jù)本發(fā)明的權(quán)利要求，其提供一種設(shè)置于一多功能讀卡器中的主控制器， 包含有一串行先進技術(shù)附加裝置(Serial Advanced Technology Attachment, SATA) 接口，用來耦接一主機；以及一連接端口倍增多工器(port multiplier),具有5一控制端口以及多個外圍裝置連接端口 。中該控制端口耦接于該串行先進技術(shù)附加 裝置接口，以及該多個外圍裝置連接端口分別耦接至多個外圍裝置接口，此外，該 多個外圍裝置接口乃設(shè)置于多功能讀卡器中。
本發(fā)明的主要精神乃透過連接端口倍增多工器的使用以提升多功能讀卡器所
能支持的外圍裝置個數(shù)(例如最高可達15個)，且使用了 SATA總線所提供的高效 能傳輸模式，使多功能讀卡器耦接的外圍裝置可同時被主機使用，通過同時多任務(wù) 運作，以有效利用SATA總線本身高達3000Mbit/s的最大傳輸頻寬。


圖1為應(yīng)用通用串行總線接口的傳統(tǒng)讀卡器的示意圖。
圖2為應(yīng)用外圍組件互連總線接口的傳統(tǒng)讀卡器的示意圖。
圖3為應(yīng)用高速外圍組件互連總線接口的傳統(tǒng)讀卡器的示意圖。
圖4為本發(fā)明設(shè)置于多功能讀卡器的主控制器的示意圖。
具體實施例方式
請參考圖4，圖4為本發(fā)明設(shè)置于多功能讀卡器中的主控制器的一實施例的示 意圖。于本實施例中，多功能讀卡器400包含有一主控制器410以及多個外圍裝置 接口 402、 404、 406，其中外圍裝置接口 412、 414、 416分別耦接于主控制器410 的多個裝置連接端口 432、 434、 436，請注意，在不影響本發(fā)明技術(shù)揭露之下，圖 4中僅顯示出三個外圍裝置接口與三個裝置連接端口，然而，此僅作為范例說明之 用，并非作為本發(fā)明的限制條件。外圍裝置接口 412符合安全數(shù)字卡(Secure Digital Card, SD)規(guī)格，因此用以耦接于符合安全數(shù)字卡規(guī)格的一快閃存儲卡(例 如SD存儲卡、畫C存儲卡或MS存儲卡)422;外圍裝置接口 414符合串行先進技 術(shù)附加裝置(Serial Advanced Technology Attachment, SATA)接口規(guī)格，因此用 以耦接具有SATA連接端口的硬盤機424;外圍裝置接口 416符合安全數(shù)字輸入/輸 出(secure digital i叩ut/output， SDIO)接口規(guī)格，因此用以耦接具有SDIO接口 的視訊裝置426。
如圖4所示，主控制器410具有一連接端口倍增多工器430以及一 SATA接口 440，其中連接端口倍增多工器430具有一控制端口 438、外圍裝置連接端口 432、434、 436、外圍裝置控制器402、 404、 406分別耦接至外圍裝置連接端口 432、 434、 436，以及控制電路450。外圍裝置控制器402、 404、 406各自耦接于控制電路150 以及透過控制端口 438耦接至SATA接口 140。連接端口倍增多工器430中，控制 電路150用以對SATA接口 140與外圍裝置控制器402、外圍裝置控制器404以及 外圍裝置控制器406之間的指令訊息與響應(yīng)訊息進行處理與配送，而外圍裝置控制 器402、 404及406則分別對接收的指令訊息進行響應(yīng)，以及依據(jù)該指令訊息來對 所耦接的外圍裝置(亦即快閃存儲卡422、硬盤機424與視訊裝置426)進行存取 與控制。連接端口倍增多工器430支持SATA主控制器(主機端)中一種架框信息 架構(gòu)基石出切換(frame information structure—based switching, FIS - based switching)的傳輸模式，亦即當主機400欲傳送數(shù)據(jù)或讀取數(shù)據(jù)至一正等待輸入/ 輸出(i叩ut/output， I/O)的外圍裝置時，將不論耦接至連接端口倍增多工器 430所耦接的其它外圍裝置是否在對先前發(fā)布(issue)的指令進行對應(yīng)的運作， 而可直接進行數(shù)據(jù)傳輸而不需等待先前的指令處理完成，且通過一種特定仲裁算 法，可確保數(shù)據(jù)流(data flow)的平衡，而無傳輸上的沖突或延遲，故當連接端 口多工器430利用上述的架框信息架構(gòu)基礎(chǔ)切換模式進行數(shù)據(jù)傳輸時，由于耦接的 多個外圍裝置可進行同時存取，故可充份使用SATA總線本身所支持的最大頻寬 3000Mbit/s，由于架框信息架構(gòu)基礎(chǔ)切換模式為SATA規(guī)范所定義的模式，應(yīng)為熟 知本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域人士所明了，故為求說明書的簡潔，在此便不詳述其具體實現(xiàn) 方式。
本實施例中，對于符合SATA規(guī)范的連接端口倍增多工器430而言，多功能讀 卡器400中主控器410所能支持的外圍裝置最多可達15種，種類亦可由該主控制 器內(nèi)部所設(shè)置的外圍裝置控制器來決定，而圖4所示的實施例中，主控制器410 的外圍裝置控制器402、 404、 406分別對應(yīng)的外圍裝置類型并非本發(fā)明的限制，而 僅是作為范例說明之用。例如，若外圍裝置控制器402亦可符合多媒體卡 (multimedia Card, MMC)規(guī)格、記憶棒(Memory Stick, MS)規(guī)格、xD圖片卡 (xD-Picture Card, xD)規(guī)格或CF閃存卡(Compact Flash card, CF card)規(guī) 格的控制器，則相對應(yīng)的外圍裝置接口 412便是符合多媒體卡規(guī)格、xD圖片卡規(guī) 格或CF閃存卡規(guī)格的接口，以便耦接所欲存取的存儲卡。因此，本實施例的硬件 配置非本發(fā)明的唯一配置方式，任何符合本發(fā)明精神的硬件配置均落于本發(fā)明的范疇之中。
當多功能讀卡器400通過SATA接口 440耦接至主機400的一 SATA連接端口 460，此時主機400可對已耦接至多功能讀卡器400的閃存卡422、硬盤機424、視 訊裝置426同時進行數(shù)據(jù)存取(access)的動作?？刂齐娐?50中的微處理器452 會執(zhí)行儲存于存儲器454中所儲存的固件程序480 (firmware)，以依據(jù)主機發(fā)布 的指令(command)來控制外圍裝置與外圍裝置控制器之間的數(shù)據(jù)交換，亦即，通 過傳送指令至外圍裝置控制器，使得外圍裝置控制器依據(jù)該指令對所耦接的外圍裝 置進行控制，并且將數(shù)據(jù)寫入外圍裝置或自外圍裝置讀取數(shù)據(jù)并回傳至主機400。 例如，主機400欲使用視訊裝置426，這時主機400便發(fā)布一指令，控制電路450 便依據(jù)該指令而發(fā)出對應(yīng)的指令至外圍裝置控制器406，于是外圍裝置控制器406 透過外圍裝置接口 416開始控制視訊裝置426的數(shù)據(jù)存取，此時，視訊裝置406 所擷取的影像信息便透過外圍裝置接口 416傳回主控制器410，接著，主控制器410 再進一步地將此影像信息透過SATA接口 440傳回主機400。同理，當主機400欲 將數(shù)據(jù)寫入快閃存儲卡422時，主機400亦發(fā)布一指令，并透過SATA接口 440傳 送至主控制器410，控制電路450接收到該指令之后，隨即傳送對應(yīng)的指令至外圍 裝置控制器402以了解快閃存儲卡422的使用狀態(tài)，當快閃存儲卡422處于閑置狀 態(tài)，則外圍裝置控制器402透過外圍裝置接口 412將自主機400傳送而來的數(shù)據(jù)寫 入快閃存儲卡422;倘若主機400欲自硬盤機424處讀取數(shù)據(jù)，會通過類似前述的 方式來發(fā)出指令，而控制電路450與外圍裝置控制器404便會控制整個數(shù)據(jù)讀取的 步驟，最后透過SATA接口 140將自硬盤機424所讀取出的數(shù)據(jù)傳回主機400中。 請注意，上述的存取以及控制的運作，可透過連接端口倍增多工器430所支持的架
框信息架構(gòu)基礎(chǔ)切換模式來達到同時進行數(shù)據(jù)存取的目的。
總結(jié)來說，以SATA接口作為讀卡器裝置的傳輸接口有以下的優(yōu)勢。首先，目 前市面上的主板多已內(nèi)建SATA連接端口，且SATA連接端口又有支持隨插即用，其 便利程度與USB連接端口相當，然而，其傳輸?shù)乃俣群托軈s遠高于USB連接端口 。 再者，與分別以PCI總線與PCI-E總線所設(shè)計的讀卡器裝置相比較時，此兩者必須 經(jīng)過一主機總線適配卡以使得傳統(tǒng)讀卡器裝置得以和主機連接，但是兩者的最大頻 寬又不如SATA總線來得優(yōu)秀，因此不論硬件設(shè)計上的便利性或者效能而言，SATA總 線皆是最佳選擇。SATA連接端口本身乃用于連接具有SATA接口的儲存裝置，如具SATA接口的光驅(qū)或硬盤機，且單一SATA連接端口在定義上僅能連接單一裝置，故 本發(fā)明將SATA規(guī)范中的連接端口倍增多工器應(yīng)用于多功能讀卡器裝置，因而設(shè)計 出一個可耦接高達15個外圍裝置的主控制器，此外，另可利用各種外圍裝置控制 器以使主控制器可耦接的外圍裝置范圍擴充至SATA接口以外的裝置，例如閃存卡 422 (采用SD存儲卡接口)與視訊裝置426 (采用SDI0接口)，故透過本發(fā)明多 功能讀卡器的主控制器，可使SATA總線達到最好的運用。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置于一多功能讀卡器中的主控制器，包含有一串行先進技術(shù)附加裝置接口，用來耦接一主機；以及一連接端口倍增多工器，具有一控制端口以及多個外圍裝置連接端口，其中該控制端口耦接于該串行先進技術(shù)附加裝置接口，以及該多個外圍裝置連接端口分別耦接至多個外圍裝置接口，其中該多個外圍裝置接口乃設(shè)置于多功能讀卡器中，且至少包含有一存儲卡接口。
2. 如權(quán)利要求1所述的主控制器，其特征在于，該連接端口倍增多工器包含有多個外圍裝置控制器，分別耦接于該多個外圍裝置連接端口與該控制端口之 間，用于對該多個外圍裝置進行控制；以及一控制電路，耦接于該多個外圍裝置控制器，用來控制該多個外圍裝置控制 器的運作以控制該多個外圍裝置連接端口與該控制端口之間的數(shù)據(jù)交換。
3. 如權(quán)利要求2所述的主控制器，其特征在于，該控制電路包含有 一存儲器，儲存一固件程序；以及一微處理器，耦接于該存儲器，用來執(zhí)行該固件程序以控制該多個外圍裝置 控制器的運作。
4. 如權(quán)利要求1所述的主控制器，其特征在于，該存儲卡接口符合一安全數(shù) 字卡規(guī)格、 一多媒體卡規(guī)格、 一記憶棒規(guī)格、一xD圖片卡規(guī)格或一CF閃存卡規(guī) 格。
5. 如權(quán)利要求1所述的主控制器，其特征在于，該多個外圍裝置接口另包含 有一安全數(shù)字輸入/輸出接口。
6. 如權(quán)利要求1所述的主控制器，其特征在于，該多個外圍裝置接口另包含有一串行先進技術(shù)附加裝置接口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設(shè)置于多功能讀卡器中的主控制器，包含有一串行先進技術(shù)附加裝置接口，用來耦接一主機；以及一連接端口倍增多工器，具有一控制端口以及多個外圍裝置連接端口。該控制端口耦接于該串行先進技術(shù)附加裝置接口，以及該多個外圍裝置連接端口分別耦接至多個外圍裝置接口。該多個外圍裝置接口設(shè)置于多功能讀卡器中，且至少包含有一存儲卡接口。
文檔編號G06F13/38GK101661449SQ20081021468
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者李連春 申請人:智微科技股份有限公司