具有读卡器功能的USB移动存储设备.pdf

本发明公开了一种具有读卡器功能的USB移动存储设备，该设备在具有传统U盘基本功能的同时，还具有读卡器的功能。根据其内部读卡器模块所支持的存储卡协议，可直接通过本发明把相应的存储卡连到USB端口。该存储设备包括UFD模块和读卡器模块。UFD模块包括USB接口，USB控制器，逻辑控制电路，协议转换电路和Flash存储单元。读卡器包括USB接口，USB控制器，逻辑控制电路和存储卡接口。UFD模块完成传统U盘功能，读卡器模块实现普通读卡器功能。当前本发明当前是处于U盘还是读卡器状态，由逻辑控制电路来决定。

1.  一种具有读卡器功能的USB移动存储设备包括：USB接口的Flash存储模块，即UFD模块(3)和读卡器模块(4)。其特征在于，UFD模块(3)和读卡器模块(4)都可通过USB接口和USB主机相连，UFD模块(3)可作为普通的U盘使用，读卡器模块(4)另外一端可接相应的存储卡。所以本设备在具有传统U盘基本功能的同时，还具有读卡器的功能。

2.  根据权利要求1所述的具有读卡器功能的USB移动存储设备，其特征在于，所述的UFD模块(3)和读卡器模块(4)共同包括USB接口(31)，USB控制器(32)和逻辑控制电路(33)，除了这三个组成电路，UFD模块(3)还包括协议转换电路(34)，FLASH存储单元(2)。读卡器模块(4)则还包括存储卡接口(44)。

3.  根据权利要求书2中所述的UFD模块(3)和读卡器模块(4)，其中的逻辑控制电路(33)一端连接USB控制器(32)，另外一端同时连接到协议转换电路(34)和存储卡接口(44)。连接到协议转换电路(34)形成的通道是UFD通道(35)，连接到存储卡接口(44)的通道是读卡器通道(45)。逻辑控制电路(33)用来控制USB控制器(32)选择连通到UFD通道(35)还是读卡器通道(45)。

4.  根据权利要求书2中所述的读卡器模块(4)，其中的存储卡接口(44)，可以是SD/MMC，SD，MMC，SM，MS和CF，或者自定义接口中的一种。

5.  根据权利要求书2中所述的UFD模块(3)，其中的协议转换电路(44)可以是一个Flash接口，存储卡控制器或者自定义控制器中的一种。

6.  根据权利要求书2中所述的UFD模块(3)和读卡器模块(4)，其中USB接口(31)，USB控制器(32)，逻辑控制电路(33)，协议转换电路(34)和存储卡接口(44)能被集成到一个集成电路中。

7.  根据权力要求书2中所述的UFD模块(3)，其中协议转换电路(34)和FLASH存储单元(2)能被集成到一个存储卡中。

8.  根据权利要求书2中所述的UFD模块(3)，其中USB接口(31)，USB控制器(32)和逻辑控制电路(33)可以是一个内部的USB读写器。

具有读卡器功能的USB移动存储设备
技术领域
本发明涉及数字存储技术领域，尤其是涉及一种具有读卡器功能的USB移动存储设备。
背景技术
传统的具有USB接口的FLASH存储设备(USB Flash Drive，简称为UFD)，是一个集成了USB接口和NAND FLASH的器件。它具有体积小，重量轻，方便移动和写入等特点。在外形上，UFD的主体被封装在塑料、橡皮或者金属壳体中，外露一个USB接口，可以直接连接到个人电脑(PC)上。不使用UFD时，通过在USB接口外面罩一个可以取下的盖子或者把USB接口缩回到壳体中来保护USB接口。
UFD是基于FLASH存储单元件的存储设备，因此具有FLASH存储单元件所具备的优点。FLASH存储单元件在一些恶劣的条件下，例如被浸入水中或酸性液体中、被投入沸水、被冰冻后仍能保留记忆，所有保存在FLASH存储单元件上的数据仍可以被恢复出来。然而在这种情况下，其他的存储设备，如光盘、磁盘或者半导体移动存储器件则完全被破坏，数据是不能被恢复的。因此UFD具有可靠性高的优点。再者，UFD存储密度高，一个市场主流UFD的存储量相当于多张软盘或光盘的存储量。此外，UFD的能量消耗要远远低于便携式硬盘。所以，与其他现有的存储器件相比(如软盘、硬盘和光盘)，UFD具有体积小，速度快，可靠性高，存放数据多，能量损耗小的优点。这些优点使UFD成为理想的移动文件传递设备。从操作使用上来说，并且几乎每台PC和笔记本电脑都配备USB端口，可以通过计算机非常方便的访问UFD。UFD可以和硬盘同样的方式被计算机访问，读写文件，并且不需要外加任何的驱动。
说明书附图1和附图2中所展示的是现有的单纯UFD结构，它包括一个USBFLASH控制器1和一个FLASH存储单元2。USB FLASH控制器1管理着USB主机(Host)和FLASH存储单元2之间的数据交互。对于详细框图2来说，USB控制器1包括USB接口11，CPU 12，F1ash接口13。USB控制器1一端通过USB接口11和主机相连，另外一端通过Flash接口13和FLASH存储单元2相连。FLASH存储单元2可以是一个或多个串行或并行连接到一起的Flash存储芯片。USB主机向UFD写入数据时，通过USB接口11进来的数据在CPU 12控制管理下通过Flash接口13写入到FLASH存储单元2。相反的，USB主机从UFD读出数据时，根据主机的命令，CPU 12从相应的FLASH存储单元2把数据取出并管理这些数据通过USB接口11送到USB主机(Host)。
发明内容
本发明在传统的U盘中嵌入了一个读卡器电路，使其在具有传统U盘基本功能的同时，还具有读卡器的功能，使用更方便灵活。根据加入的读卡器模块所支持的存储卡协议，可直接通过本发明把相应的存储卡连到PC机的USB端口。
本发明所述之具有读卡器功能的USB移动存储设备，可以以很多方式应用，可以作为一个单独的器件，也可以作为一个系统或者是作为系统的一部分应用。作为一个应用的整体，该存储设备包括USB接口的Flash存储模块(UFD模块)和读卡器模块。UFD模块包括USB接口，USB控制器，逻辑控制电路，协议转换电路和FLASH存储单元。读卡器包括USB接口，USB控制器，逻辑控制电路和存储卡接口。这里，UFD模块完成传统U盘功能，读卡器模块实现普通读卡器功能。至于当前本发明当前是处于U盘还是读卡器状态，由逻辑控制电路来决定。
作为优选，所述的UFD模块和读卡器模块。这两个模块都包括三个共同的组成部分：USB接口，USB控制器和逻辑控制电路。除此之外，UFD模块还包括协议转换电路，FLASH存储单元。读卡器模块的另外一个组成部分是存储卡接口。USB接口一端接USB主机，另外一端与USB控制器相连。也就是说，逻辑控制电路一端连接USB控制器，另外一端同时连接到协议转换电路和存储卡接口。连接到协议转换电路形成的通道UFD通道，连接到存储卡接口的通道是读卡器通道。逻辑控制电路用来控制USB控制器选择连通到UFD通道还是读卡器通道。如果选择UFD通道，则UFD模块中的另外两个组成部分协议转换电路，FLASH存储单元与USB控制器连通，这时本发明相当于一个USB存储设备。相反，如果逻辑控制电路选择的是读卡器通道，则读卡器模块中的另外一个组成部分存储卡接口与USB控制器连通，此时本发明相当于一个读卡器，可以在存储卡接口上外接相应的存储卡。
作为优选，所述的Flash存储卡接口是SD/MMC，SD，MMC，SM，MS和CF，或者自定义接口中的一种。
作为优选，所述的协议转换电路可以是一个Flash接口，存储卡控制器或者自定义控制器中的一种。
作为优选，所述之具有读卡器功能的USB移动存储设备，其中USB接口，USB控制器，逻辑控制电路，协议转换电路和存储卡接口能被集成到一个集成电路。同样的，协议转换电路和FLASH存储单元能被集成到一个存储卡中。这里的USB接口，USB控制器和逻辑控制电路可以是一个内部的USB读写器。
本发明所述之具有读卡器功能的USB移动存储设备，可以完全兼容传统的U盘，在USB接口端接收USB主机发送的USB标准的数据，并储存于FLASH存储单元中，完成了传统U盘的功能。也可通过读卡器模块，把数据存储在存储卡中，实现读卡器的功能。
附图说明
附图1传统UFD的结构框图；
附图2传统UFD的结构详图；
附图3本发明的结构详图；
附图4本发明协议转换电路34采用Flash接口，存储卡接口44采用MicroSD卡接口具体实施方案的组成框图；
附图5本发明协议转换电路34采用存储卡控制器方案的组成框图；
附图6本发明协议转换电路34采用CF存储卡控制器，存储卡接口44采用SD/MMC卡接口具体实施方案的组成框图；
附图7本发明协议转换电路34采用自定义卡控制器，存储卡接口44采用MS卡接口具体实施方案的组成框图；
附图8本发明除FLASH存储单元所有电路集成到一个芯片的示意图；
附图9本发明采用两个芯片存储卡+读卡器实现的原理框图；
附图10本发明采用两个芯片实现的举例SD存储卡+CF读卡器实现框图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
图3给出了本发明的结构框图。具有读卡器功能的USB移动存储设备包括USB接口31，USB控制器32和逻辑控制电路33，协议转换电路34，FLASH存储单元2和存储卡接口44。从功能上说，USB接口31，USB控制器32和逻辑控制电路33，协议转换电路34，FLASH存储单元2这几个模块组合在一起实现U盘的功能，在本发明中称之为UFD模块3。相应的USB接口31，USB控制器32和逻辑控制电路33和存储卡接口44实现了读卡器功能，这里称之为读卡器模块4。通过逻辑控制电路33选择UFD通道35还是读卡器通道45来决定本发明当前的状态。
本发明连到计算机时，计算机会识别出两个可移动存储设备。不失一般性，假如显示的是存储设备E和存储设备F，这里的存储设备E就是USB接口的FLASH存储单元，而存储设备F是读卡器上外接的存储卡。这时如果USB接口的FLASH存储单元处于工作状态，逻辑控制电路33把数据总线连到协议转换电路34。同理，如果是读卡器处于工作状态，数据总线在逻辑控制电路33控制下连到存储卡接口44。在一个时刻，USB接口的FLASH存储单元和读卡器只能有一个处于工作状态。读卡器可以是支持外接SD，MMC，MicroSD，MiniSD，CF或者其他标准存储卡的任一种。
实际应用时，协议转换电路协议转换电路34可以是Flash接口或者存储卡控制器，存储卡接口44可以是SD/MMC，SD，MMC，SM，MS和CF，或者自定义接口中的一种，并且不限与此。
图4给出了本发明协议转换电路34采用Flash接口，存储卡接口44采用MicroSD卡接口实施方案的组成框图。此设备包括USB接口31，USB控制器32，逻辑控制电路33和Flash接口，FLASH存储单元2和MicroSD存储卡接口44。Flash接口建立了逻辑控制电路33到FLASH存储单元2之间的通信。MicroSD存储卡接口负责USB控制器32与MicroSD存储卡的数据交互，这里读卡器通道45也就是MicroSD存储卡通道。
实际应用时，逻辑控制电路33控制选择是USB移动存储器通道35还是MicroSD存储卡通道工作。如果是USB移动存储器通道35处于工作状态，逻辑控制电路33切断与MicroSD存储卡通道的连接，使Flash接口连到USB控制器32。如果MicroSD存储卡处于工作状态，则相反，逻辑控制电路33切断与USB移动存储器通道35的连接，使MicroSD卡接口连到USB控制器32。当本发明连接到计算机时，计算机的窗口上显示的是两个可移动存储设备。一个是USB移动存储器，一个是MicroSD存储卡。但是在同一时刻，主机只能访问USB移动存储器和MicroSD存储卡中的任何一个，却不能同时访问他们。
当用户需要把数据写入USB移动存储器时，首先，USB主机发送写入命令，USB接口31负责分析解释写入命令。然后，USB控制器32发送相应的控制信号给逻辑控制电路33，接着，由逻辑控制电路33关闭MicroSD存储卡通道并且把Flash接口连通到USB控制器32。在USB接口31分析解释此写入命令后，它会继续把数据传送给USB控制器32。最后USB控制器32通过Flash接口把数据传送给FLASH存储单元2。
当用户需要把数据从USB移动存储器读出时，首先USB主机发送读出命令，USB接口31负责分析解释此读出命令。然后，USB控制器32发送相应的信号给逻辑控制电路33，接着，由逻辑控制电路33关闭MicroSD存储卡通道并且把Flash接口连通到USB控制器32。最后USB控制器32通过Flash接口从FLASH存储单元2中读出数据并把数据通过USB接口31解析后传送给USB主机。
当用户需要把数据写入MicroSD存储卡时，首先，USB主机发送写入命令给，USB接口31负责分析解释此写入命令。然后，USB控制器32发送相应的信号给逻辑控制电33，接着，由逻辑控制电路33关闭UFD通道35并且把MicroSD存储卡接口连通到USB控制器32。如果这里没有连接一个真实的MicroSD存储卡，USB控制器424就会通知USB主机。如果外接了一个MicroSD存储卡，USB接口31为USB控制器32解析数据。最后USB控制器32通过MicroSD存储卡接口把数据传送给MicroSD存储卡。
当用户需要把数据从MicroSD存储卡读出时，USB主机发送读出命令，USB接口31负责解析此读出命令。然后，USB控制器32发送信号给逻辑控制电路33，接着，由逻辑控制电路33关闭UFD通道35并且把MicroSD存储卡接口连通到USB控制器32。如果这里没有连接一个真实的MicroSD存储卡，USB控制器32就会通知USB主机。如果外接一个MicroSD存储卡，USB控制器32通过MicroSD存储卡接口从MicroSD存储卡中读出数据并通过USB接口31把数据传给USB主机。
图5给出了本发明的另一种应用框图，其中协议转换电路34采用存储卡控制器。当UFD模块3处于工作状态，逻辑控制电路33切断与读卡器通道45的连接，使存储卡控制器连到USB控制器32。存储卡控制器是USB控制器32和FLASH存储单元2的连接桥梁。
类似的，图6给出了本发明的协议转换电路34采用CF存储卡控制器，存储卡接口44采用SD/MMC卡接口实施方案的组成框图。图7给出的是协议转换电路34采用自定义卡控制器，存储卡接口44采用MS卡接口实施方案的组成框图。并且协议转换电路34并不限于采用Flash接口，CF存储卡控制器或者自定义的存储卡控制器，存储卡接口44也不限于采用MicroSD卡接口，SD/MMC卡接口或者MS卡接口。
图8给出的是本发明除FLASH存储单元所有电路集成到一个芯片的示意图。如图8所示，USB接口31，USB控制器32，逻辑控制电路33，存储卡控制器和存储卡接口44被集成到一个集成电路。这里的存储卡控制器实现的是协议转换电路34功能。逻辑控制电路33控制选择UFD通道35还是读卡器通道45。
图9给出的是本发明由两个芯片实现时的实施框图。其中的一个芯片包括USB接口31，USB控制器32，逻辑控制电路33和存储卡接口44。另一个芯片是存储卡控制器。存储卡控制器和FLASH存储单元2组成了一个内部的存储卡电路。图9具体应用举例如图10所示，本发明由CF读卡器电路和SD存储卡组成。这里的存储卡接口44采用的是CF卡接口。并且，协议转换电路34不限于SD存储卡控制器，存储卡接口44也不限于CF接口。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了USB主机、USB FLASH控制器1、USB接口11，CPU 12，Flash接口13、FLASH存储单元2、UFD模块3、USB控制器32、逻辑控制电路33、协议转换电路34、UFD通道35、存储卡接口44和读卡器通道45等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。