專利名稱：用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的存儲設(shè)備，特別涉及微型、手持式及便攜式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的外存儲方法及其設(shè)備。
自電腦推出至今，人們一直關(guān)注計算機外存儲器的改進，從磁鼓、磁帶裝置到使用軟盤、硬盤來交換、存儲和備份數(shù)據(jù)及文件。十多年來，個人計算機技術(shù)突飛猛進，但作為活動外存的軟盤技術(shù)卻一直沒有本質(zhì)性的改進，僅體積從8英寸、5．25英寸減小到3．5英寸，容量增大到1．44M后，幾乎停滯不前，與十幾年前一模一樣。眾所周知，軟盤存在如下缺點容量小、速度慢、容易損壞、可靠性差；軟盤驅(qū)動器體積大且笨重等，這些缺點給使用者帶來極大的不便。近幾年來，市面上出現(xiàn)了另外一些存儲設(shè)備，如超大容量ZIP盤、可移動光盤MO等。這些存儲設(shè)備具有軟盤所沒有的優(yōu)點，如容量大、可靠性比軟盤好等，但它們卻仍然存在以下缺點體積大且笨重、需要驅(qū)動器、不容易攜帶、使用復(fù)雜、需要外接電源、無法普及、價格高等，只有極少數(shù)的電腦裝有這種存儲設(shè)備的驅(qū)動器。另外，安裝內(nèi)置驅(qū)動器時，必須先關(guān)掉電腦，打開電腦機箱，在電腦內(nèi)尋找一個位置把它裝上去，然后再關(guān)上機箱，啟動電腦，安裝驅(qū)動程序，所有以上步驟都做完后，才可以使用。顯然，一般電腦用戶甚至是專業(yè)人士都可能覺得使用太麻煩，更別說對電腦不熟悉的用戶了。
綜上所述，人們急需一種新的電腦存儲設(shè)備來替代或補充現(xiàn)有技術(shù)的軟盤及其它外存儲設(shè)備，特別是筆記本電腦和手持設(shè)備日益普及的今天，這種需求尤其迫切，因為筆記本電腦和手持設(shè)備必須輕便、體積小、易攜帶，而軟驅(qū)和其它驅(qū)動器由于體積大而且笨重，因此均不合適。實際上，為了輕巧和攜帶方便起見，世界上越來越多的筆記本電腦沒有內(nèi)置的軟驅(qū)或光驅(qū)等外存儲裝置。
近年來出現(xiàn)的通用串行總線(USB)是一種新的電腦科技，其標(biāo)準(zhǔn)由英特爾(Intel)、微軟(Microsoft)、康柏(Compaq)等國際大公司制定，目的是為了使個人電腦的使用變得更簡單、更容易和更快捷，用來代替現(xiàn)有的串口、并口和鍵盤插口等。當(dāng)今所有奔騰II或以上的電腦(包括兼容機)均帶有USB接口，USB已經(jīng)成為新的個人電腦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。以后可能還會有其他高速通用通道標(biāo)準(zhǔn)推出。
有了USB(通用串行總線)以后，人們再也難以容忍微型及便攜式數(shù)據(jù)處理設(shè)備上不能內(nèi)置軟盤類的存儲裝置的現(xiàn)狀，難以容忍軟盤類的存儲裝置容量小、速度慢和易損壞等缺點，更難以容忍其驅(qū)動器體積龐大、安裝費時費力等缺陷。
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種快閃電子式外存儲方法，采用快閃電子式存儲介質(zhì)，通過標(biāo)準(zhǔn)通用通道接口和即插即用等技術(shù)為電腦用戶提供簡單、輕便、易攜帶、易使用、高可靠性、大容量的高速數(shù)據(jù)存儲及交換裝置，并在不同操作系統(tǒng)上實現(xiàn)，適用于各種支持通用通道的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)設(shè)計采用一種快閃電子式外存儲方法，涉及快閃電子存儲器(Flash Memory)，和與之相連接的通用通道接口控制器，微處理器和休眠及喚醒電路，并通過接口插座與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連接。在微處理器中設(shè)計一個“快閃電子式外存儲裝置固件”(Firmware)，初始化后，用以處理標(biāo)準(zhǔn)接口操作請求和快閃電子式外存儲裝置特定操作請求，并將結(jié)果分別送回請求方。同時在操作系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計安裝一個“快閃電子式外存儲裝置”驅(qū)動程序(Driver)，用以在插入該“快閃電子式外存儲裝置”時進入初始化，并指示上層操作系統(tǒng)產(chǎn)生一個可移動外存儲裝置，分配相應(yīng)的裝置符；隨后該驅(qū)動程序在判斷出有傳統(tǒng)意義上的“磁盤”操作請求時，將原來的磁盤操作命令格式轉(zhuǎn)換為快閃電子式外存儲裝置特定操作指令，并通過底層操作系統(tǒng)和接口控制電路將該操作指令發(fā)送給快閃電子式外存儲裝置固件，由固件執(zhí)行該操作。隨后所述固件將操作結(jié)果和操作后的狀態(tài)經(jīng)操作系統(tǒng)傳送回驅(qū)動程序。固件執(zhí)行外存儲操作分為讀和寫兩種方式。其中，寫操作方式根據(jù)快閃電子存儲介質(zhì)有效數(shù)據(jù)不得被覆蓋的特點，分為讀操作、內(nèi)部擦除、數(shù)據(jù)重組與回寫操作三個步驟。
設(shè)計制造一種用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置，它包括存儲介質(zhì)和直流供電源，以及存儲控制電路，該電路包括微處理器、通用串行總線接口控制器、通用串行總線插座和休眠及喚醒電路；所述存儲介質(zhì)是快閃存儲器(Flash Memory)；所述微處理器分別與通用串行總線接口控制器、休眠及喚醒電路和快閃存儲器連接；通用串行總線接口控制器分別與該總線插座、休眠及喚醒電路、快閃存儲器和微處理器連接；通用串行總線插座通過該總線電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機連接；所述用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃存儲裝置由驅(qū)動程序(Driver)和固化在所述微處理器中的固件(Firmware)驅(qū)動，驅(qū)動程序被裝載在所述主機上層操作系統(tǒng)和底層操作系統(tǒng)之間。
將快閃電子式外存儲裝置用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，采用通用接口插接，在該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)中裝入快閃電子式外存儲裝置驅(qū)動程序(Driver)；在操作系統(tǒng)的管理下，用戶按照傳統(tǒng)“磁盤”方式操作，由驅(qū)動程序接受原“磁盤”操作請求，并將該操作請求處理為快閃電子式外存儲裝置的特別操作指令，通過底層操作系統(tǒng)和通用接口控制電路傳送至快閃電子式外存儲裝置內(nèi)CPU中的固件(Firmware)，由該固件進行處理后，將結(jié)果與處理狀態(tài)經(jīng)操作系統(tǒng)返回驅(qū)動程序，完成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理外存儲裝置的過程，即，完成兩者之間的數(shù)據(jù)交換過程。該快閃電子式外存儲裝置與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機之間，按照插入-登錄-確定外存儲裝置標(biāo)識符的方式管理，可隨時插拔，即插即用，不需關(guān)機。
附圖的圖面說明如下

圖1是本發(fā)明用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置的通用硬件構(gòu)成方框圖；圖2是所述快閃電子式外存儲裝置的USB接口硬件構(gòu)成方框圖；圖3是所述快閃電子式外存儲裝置的IEEE1394接口硬件構(gòu)成方框圖；圖4是所述快閃電子式外存儲裝置的軟件原理方框圖；圖5是USB接口硬件構(gòu)成的快閃電子式外存儲裝置的電路原理圖；圖6是驅(qū)動程序(Driver)的軟件流程圖；圖7是固件(Firmware)的軟件流程圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例作進一步詳細說明。
一種快閃電子式外存儲方法，包括建立數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間的信息交換通道，電源的接入途徑，設(shè)立外存儲物理介質(zhì)及其內(nèi)部數(shù)據(jù)組織方法，在外存儲介質(zhì)上讀寫的方法，對讀、寫命令格式的解釋與執(zhí)行方法，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間信息傳送的方法，外存儲裝置驅(qū)動程序(Driver)的安裝，以及所述主機操作系統(tǒng)與該驅(qū)動程序之間的信息交流方法。
該方法還包括在所述快閃電子式外存儲裝置內(nèi)設(shè)置的直接控制電子存儲介質(zhì)及實現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)功能的固件(Firmware)。該固件設(shè)置在微處理器中，按照固件的軟件流程工作，在插入所述快閃電子式外存儲裝置時，配合驅(qū)動程序完成該裝置的初始化，并按操作系統(tǒng)或驅(qū)動程序的要求，進行接口標(biāo)準(zhǔn)操作或外存特殊指令的操作。
所述驅(qū)動程序按照驅(qū)動程序的軟件流程工作，插入所述快閃電子式外存儲裝置時，配合固件完成該裝置的初始化，并通知操作系統(tǒng)產(chǎn)生和顯示外存儲裝置的裝置符。該驅(qū)動程序還要完成操作系統(tǒng)傳送來的對外存儲裝置的操作請求；現(xiàn)時，這種操作請求主要是磁盤操作格式，需要經(jīng)驅(qū)動程序轉(zhuǎn)換成快閃電子式外存儲裝置的特殊操作指令，并按照通用通道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式打包，傳送到所述固件執(zhí)行。驅(qū)動程序還要完成即插即用和與系統(tǒng)的協(xié)調(diào)操作。一旦外存儲裝置被拔出，驅(qū)動程序會通知操作系統(tǒng)取消該外存儲裝置的裝置符。
所述快閃電子式外存儲方法適用于所有支持通用通道的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)并包含以下內(nèi)容所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間的信息交換通道是通用通道，無須另設(shè)接口卡，而且沒有龐大的驅(qū)動器，沒有機械轉(zhuǎn)動部分，重量輕，啟動快，可即插即用。所述外存儲裝置工作電源從所述通用通道接入；無需外接電源，使用方便。目前采用的是通用通道USB(通用串行總線)；USB是新的電腦外設(shè)接口的國際標(biāo)準(zhǔn)，可用于替代傳統(tǒng)的并口、串口、鍵盤及鼠標(biāo)口等，其目的是為所有的電腦外設(shè)提供統(tǒng)一的接口，提高傳輸速度，增加可連接的設(shè)備數(shù)量，加長傳輸距離，以方便電腦用戶。目前有許多外設(shè)如掃描儀、打印機、數(shù)碼相機和鍵盤、鼠標(biāo)等已采用USB接口。
所述外存儲裝置的存儲介質(zhì)是快閃存儲器(Flash Memory)，這種快閃存儲器(FlashMemory)是一種大容量電子式存儲芯片，體積小、速度快，數(shù)據(jù)可隨機或順序讀寫，并可擦除；擦除以塊(BLOCK)為單位操作，擦除次數(shù)可達100萬次以上?？扉W存儲器的數(shù)據(jù)保存性能好，寫入后在不加電源情況下，可保存10年或以上。而且，這種快閃存儲器還有一個特點，如果操作的存儲區(qū)內(nèi)包含有效數(shù)據(jù)的話，則必須先行擦除該存儲區(qū)，然后才能寫入新的數(shù)據(jù)。這使寫操作變得復(fù)雜，但對有效數(shù)據(jù)的保存卻是一個優(yōu)點。用快閃存儲器設(shè)計成的外存儲裝置，一般是軟盤容量的5-6倍以上，該快閃存儲裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)按單一分塊模式組織；目前采用有效存儲量8K Byte、16K Byte甚至有效存儲量128K Byte為一個塊(BLOCK)。隨著快閃存儲器(Flash Memory)技術(shù)的進步，可以采用更大的塊(BLOCK)為基礎(chǔ)構(gòu)成外存儲器。所述對該外存儲裝置的讀的方法包括以下步驟A．上層操作系統(tǒng)接受用戶讀命令；其命令格式為現(xiàn)今熟悉的磁盤操作命令；B．操作系統(tǒng)將所述讀命令發(fā)送給驅(qū)動程序(Driver)；C．驅(qū)動程序?qū)⒋疟P操作使用的讀命令轉(zhuǎn)換成固件能理解并執(zhí)行的特殊讀操作指令，并傳送給底層操作系統(tǒng)；D．底層操作系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換后的讀操作指令經(jīng)通用通道控制電路傳送給所述固件；E．該固件執(zhí)行讀操作，并將結(jié)果及狀態(tài)經(jīng)操作系統(tǒng)傳送回驅(qū)動程序。所述對該外存儲裝置的寫的方法包括以下步驟A．操作系統(tǒng)接受用戶寫命令；其命令格式為現(xiàn)今熟悉的磁盤操作命令；B．操作系統(tǒng)將所述寫命令發(fā)送給驅(qū)動程序；C．驅(qū)動程序判斷快閃電子式外存儲裝置是否有寫保護；無寫保護則往下進行；D．驅(qū)動程序?qū)⒋疟P操作使用的寫命令轉(zhuǎn)換為固件能理解并執(zhí)行的多個特殊操作指令，并逐個傳送給底層操作系統(tǒng)；E．底層操作系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換后的操作指令經(jīng)通用通道控制電路傳送給所述固件；F．固件按讀操作指令對欲寫入的存儲區(qū)域進行讀操作，并將讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)操作系統(tǒng)傳送給驅(qū)動程序；G．固件再按擦除操作指令對該存儲區(qū)域進行擦除操作，并將擦除結(jié)果經(jīng)操作系統(tǒng)傳送回驅(qū)動程序；H．驅(qū)動程序?qū)⒆x出的數(shù)據(jù)同欲寫入的數(shù)據(jù)進行整合，然后將整合后的數(shù)據(jù)及寫操作指令發(fā)送給所述固件，由固件將整合后的數(shù)據(jù)重新寫回所述存儲區(qū)域；I．固件將寫入后的結(jié)果與狀態(tài)經(jīng)操作系統(tǒng)傳送回驅(qū)動程序。
所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與該外存儲裝置之間的信息傳送方法，不采用專用接口內(nèi)部自定義的信息傳送方法，而采用通用通道標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的規(guī)范方法，由通用接口兩端的驅(qū)動程序和固件分別按照通訊協(xié)議將欲傳送的信息打包后，再傳送到對方。
所述外存儲裝置的工作電源從USB總線接入；而不是從系統(tǒng)電源專線接入。節(jié)約插座空間，方便即插即用。
在其他實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間可以選用通用通道IEEE1394總線交換信息。這時所述外存儲器工作電源從IEEE1394總線接入。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間的信息傳送方法采用IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的規(guī)范方法。
本發(fā)明采用獨特設(shè)計，在快閃電子式存儲器上，加上一個開關(guān)，使其寫保護管腳WP端懸空或接地，再配合固件的判斷，使快閃電子式外存儲裝置具有寫保護功能。寫保護開關(guān)具有硬保護的功能，即在物理上能保護快閃存儲器的內(nèi)容而不會被改寫和擦除。而固件與驅(qū)動程序的配合又為整個外存儲裝置提供了軟保護，即當(dāng)寫保護開關(guān)處于保護狀態(tài)時(WP端接地)，固件會通過驅(qū)動程序把寫保護狀態(tài)通知操作系統(tǒng)，從而不可以改寫和擦除快閃存儲器中的內(nèi)容，使用戶存儲的信息受到保護，特別是病毒在這種情況下無法侵入快閃外存儲裝置。
本發(fā)明用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置的通用硬件構(gòu)成如圖1所示，該存儲裝置包括存儲介質(zhì)1、直流電源3、存儲控制電路2、寫保護開關(guān)4和保護外殼。由于存儲介質(zhì)1和存儲控制電路2全部由電子元件組成，沒有活動機械部分，因此快閃電子式外存儲裝置可以做得非常小，其體積僅有大拇指般大小，攜帶使用非常方便。
本實施例所述快閃電子式外存儲裝置的USB硬件構(gòu)成如圖2所示，存儲控制電路2包括微處理器21、通用串行總線接口控制器22、通用串行總線插座23和休眠及喚醒電路24；所述存儲介質(zhì)是快閃存儲器(Flash Memory)1；所述微處理器21分別與通用串行總線接口控制器22、休眠及喚醒電路24和快閃存儲器1連接，信號單向或雙向流動；通用串行總線接口控制器22分別與該總線插座23、休眠及喚醒電路24和快閃存儲器1連接，信號單向或雙向流動；通用串行總線插座23通過該總線電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機連接。寫保護開關(guān)4與快閃存儲器1和微處理器21單向連接。
所述直流供電源是從USB總線插座23接入，分別接微處理器21、USB接口控制器22、休眠及喚醒電路24和直流電源變換器3，所述直流電源變換器3輸出端接快閃存儲器1的電源端。
當(dāng)今所有奔騰Ⅱ或以上的電腦(包括兼容機)均帶有USB接口，USB已經(jīng)成為新的個人電腦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此目前大部分電腦都可以直接支持和使用本發(fā)明的快閃電子式外存儲裝置?？扉W電子式外存儲裝置有可能象軟盤和光盤一樣成為電腦的標(biāo)準(zhǔn)件，并最終替代軟盤和軟驅(qū)。
圖5是與圖2對應(yīng)的快閃電子式外存儲裝置的電路原理圖。所述微處理器21用于控制通用串行總線接口控制器22、快閃存儲器1和休眠及喚醒電路24。它含有微處理芯片D4及兩個型號為4053的多路模擬開關(guān)芯片D5、D6，芯片D5的12、1、3腳、D6的12腳短接后接芯片D4的12腳，芯片D5的13、2、5腳、D6的13腳短接后接芯片D4的13腳；芯片D5的11、10、9腳和D6的11腳分別接芯片D4的44、1、2、3腳；芯片D4的DATA0～DATA7腳分別與通用串行總線接口控制器22的芯片D2以及快閃存儲器D1對應(yīng)的接線腳相連；芯片D5的4號腳接快閃存儲器D1的4號腳，芯片D6的14腳接快閃存儲器D1的42腳；芯片D5的14、15腳連D2的15、16腳。
所述通用串行總線接口控制器22含有型號為PDIUSBD12的芯片D2、晶振Y1、電容C1～C2、C7～C8、電阻R1～R3、R10、發(fā)光二極管V3；晶振Y1、電容C1～C2互相串接形成閉合回路，在晶振Y1的兩端分別接芯片D2的22和23腳，芯片D2的25、26腳分別經(jīng)電阻R2、R1接通用串行總線插座23的2、3號腳。該接口控制器22負責(zé)USB數(shù)據(jù)流的輸入輸出及其控制，符合USB1．0及1．1標(biāo)準(zhǔn)，具有與大多數(shù)單片機相接的8位快速且簡單的并行接口，并可實現(xiàn)DMA的功能。
所述快閃存儲器1用于存儲數(shù)據(jù)。它可以采用如下型號TC58V64FT／128FT／256FT／512FT或KM29V64000T／128T／256T／512T的快閃存儲芯片D1，該芯片D1的5腳與寫保護開關(guān)4的5腳連接。
所述休眠及喚醒電路24的作用是為了節(jié)省耗電，可使快閃電子式存儲裝置進入休眠狀態(tài)，或需工作時把快閃電子式存儲裝置從休眠狀態(tài)中喚醒并進入正常的操作狀態(tài)。它含有三極管V1、電容C4、二極管V2、電阻R5～R9；三極管V1的基極經(jīng)電阻R9、電容C4和電阻R8后接通用串行總線接口控制器22的芯片D2的12腳，三極管V1的發(fā)射極接微處理器芯片D4的4號腳。
本發(fā)明用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置無需驅(qū)動器和外接電源，而是完全由軟件來驅(qū)動，即由驅(qū)動程序(Driver)和固件(Firmware)驅(qū)動。固件(Firmware)被固化在所述微處理器21中并與底層操作系統(tǒng)互動，驅(qū)動程序(Driver)被裝載在底層和上層操作系統(tǒng)之間，該驅(qū)動程序(Driver)與底層操作系統(tǒng)及上層操作系統(tǒng)互動，其軟件原理方框圖如圖4所示。所述驅(qū)動程序(Driver)和固件(Firmware)的軟件流程圖見圖6和圖7。關(guān)于驅(qū)動程序(Driver)和固件(Firmware)，申請人已專門向中國軟件登記中心申請計算機軟件著作權(quán)保護。
當(dāng)用戶把快閃電子式外存儲裝置插入到電腦的USB接口時，微處理器21立即開始執(zhí)行固化在其中的固件(Firmware)，固件(Firmware)首先進行初始化，初始化完畢即進入等待狀態(tài)(等待操作請求)。
初始化的程序碼全都儲存在微處理器D4的固件(Firmware)中。當(dāng)快閃電子式外存儲裝置上電后，操作系統(tǒng)會查詢通用通道(USB)接口芯片D2，此時D2會產(chǎn)生中斷給微處理器D4，然后D4通過操作D2與操作系統(tǒng)取得聯(lián)系，操作系統(tǒng)根據(jù)快閃電子式外存儲裝置D2與D4所反饋的各種特性狀態(tài)或標(biāo)志而通知D2與D4進行有關(guān)的初始設(shè)置，為下一步準(zhǔn)備正常數(shù)據(jù)的交換做好準(zhǔn)備。
每當(dāng)插入一個快閃電子式外存儲裝置時，操作系統(tǒng)都會通過USB接口自動檢測到該存儲裝置的插入。此時，上層操作系統(tǒng)就會立即激活驅(qū)動程序(Driver)。驅(qū)動程序(Driver)被激活后，即執(zhí)行初始化操作，并指示操作系統(tǒng)產(chǎn)生一個可移動存儲裝置(或稱為活動存儲裝置)，操作系統(tǒng)接到此指示后，即為每個插入的存儲裝置產(chǎn)生一個可移動存儲裝置并分配相應(yīng)的裝置符。在上述操作過程中，固件(Firmware)會接收并處理來自驅(qū)動程序(Driver)和操作系統(tǒng)的的操作請求。當(dāng)驅(qū)動程序(Driver)完成插入處理后，即進入等待操作請求的等待狀態(tài)。
當(dāng)用戶把快閃電子式外存儲裝置從電腦的USB接口拔出時，固件(Firmware)立即終止執(zhí)行。而操作系統(tǒng)則能自動檢測到該裝置已經(jīng)從電腦上拔出，此時，操作系統(tǒng)會立即把這一事件通知驅(qū)動程序(Driver)，驅(qū)動程序(Driver)在接到此通知后，立即執(zhí)行有關(guān)處理，并指示操作系統(tǒng)消除與該存儲裝置對應(yīng)的可移動存儲裝置；操作系統(tǒng)接到指示后，立即取消相應(yīng)的可移動存儲裝置及裝置符。
當(dāng)上層操作系統(tǒng)接到讀操作時，會把該讀操作發(fā)送給驅(qū)動程序(Driver)。由于該操作屬于標(biāo)準(zhǔn)的磁盤讀操作，與USB及快閃內(nèi)存的操作方式不一樣，因此驅(qū)動程序(Driver)會把它轉(zhuǎn)換成快閃電子式存儲裝置的特定操作方式。之后，驅(qū)動程序(Driver)進一步對轉(zhuǎn)換后的操作進行USB打包，并把打包后的讀操作發(fā)給底層操作系統(tǒng)，由底層操作系統(tǒng)把讀請求通過USB發(fā)送給運行在快閃電子式存儲裝置微處理器中的固件(Firmware)，由固件(Firmware)執(zhí)行該讀操作，并把讀取的數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息經(jīng)底層操作系統(tǒng)返回給驅(qū)動程序(Driver)，然后由驅(qū)動程序(Driver)把該讀取的數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息發(fā)送給上層操作系統(tǒng)。至此，讀操作完成。
當(dāng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要求讀取數(shù)據(jù)時，通用通道接口D2通知微處理器D4，而微處理器D4則根據(jù)操作系統(tǒng)的要求從快閃存儲器D1讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)送入D2，讓D2返回有關(guān)的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
當(dāng)上層操作系統(tǒng)接到寫操作時，會把該寫操作發(fā)送給驅(qū)動程序(Driver)。由于該操作屬于標(biāo)準(zhǔn)的磁盤寫操作，與USB及快閃存儲器的操作方式不一樣，因此驅(qū)動程序(Driver)會把它轉(zhuǎn)換成快閃電子式存儲裝置的特定操作方式。當(dāng)寫操作到達快閃存儲器1時，如果寫位置已經(jīng)包含有效數(shù)據(jù)，則新的數(shù)據(jù)無法寫入，只有當(dāng)有效數(shù)據(jù)被擦除后，才能寫入新的數(shù)據(jù)。基于這種原因，驅(qū)動程序(Driver)把寫操作轉(zhuǎn)換成三個不同的內(nèi)部操作讀、擦除和寫。首先，驅(qū)動程序(Driver)執(zhí)行一個內(nèi)部讀操作，把寫位置的原有內(nèi)容讀出來并保存；然后，執(zhí)行一個內(nèi)部擦除操作，以清除寫位置的所有數(shù)據(jù)；最后，把需要寫的新數(shù)據(jù)和原有數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，并對結(jié)合后的數(shù)據(jù)執(zhí)行一個內(nèi)部寫操作。當(dāng)上述三個操作都完成后，驅(qū)動程序(Driver)把寫操作的狀態(tài)信息返回給上層操作系統(tǒng)。至此，寫操作完成。
當(dāng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要求寫入數(shù)據(jù)至快閃存儲器1時，通用通道接口D2通知微處理器D4，而微處理器D4則根據(jù)操作系統(tǒng)的要求從D2中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)送入快閃存儲器D1。
當(dāng)操作系統(tǒng)通知快閃電子式外存儲裝置要對快閃存儲器進行擦寫時，通用通道接口電路D2會通知微處理器D4，然后D4會送一串命令給快閃存儲器D1，從而擦除D1內(nèi)相應(yīng)區(qū)域的內(nèi)容。
實用中，驅(qū)動程序會對上述三個內(nèi)部操作進行USB打包，并把打包后的操作分別發(fā)給底層操作系統(tǒng)，由底層操作系統(tǒng)通過USB發(fā)送給微處理器中的固件，由固件執(zhí)行該操作，并把操作后的數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息通過USB返回給底層操作系統(tǒng)，然后由底層操作系統(tǒng)把數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息返回給驅(qū)動程序。
本發(fā)明快閃電子式外存儲裝置的應(yīng)用，包括通用通道接口控制器和連接插頭，快閃電子式存儲介質(zhì)，休眠及喚醒電路，從通用通道取得的供電源和含有直接控制快閃電子式存儲介質(zhì)存取及實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)功能固件的微處理器；配合安裝在系統(tǒng)中的驅(qū)動程序，以及在系統(tǒng)硬件接插件的支持下，其特征在于所述快閃電子式外存儲裝置用作數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的外存儲裝置。
所述快閃電子式外存儲裝置還可以用作微型數(shù)字計算機的外存儲裝置。目前以IntelP Ⅱ或兼容芯片為CPU的微機，已將USB作為標(biāo)準(zhǔn)配置，快閃電子式外存儲裝置的普及，已指日可待。
所述快閃電子式外存儲裝置還可以用作手持式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的外存儲裝置。這正是國際流行的PDA(個人數(shù)字助理)等手持式數(shù)據(jù)處理器期待的產(chǎn)品。
另外，所述快閃電子式外存儲裝置還可用作便攜式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的外存儲裝置。這也是部分便攜式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)即手提電腦用戶因為軟驅(qū)體積大而喪失掉的權(quán)利，多年的期望，可以由快閃電子式外存儲裝置實現(xiàn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲方法及其裝置具有如下優(yōu)點使用快閃電子式存儲介質(zhì)和通用通道接口，實現(xiàn)無驅(qū)動器、無外接電源的活動外存，并可帶電插拔，即插即用，無需關(guān)機；存取速度快，容量可為軟盤的幾倍、幾十倍、幾百倍、幾千倍或更大；體積小，攜帶十分方便，不易損壞，數(shù)據(jù)可保存10年或以上；可擦寫100萬次或以上；同時最多可連接20多個快閃電子式存儲裝置到電腦上。本方法及其裝置適用于任何支持通用通道的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
本發(fā)明裝置實施例所用主要元、器件型號、參數(shù)如下電路符號 名稱規(guī)格型號D1 快閃存儲器 TC58V64FT／128FTD2 用串行總線接口控制器 PDIUSBD12D3 三端電源 X62FP3302D4微處理器芯片8051／系列D5、D6 多路模擬開關(guān)CD4053Y1 晶振6MHzj1 通用串行總線插座C1～C8電容R1～R10 電阻V1 三極管V2發(fā)光二極管V3 二極管
權(quán)利要求
1．一種快閃電子式外存儲方法，包括建立數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間的信息交換通道，電源的接入途徑，設(shè)立外存儲物理介質(zhì)及其內(nèi)部數(shù)據(jù)組織方法，在外存儲介質(zhì)上讀寫的方法，對讀、寫命令格式的解釋與執(zhí)行方法，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間信息傳送的方法，外存儲裝置驅(qū)動程序(Driver)的安裝，以及所述主機操作系統(tǒng)與該驅(qū)動程序之間的信息交流方法，其特征在于還包括在該快閃電子式外存儲裝置內(nèi)設(shè)置的直接控制電子存儲介質(zhì)存取和實現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)功能的固件(Firmware)；所述快閃電子式外存儲方法適用于所有支持通用通道的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)并包含以下內(nèi)容所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間的信息交換通道是通用通道；所述外存儲裝置工作電源從所述通用通道接入；所述外存儲裝置的存儲介質(zhì)是快閃存儲器(F1ash Memory)，該快閃存儲裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)按單一分塊模式組織；所述對該外存儲裝置的讀的方法包括以下步驟A．上層操作系統(tǒng)接受用戶讀命令；B．操作系統(tǒng)將所述讀命令發(fā)送給驅(qū)動程序(Driver)；C．驅(qū)動程序?qū)⒆x命令轉(zhuǎn)換成固件能理解并執(zhí)行的特殊讀操作指令，并傳送給底層操作系統(tǒng)；D．底層操作系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換后的讀操作指令經(jīng)通用通道控制電路傳送給所述固件；E．該固件執(zhí)行讀操作，并將結(jié)果及狀態(tài)經(jīng)操作系統(tǒng)傳送回驅(qū)動程序；所述對該外存儲裝置的寫的方法包括以下步驟A．操作系統(tǒng)接受用戶寫命令；B．操作系統(tǒng)將所述寫命令發(fā)送給驅(qū)動程序；C．驅(qū)動程序判斷快閃電子式外存儲裝置是否有寫保護；無寫保護則往下進行；D．驅(qū)動程序?qū)懨钷D(zhuǎn)換為固件能理解并執(zhí)行的多個特殊操作指令，并逐個傳送給底層操作系統(tǒng)；E．底層操作系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換后的操作指令經(jīng)通用通道控制電路傳送給所述固件；F．固件按讀操作指令對欲寫入的存儲區(qū)域進行讀操作，并將讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)操作系統(tǒng)傳送回驅(qū)動程序；G．固件再按擦除操作指令對該存儲區(qū)域進行擦除操作，并將擦除結(jié)果經(jīng)操作系統(tǒng)傳送回驅(qū)動程序；H．驅(qū)動程序?qū)⒆x出的數(shù)據(jù)同欲寫入的數(shù)據(jù)進行整合，然后將整合后的數(shù)據(jù)及寫操作指令發(fā)送給所述固件，由固件將整合后的數(shù)據(jù)重新寫回所述存儲區(qū)域；I．固件將寫入后的結(jié)果與狀態(tài)經(jīng)操作系統(tǒng)傳送回驅(qū)動程序；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與該外存儲裝置之間的信息傳送方法采用通用通道標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的規(guī)范方法。
2．按照權(quán)利要求1所述的快閃電子式外存儲方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間交換信患的通用通道是USB(通用串行總線)；所述外存儲裝置的工作電源從USB總線接入；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之同的信息傳送方法是USB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的規(guī)范方法。
3．按照權(quán)利要求1所述的快閃電子式外存儲方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間交換信息的通用通道是IEEE1394總線；所述外存儲裝置工作電源從IEEE1394總線接入；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機與外存儲裝置之間的信息傳送方法是IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的規(guī)范方法。
4．按照權(quán)利要求1所述的快閃電子式外存儲方法，其特征在于所述快閃電子式外存儲裝置具有寫保護功能。
5．按照權(quán)利要求1所述的快閃電子式外存儲方法，其特征在于所述單一分塊模式的數(shù)據(jù)組織格式以有效存儲量8K Byte為一個塊(BLOCK)。
6．按照權(quán)利要求1所述的快閃電子式外存儲方法，其特征在于所述單一分塊模式的數(shù)據(jù)組織格式以有效存儲量32K Byte為一個塊(BLOCK)。
7．按照權(quán)利要求1所述的快閃電子式外存儲方法，其特征在于所述單一分塊模式的數(shù)據(jù)組織格式以有效存儲量128K Byte為一個塊(BLOCK)。
8．一種用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置，包括存儲介質(zhì)和直流供電源，其特征在于還包括存儲控制電路(2)，該電路(2)包括微處理器(21)、通用串行總線(USB)接口控制器(22)、USB總線插座(23)和休眠及喚醒電路(24)；所述存儲介質(zhì)是快閃存儲器(Flash Memory)(1)；所述微處理器(21)分別與USB接口控制器(22)、休眠及喚醒電路(24)和快閃存儲器(1)連接；USB接口控制器(22)分別與該總線插座(23)、休眠及喚醒電路(24)、快閃存儲器(1)和微處理器(21)連接；USB總線插座(23)通過該總線電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機連接；所述快閃電子式外存儲裝置由驅(qū)動程序(Driver)和固化在所述微處理器(21)中的固件(Firmware)驅(qū)動，驅(qū)動程序被裝載在所述主機上層操作系統(tǒng)和底層操作系統(tǒng)之間。
9．按照權(quán)利要求8所述的用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置，其特征在于所述微處理器(21)含有微處理芯片D4及兩個型號為4053的多路模擬開關(guān)芯片D5、D6，芯片D5的12、1、3腳、D6的12腳短接后接芯片D4的12腳，芯片D5的13、2、5腳、D6的13腳短接后接芯片D4的13腳；芯片D5的11、10、9腳和D6的11腳分別接芯片D4的44、1、2、3腳；芯片D4的DATA0～DATA7腳分別與通用串行總線接口控制器(22)D2以及快閃存儲器(1)D1對應(yīng)的接線腳相連；芯片D5的4號腳接快閃存儲器D1的4號腳，芯片D6的14腳接快閃存儲器D1的42腳；芯片D5的14、15腳連D2的15、16腳。
10．按照權(quán)利要求8所述的用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置，其特征在于所述USB接口控制器(22)含有型號為PDIUSBD12的芯片D2、晶振Y1、電容C1～C2、C7～C8、電阻R1～R3、R10、發(fā)光二極管V3；晶振Y1、電容C1～C2互相串接形成閉合回路，在晶振Y1的兩端分別接芯片D2的22和23腳，芯片D2的25、26腳分別經(jīng)電阻R2、R1接通用串行總線插座(23)的2、3號腳。
11．按照權(quán)利要求8所述的用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置，其特征在于所述快閃存儲器(1)采用如下型號TC58V64FT／128FT／256FT／512FT或KM29V64000T／128T／256T／512T的快閃存儲芯片D1，該芯片D1的5腳與寫保護開關(guān)(4)的5腳連接。
12．按照權(quán)利要求8所述的用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置，其特征在于所述休眠及喚醒電路(24)含有三極管V1、電容C4、二極管V2、電阻R5～R9；三極管V1的基極經(jīng)電阻R9、電容C4和電阻R8后接USB接口控制器(22)的芯片D2的12腳，三極管V1的集電極接微處理器D4的4號腳，三極管V1的發(fā)射極經(jīng)電阻R5接電源。
13．按照權(quán)利要求8所述的用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置，其特征在于所述直流供電源是從USB總線插座(23)接入，分別接微處理器(21)、USB接口控制器(22)、休眠及喚醒電路(24)和直流電源變換器(3)，所述直流電源變換器(3)輸出端接快閃存儲器(1)的電源端。
14．按照權(quán)利要求8所述的用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲裝置，其特征在于所述快閃電子式外存儲裝置還包括寫保護開關(guān)(4)，該寫保護開關(guān)(4)的一端與快閃存儲器(1)的WP端相連，另一端接地。
15.一種快閃電子式外存儲裝置，包括通用通道接口控制器(22)、連接插座(23)、快閃電子式存儲器(1)及寫保護開關(guān)(4)、休眠及喚醒電路(24)，從通用通道取得的供電源和含有直接控制快閃電子式存儲介質(zhì)存取及實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)功能固件的微處理器(21)；其特征在于所述快閃電子式外存儲裝置用作數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的外存儲裝置。
16.按照權(quán)利要求15所述的快閃電子式外存儲裝置的應(yīng)用，其特征在于所述快閃電子式外存儲裝置用作微型數(shù)字計算機的外存儲裝置。
17.按照權(quán)利要求15所述的快閃電子式外存儲裝置的應(yīng)用，其特征在于所述快閃電子式外存儲裝置用作手持式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的外存儲裝置。
18.按照權(quán)利要求15所述的快閃電子式外存儲裝置的應(yīng)用，其特征在于所述快閃電子式外存儲裝置用作便攜式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的外存儲裝置。
全文摘要
一種用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲方法及其裝置,包括直接控制電子存儲介質(zhì)存取和實現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)功能的固件,采用特殊的外存儲讀寫格式,從USB通道取得電源,在固件和驅(qū)動程序與操作系統(tǒng)的配合下,利用快閃存儲器1和存儲控制電路2完成數(shù)據(jù)外存儲,并有寫保護,數(shù)據(jù)安全。本方法效率高,裝置體積小容量小、存取速度快,無驅(qū)動器,可帶電插拔,即插即用,無需關(guān)機,使用方便,適用于微小型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
文檔編號G06F3/08GK1291750SQ9911722
公開日2001年4月18日 申請日期1999年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月14日
發(fā)明者鄧國順, 成曉華 申請人:鄧國順, 成曉華