兼具鼠标功能的智能闪存U盘及其实现方法 【技术领域】
本发明涉及一种存储器装置，尤其涉及一种藉由通用串行总线控制器进行计算机控制的多应用外部存储器装置。
背景技术
随着计算机的普及和应用领域的不断扩大，尤其是笔记本电脑、掌上PDA以及各种需要搭配存储装置的游戏机比例高速增长，闪存U盘(简称U盘或优盘)也越来越成为用户必备的电子外设附件。它具有众所周知的体积小巧、存储容量大、兼容性强，且便于携带等诸多优点。而鼠标、游戏操纵杆和电子教鞭也已是计算机的标准化或常用外设。特别对于笔记本电脑用户出行使用来说，通常需要携带上述多个不同的设备，方能使用这些不同的功能；尤其这些设备一般都通过通用串行总线控制器(USB)接入电脑，各自占用数量有限的USB连接座(端口)，不仅浪费了宝贵的计算机资源，也给用户携带、组装造成很大不便。常规的闪存U盘内数据缺乏安全保障，当与之插接的电脑与网络相连时，该闪存U盘极易成为计算机病毒侵占、栖身之所，对其在其他计算机上的延伸使用埋下隐患。此外，通常意义上的鼠标作为最常用的电脑附件一般采用光学或机械的原理，但无论采用何种原理的鼠标，其使用时必须有支撑物体(如桌面等)作为辅助才能使用，从而限制了其使用场合的任意性。例如，久卧病榻的病人或习惯于卧床使用电脑的情况，由于鼠标难以找到合适的依托面，故而对电脑使用造成了极大的不便；又例如一些藉由笔记本电脑投影演示的工作会议，主持人员忙碌于电脑操作及电子教鞭指示之间，使得会议效率受到很大局限。为此，寻求一种发挥闪存U盘在数据存储功能之外，兼具鼠标、游戏操纵杆控制功能及电子教鞭指示功能的智能闪存U盘，便成为从事计算机外设开发人员的一个重要而迫切的研究方向。
【发明内容】
针对上述现有便携式存储装置及的诸多不足，本发明的目的在于：提供一种兼具鼠标功能的智能闪存U盘及其实现方法，整合闪存、鼠标、游戏操纵杆、电子教鞭及基于指纹识别技术的文件加、解密等多功能于一体。
本发明的目的，是通过如下装置性技术方案实现的：
一种兼具鼠标功能的智能闪存U盘，其特征在于包括：指纹传感器(U1)，用于感应手指移动方向及点击动作的鼠标操控，以及获取指纹图像的采集识别；一闪存芯片(U2a)，用于存储用户资料和应用程序；USB控制器(U3)，接驳于所述指纹传感器(U1)、闪存芯片(U2a)及用于数据传输的USB接头(U4)之间。
进一步地，所述USB接头(U4)一体化设置于智能闪存U盘内，或通过伸缩式延长线收纳在智能闪存U盘的一端。
进一步地，所述智能闪存U盘还包括一扩展存储容量的闪存芯片(U2b)，且与所述闪存芯片(U2a)一并连接至USB控制器(U3)。
更进一步地，所述闪存芯片(U2a)及闪存芯片(U2b)均分区为公开区和经指纹认证后允许访问读写操作的保密区；其中闪存芯片(U2a)还分区具有只读区和隐藏区。
进一步地，所述智能闪存U盘还包括一由USB控制器(U3)软件触发、并由USB接头(U4)供能的指示光发射单元(U5)。
本发明的目的，藉由上述装置的实现方法是：
兼具鼠标功能的智能闪存U盘实现方法，其特征在于：所述智能闪存U盘包括指纹传感器(U1)、闪存芯片(U2a)、USB控制器(U3)及USB接头(U4)；所述指纹传感器(U1)感应用户手指移动方向及点击动作，并将感应信号传输至USB控制器(U3)；所述USB控制器(U3)调用存储在闪存芯片(U2a)只读区内的鼠标控制程序(Ⅰ)，将指纹传感器(U1)的感应信号转换成符合计算机控制语言格式的电信号；再由USB接头(U4)面向与其相连的计算机通用串行总线控制器输出等同鼠标操控的电信号。
进一步地，所述指纹传感器(U1)是以手指与传感器的接触时间、连续按压次数及相对滑动时引起的反射光变化作为判断手指点击动作和移动方向的依据。
进一步地，所述指纹传感器(U1)通过滑动扫描获取用户指纹图像并将数字化的图像信号传输至USB控制器(U3)；所述USB控制器(U3)调用闪存芯片(U2a)只读区内的指纹识别程序(Ⅱ)及隐藏区内的指纹特征数据进行匹配；匹配认证后由USB控制器(U3)调用只读区内的U盘加密许可访问程序(Ⅲ)开启或关闭对所述闪存芯片(U2a)、(U2b)保密区的访问读写。
进一步地，所述指纹传感器(U1)的感应信号经由USB控制器(U3)转换后USB接头(U4)地输出电信号等同游戏操纵杆的操控。
进一步地，所述智能闪存U盘通过指纹传感器(U1)感应的点击操作，藉由USB控制器(U3)识别并触发指示光发射单元(U5)运作实现闪存U盘与电子教鞭的功能整合；所述指示光发射单元(U5)由USB接头(U4)供能。
更进一步地，所述闪存芯片(U2a)只读区存储的软件包括鼠标控制程序(Ⅰ)、指纹识别程序(Ⅱ)、U盘加密许可访问程序(Ⅲ)、计算机文件和目录加密程序(Ⅳ)、计算机屏保程序(Ⅴ)、计算机开机安全保护程序(Ⅵ)，以及网络账号和密码自动保护程序(Ⅶ)。
本发明兼具鼠标功能的智能闪存U盘应用实施后，基于闪存U盘的存储功能，通过一个USB接头与通用串行总线控制器的连接，实现了闪存、鼠标、游戏操纵杆，甚至电子教鞭的功能整合，为用户携带电脑外设提供了方便，并且节省了计算机设备有限的USB端口资源；同时结合指纹加密技术，提高了保存资料及使用电脑的安全性。
【附图说明】
图1是本发明兼具鼠标功能的智能闪存U盘的原理拓扑图；
图2是本发明一优选实施例的横向剖面示意图；
图3是图2所示实施例的纵向剖面示意图；
图4是本发明另一实施例的横向剖面示意图；
图5是本发明兼具鼠标功能的智能闪存U盘演进的原理拓扑图；
图6是图5所示演进实施例的横向剖面示意图；
图7是本发明又一实施例的横向剖面示意图；
图8是本发明再一实施例的横向剖面示意图。
【具体实施方式】
为使本发明兼具鼠标功能的智能闪存U盘的结构特征、实现方法及有益效果更易于理解，以下结合若干实施例及其附图进行详细而非限制性的描述。
本发明出于克服普通闪存U盘功能单一、存储数据缺乏安全的问题，把指纹控制和识别技术结合到便携式闪存U盘上，使之成为一个智能化的器件。该智能闪存U盘非但仍能用于存储资料，特别通过指纹认证加密保护资料的安全，并为任意台计算机、文件及目录加密，更重要的是还能作为鼠标实现对计算机的常规操控，或者游戏操作杆、电子教鞭使用。
实施例一
如图1至图3所示，是本发明兼具鼠标功能的智能闪存U盘的原理拓扑图和一优选实施例的横向、纵向剖面示意图。从图中可见，该智能闪存U盘的外壳1内设有一可反复拆装的PCB板2，并在该PCB板2上采用双面焊设的双层结构，集成了指纹传感器U1、闪存芯片U2a、USB控制器U3和USB接头U4，及其他电路元件(未图示)。具体来说，顶层设置了指纹传感器U1、闪存芯片U2a及相关贴片电容、电阻和用于指示U盘状态的发光管；而底层设置了USB控制芯片U3、12M的贴片式晶振(未图示)及相关贴片电容、电阻。双层结构中指纹传感器U1与闪存芯片U2a(U2b)均与USB控制器U3相连接，而该USB接头U4则该PCB板2双层焊接，以达到与USB控制器U3的连接目的。其中，
该指纹传感器U1用于感应用户手指移动方向及点击动作等类似于鼠标操控的信号，同时也能通过被动式扫描获取用户指纹的数字化图像信号。具有实现该功能能力的指纹传感器典型型号为由ATRUA公司生产的ATW31X，其性能稳定、优越性较好。
该闪存芯片U2a、U2b用于存储用户资料和应用程序，两块闪存芯片在U盘初始化后均被分区形成公开区和经指纹认证后允许访问读写操作的保密区两部分，供用户选择性地进行资料存取操作。闪存芯片U2a还进一步划分形成只读区和隐藏区两个分区，分别存放软件程序及预设的指纹特征数据。其中的软件程序包括鼠标控制程序Ⅰ、指纹识别程序Ⅱ、U盘加密许可访问程序Ⅲ、计算机文件和目录加密程序Ⅳ、计算机屏保程序Ⅴ、计算机开机安全保护程序Ⅵ，以及网络账号和密码自动保护程序Ⅶ等扩展性程序。闪存芯片的型号通用性较大，本例中选用的是：三星公司生产的84b K98G08UB。
该USB控制器U3主要用于接收信号，并调用软件程序进行运算控制、信号转换，并向USB接头输出控制信号。本例中，其型号为PL2520-LPQ64的单片机芯片。
该USB接头U4一体化设置于智能闪存U盘的外壳1内，负责整个设备的电源供电，并与PCB板2双层焊接。
上述各组成部分在完成PCB的双层焊装后使用时，将该USB接头U4通过延长线接入计算机的通用串行总线控制器(USB端口)后，该指纹传感器U1首先将感应用户手指移动方向及点击动作等类鼠标操作，并将感应信号传输至USB控制器U3；然后由该USB控制器U3调用存储在闪存芯片U2a只读区内的鼠标控制程序Ⅰ，将指纹传感器U1的感应信号转换成符合计算机控制语言格式的电信号；接着再由USB接头U4向计算机输出等同鼠标或游戏操纵杆操控的电信号。其中，该指纹传感器用来判断手指点击动作和移动方向的依据是指纹传感器与手指的接触时间、连续按压次数及位置变化。
除上述鼠标操控功能得以实现外，该智能闪存U盘同样具有指纹加密功能。连接计算机后的智能闪存U盘，首先该指纹传感器U1通过被动式滑动扫描获取用户指纹图像并将数字化的图像信号传输至USB控制器U3；然后由USB控制器U3调用闪存芯片U2a只读区内的指纹识别程序Ⅱ及隐藏区内的指纹特征数据进行匹配；最后经匹配认证后由USB控制器U3调用只读区内的U盘加密许可访问程序Ⅲ，允许对所述闪存芯片U2a(U2b)保密区的访问读写，但如果经匹配后无法得到认证，则智能闪存U盘继续保持对闪存芯片保密区的禁止访问，有效保证了这一分区内资料的安全性。
实施例二
如图4所示，是本发明另一实施例的横向剖面示意图。其中与实施例一相似的结构部分本例中不再赘述。结合图1中虚线部分及图4可以看到，该兼具鼠标功能的智能闪存U盘还具有一扩展存储容量的闪存芯片U2b，该闪存芯片U2b主要是针对对存储空间要求较大的特殊用户设置的，贴片焊接在PCB板2相对于闪存芯片U2a的另一层，并同样与USB控制器形成连接U3。
实施例三
如图5和图6所示，分别是本发明兼具鼠标功能的智能闪存U盘演进的原理拓扑图和演进实施例的横向剖面示意图。从图中可见，该智能闪存U盘透过或穿过外壳1，另接设有一指示光发射单元U5。由于USB接头U4是整个闪存U盘的供能源头，因此为达到简化结构的目的，对该指示光发射单元U5的供能同样落在了USB接头U4上。同时，该指示光发射单元U5是通过用户手指点击指纹传感器U1后，由该USB控制器U3响应软件程序的指令触发的，从而实现闪存U盘的电子教鞭功能化。本实施例其他部分与实施例二均相同，故不再赘述。
实施例四
如图7所示，是本发明又一实施例的横向剖面示意图。从图中可以看到，延续了以上三个实施例的共同核心特征，本实施例把实现方法集中到USB接头U4上来，将原本需要通过延长线连接的闪存U盘变换为将USB接头U4采用线圈伸缩式延长线3收纳在外壳一端的形式。当需要将该闪存U盘连接至计算机时，只需将USB接头U4延伸拉出即可；使用完毕后又可以方便地将其收纳回去，给用户的携带、使用带来了进一步的方便。
除以上介绍的四个实施例外，本发明还可以有其他多样性的实施方式。例如，该外壳1的外形不仅仅局限于图示的矩形立方体，各种便携、美观的外壳结构均可适用于本发明的智能闪存U盘；而且上述指纹传感器、USB控制器及闪存芯片均可随着电子元器件的更新换代在型号及容量上有所替换、变化；以及如图8所示的指纹传感器设置方向与前述实施例相对垂直，为闪存U盘在插接计算机背面的USB端口时提供使用便利性。
通过以上多个实施例介绍，本发明兼具鼠标功能的智能闪存U盘的有益效果显而易见：基于闪存U盘的存储功能，通过一个USB接头与通用串行总线控制器的连接，实现了闪存、鼠标、游戏操纵杆，甚至电子教鞭的功能整合，为用户携带电脑外设提供了方便，并且节省了计算机设备有限的USB端口资源；同时结合指纹加密技术，提高了保存资料及使用电脑的安全性。
综上所述，全面展现了本发明设计的结构特征、实施过程及有益效果。但并非以此限制本发明实施方式的多样性。因此，但凡对于以上实施例进行简单修改或等效替换所形成的技术方案，能够在U盘设备上实现鼠标功能，均应视为本发明申请保护的范围内。