DE602004007402T2

DE602004007402T2 - Effiziente verbindung zwischen modulen wechselbarer elektronischer schaltungskarten

Info

Publication number: DE602004007402T2
Application number: DE602004007402T
Authority: DE
Inventors: Yosi Kfar Vradim PINTO; Aviad Zer; Amir Cupertino TSURI; Asher Druck
Original assignee: SanDisk Corp
Current assignee: SanDisk Corp
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: EP1692641B1; JP2007535021A; EP1692641A1; WO2005062242A1; US20060095627A1; US7209995B2; US20050125584A1; CN1906625A; KR100833176B1; US7467249B2; TWI255993B; ATE366444T1; CN100507940C; JP4719687B2; KR20060121157A; DE602004007402D1; TW200532456A; US20070156933A1

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen die Verwendung und den Aufbau von wechselbaren elektronischen Schaltungskarten und insbesondere die Verbindungen zwischen Kartenmodulen auf entweder einer einzelnen Karte oder individuellen Karten.
Verschiedene kommerziell erhältliche nichtflüchtige Speicherkarten, die populär werden, sind extrem klein und haben unterschiedliche mechanische und/oder elektrische Interfaces. Beispiele sind die MultiMediaCard ("MMC") und Secure Digital ("SD") Speicherkarten, die von SanDisk Corporation of Sunnyvale, Kalifornien, Anmelderin der vorliegenden Erfindung, erhältlich sind. Es gibt andere Karten, die den Standards der Internationalen Organisation für Normung ("ISO") und der Internationalen elektrotechnischen Kommission ("IEC") entsprechen. Ein weit verbreitetes Beispiel hierfür ist der als ISO/IEC 7816 bekannte Standard.
Die physikalischen und elektrischen Spezifikationen für die MMC sind in den "The MultiMediaCard System Specification" aufgeführt, die von Zeit zu Zeit von der MultiMediaCard Association ("MMCA") of Cupertino, Kalifornien, aktualisiert und veröffentlicht werden. MMC Produkte, die unterschiedliche Speicherkapazitäten von bis zu 128 Megabyte in einer einzelnen Karte haben, sind derzeit von SanDisk Corporation erhältlich. Diese Produkte sind in einem "MultiMediaCard Product Manual," Revision 2, datiert April 2000, beschrieben, veröffentlicht von SanDisk Corporation. Bestimmte Aspekte des elektrischen Betriebs der MMC Produkte werden auch in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nummer 09/135,649 von Thomas N. Toombs und Micky Holtzman, nun US-Patent Nummer 6,279,114 und 09/186,064 , beide am 04.11.1998 angemeldet und auf SanDisk Corporation übertragen, beschrieben. Der physikalische Kartenaufbau und ein Verfahren zu dessen Herstellung werden in US-Patent Nummer 6,040,622 , übertragen auf SanDisk Corporation, beschrieben.
Die neuere SD Karte ist ähnlich der MMC Karte, die abgesehen von einer größeren Dicke, die einen zusätzlichen Speicherchip aufnimmt, hat die selbe Größe. Ein Hauptunterschied zwischen diesen besteht darin, dass die SD Karte zusätzliche Datenanschlüsse hat, um schnelleren Datentransfer zwischen der Karte und einem Host zu ermöglichen. Die anderen Anschlüsse der SD Karte sind dieselben wie die der MMC Karte, damit Sockel, die zum Aufnehmen der SD Karte ausgelegt sind, auch die MMC Karte aufnehmen. Das elektrische und funktionale Interface mit der SD Karte ist ferner derart hergestellt, dass die zum Aufnehmen der SD Karte entworfenen Sockel auch hergestellt werden können, um die MMC Karten aufzunehmen, wie in der am 21.02. 2002 veröffentlichten PCT-Veröffentlichung 02/15020 von Yoram Cedar, Micky Holtzman und Yosi Pinto beschrieben wird. Bestimmte Aspekte der SD Karte werden in US-Patentanmeldung Nummer 02/15020 von Yoram Cedar, Micky Holtzman und Yosi Pinto, veröffentlicht 21.02.2002, angemeldet 17.08.2000, nun Patent Nummer 6,820,148, beschrieben. (Die Spezifikationen der SD Karte stehen Mitgliedsfirmen der SD Association (SDA) zur Verfügung)
Gemäß dem ISO/IEC 7816 Standard hergestellte Karten haben eine andere Form, Oberflächenanschlüsse in unterschiedlichen Positionen und ein anderes elektrisches Interface als die MMC und SD Karten. Der ISO/IEC 7816 Standard hat den allgemeinen Titel "Identifcation cards-Integrated Circuit(s) Cards with Contacts" und besteht aus Teilen 1–10, die unterschiedliche Jahreszahlen von 1994 bis 2004 tragen. Kopien dieses Standards sind von der ISO/IEC in Genf, Schweiz, erhältlich. ISO/IEC 7816 Karten sind insbesondere bei Anwendungen nützlich, bei denen Daten in einer sicheren Art und Weise gespeichert werden müssen, die es extrem schwierig oder unmöglich macht, dass die Daten unbefugt gelesen werden. Die kleinen ISO/IEC 7816 Karten werden neben anderen Anwendungen allgemein in Mobiltelefonen verwendet.
In letzter Zeit wurden Karten beschrieben, die es ermöglichen, dass mehrere Module, die unterschiedliche Funktionalitäten haben, am Host angeschlossen werden können. Diese enthalten eine einzelne Karte, die mehrere Module und Karten hat, wobei die Module über verschiedenen Karten verteilt sind, aber wobei eine erste Karte direkt am Host befestigt ist und die anderen Karten eher mit der ersten Karte als direkt mit dem Host verbunden werden, was zum Beispiel in Dokument WO-A-0219266 beschrieben wird. Zum Beispiel könnten die Module ein Speichermodul und ein Eingabe-Ausgabe Modul enthalten, wobei sich beide Module in einer einzelnen, kombinierten Karte befinden oder wobei eine Speicherkarte dazu ausgelegt ist, am Host an einem Ende befestigt zu sein und an eine Eingabe-Ausgabe Karte am anderen Ende befestigt zu sein. Derartige Multi-Modul Karten müssen derart gestaltet sein, dass diese mit dem Host in einer schnellen, effizienten und komfortablen Art und Weise arbeiten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine elektronische Schaltungskarte, die mit einem Hostsystem verbindbar und davon trennbar ist, ein erstes Modul, das einen ersten Controller enthält, ein zweites Modul, das einen zweiten Controller enthält, eine Busstruktur, die sowohl mit dem ersten Controller als auch dem zweiten Controller parallel geschaltet ist, wobei Daten und Kommandos zwischen dem Host und dem ersten und zweiten Modul ausgetauscht werden können, wenn die Karte mit dem Host verbunden ist, und eine oder mehrere Kontrollleitungen, die zwischen dem ersten Controller und dem zweiten Controller verbunden sind, um Signale auszutauschen, wobei die zwei Module unabhängig mit dem Host kommunizieren können, wobei diese für den Host als eine einzelne Einheit wirken. Ein elektronisches Schaltungskarten-System gemäß der Erfindung umfasst eine erste Karte, die mit einem Host verbindbar ist, wobei die erste Karte einen ersten Controller enthält, eine zweite Karte, die mit der ersten Karte verbindbar und davon trennbar ist, wobei die zweite Karte einen Controller enthält, eine Busstruktur, die sowohl mit dem ersten Controller als auch mit dem zweiten Controller parallel geschaltet ist, wenn die erste und zweite Karte verbunden sind, wobei Daten und Kommandos zwischen dem Host und dem ersten und zweiten Controller ausgetauscht werden, wenn die Karten verbunden sind und die erste Karte mit dem Host verbunden ist, und eine oder mehrere Kontrollleitungen, die zwischen dem ersten Controller und dem zweiten Controller verbunden sind, um Signale auszutauschen, wenn die erste und zweite Karte verbunden sind, wobei die zwei Karten unabhängig mit dem Host kommunizieren können, wobei diese für den Host als eine einzelne Karte wirken. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine erste Schaltungskarte, die mit einem Hostsystem verbindbar und davon trennbar ist und zur Verwendung mit einer zweiten Karte, wobei die erste Karte ein erstes Modul umfasst, das einen ersten Controller enthält, eine Verbindung zum Anschließen einer zweiten elektronischen Schaltungskarte, wobei die zweite Karte ein zweites Modul aufweist, das einen zweiten Controller enthält, eine Busstruktur, die sowohl mit dem ersten Controller als auch mit der Verbindung zum Parallelschalten des zweiten Controllers verbunden ist, wobei Daten und Kommandos zwischen dem Host und dem ersten und zweiten Modul ausgetauscht werden, wenn die erste Karte mit dem Host und der zweiten Karte verbunden ist, und eine oder mehrere Kontrollleitungen zwischen dem ersten Controller und der Verbindung zum Verbinden des zweiten Controllers verbunden sind, um Signale auszutauschen, wobei die zwei Module unabhängig mit dem Host kommunizieren können, wobei diese für den Host als eine einzelne Einheit wirken.
In einem ersten Satz von Ausgestaltungen gemäß der Erfindung befinden sich das erste und zweite Modul auf einer einzelnen Karte, während in einem zweiten Satz von Ausgestaltungen die Module über mehrere Karten verteilt sind, wobei eine erste Karte am Host befestigt ist und andere Karten eher an der ersten Karte befestigt sind als direkt am Host. In beiden dieser Fälle sieht der Host die mehrfachen Module als eine einzelne Karte, die ein einzelnes Modul hat. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Karte (oder Karten) in der Lage, mit dem Host mit mehr als einem Protokoll zu kommunizieren.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung wird in Form eines SD-Typs einer trennbaren elektrischen Schaltungskarte beschrieben, die sowohl ein Speichermodul mit einem nichtflüchtigen Massenspeicher als auch ein separates Eingabe-Ausgabe Modul aufweist. Jedes der Module hat seinen eigenen Controller, wobei jeder parallel mit dem Hauptkartenbus (dem SD-Bus) verbunden ist, mit dem der Controller Daten und Kommandos mit dem Host austauschen kann. Typischerweise wird jedes der Module einen unterschiedlichen Satz von gültigen Kommandos haben. Obwohl diese einige gemeinsame Kommandos teilen, wie zum Beispiel ein Reset-Kommando, wird jedes einen spezifischen Satz für sich alleine haben. Um diese parallele Verbindung der Controller mit dem Bus zu verbinden, führt die vorliegende Erfindung einen Satz Controller-zu-Controller Leitungen ein. In der beispielhaften Ausgestaltung, basierend auf einer Karte, die sowohl das SD oder MMC Protokoll als auch das SPI Protokoll verwenden kann, werden drei derartiger Leitungen verwendet. Diese Leitungen ermöglichen einem Controller dem anderen Controller zu signalisieren, Daten auf dem Bus zu ignorieren, dass es sich um eine akzeptable Zeitdauer zum Ausgeben eines Interrupt-Signals handelt oder die Einstellungen zu regeln und Löschen von Flags, die mit ungültigen Kommandos in Zusammenhang stehen. Diese ermöglichen auch einem Controller, dem anderen Controller zu signalisieren, dass dieser angeschlossen und aktiv ist, da die vorliegende Erfindung auch in einer Multi-Karten-Ausgestaltung implementiert werden kann, wobei das andere Modul angeschlossen oder nicht angeschlossen sein kann.
In einer Einzelkarten-Ausgestaltung sind alle Module in einer einzelnen Karte enthalten, die einen bestimmten Standart erfüllt, und die am Host anschließbar ist. In einer Multi-Karten-Ausgestaltung ist eine erste Karte (zum Beispiel die Speicherkarte) am Host anschließbar, enthält aber auch eine Verbindung zum Anschließen einer oder mehrerer zusätzlicher Karten, wie zum Beispiel eine Eingabe-Ausgabe Karte. Im Fall von Multi-Karten würden sich sowohl der Hauptkartenbus als auch das Controller-zu-Controller Interface über die Verbindungsinterfaces erstrecken, so dass, wenn die zweite Karte angeschlossen ist, diese in der gleichen Art und Weise wie die Einzel-Karten Ausgestaltung arbeiten würde.
Die unten als Beispiel beschriebene Ausgestaltungen enthält Module, die dazu in der Lage sind, mit dem Host mit mehreren Protokollen zu kommunizieren, speziell das SD oder MMC und das SPI Protokoll, obwohl andere verwendet werden können. Die Controller-zu-Controller Leitungen können unterschiedliche Funktionen haben, die davon abhängen, welches Protokoll verwendet wird. Da die Controller-zu-Controller Leitungen den parallel verbundenen Modulen ermöglichen, als eine vom Host aus gesehen einzelne Einheit zu arbeiten, teilen alle Module im SD und MMC Protokoll eine gemeinsame relative Kartenadresse (RCA) und beim SPI Protokoll antworten alle Module auf das gleiche Chip Select (CS) Signal. Es wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
1a und 1b stellen Systeme dar, in denen ein nichtflüchtiges Speichermodul und ein Eingabe-Ausgabe Modul entweder in einer kombinierten Karten-Ausgestaltung oder einer zwei Karten-Ausgestaltung verwendet werden.
2 zeigt die Pin-Belegungen einer Beispielkarte und einen Systemsockel, in den die Karte eingelegt ist.
3 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Kombination Speicher/Eingabe-Ausgabe Kartenkonfiguration.
4a ist eine schematische Darstellung der Verwendung von Leitung [A] im SPI Modus für den E/A-Controller, um dem Speichercontroller zu signalisieren, Hostdaten zu ignorieren.
4b ist eine schematische Darstellung der Verwendung von Leitung [A] im SPI Modus für den Speichercontroller, um dem E/A-Controller zu signalisieren, Hostdaten zu ignorieren.
5 ist ein Bustimingdiagramm für Leitung [A] im SPI Modus.
6 ist eine Tabelle von Timingdiagramm-Symbolen.
7 ist eine schematische Darstellung der Verwendung von Leitung [A] im SD Modus für den Speichercontroller, um dem E/A-Controller gültige Interruptzeitdauern zu signalisieren.
8 ist ein Bustimingdiagramm für Leitung [A] im SD Wide Bus Modus.
9 ist eine schematische Darstellung der Verwendung von Leitung [B] in Nicht-Kommando Antwortzeiträumen, um dem Controller der ersten Karte zu signalisieren, dass die zweite Karte angeschlossen ist.
10a ist eine schematische Darstellung der Verwendung von Leitung [B] für den E/A-Controller, um dem Speichercontroller zu signalisieren, dass dieser antwortet.
10b ist eine schematische Darstellung der Verwendung von Leitung [B] für den Speichercontroller, um dem E/A-Controller zu signalisieren, dass dieser antwortet.
11 ist ein Bustimingdiagramm für Lese- und Steuer-Zeiträume auf Leitung [B].
12 ist ein Blockdiagramm, wie ein Controller Leitung [C] verwendet, um einem anderen Controller zu signalisieren, das ungültiges-Kommando-Flag zu setzen.
13 ist ein Bustimingdiagramm für ein ungültiges Kommando zum Speichercontroller gefolgt von einem gültigen Kommando auf Leitung [C].
14 ist ein Bustimingdiagramm von Leitung [C], die zusammen mit Leitung [B] verwendet wird, um die Karten-Detektions-Logik zu steuern.
15 ist eine Tabelle beispielhafter Bustimingdiagramme.
16 ist ein Timingdiagramm von Kontrollleitung [A] im SD Modus.
17 ist ein Timingdiagramm von Kontrollleitungen [B, C] im SD und SPI Modus, Leitung [A] im SPI Modus.
18 ist eine Tabelle von Parametern für Leitung [A] im SD Modus.
19 ist eine Tabelle von Parametern für Leitungen [B, C] im SD und SPI Modus, Leitung [A] im SPI Modus.
20 ist eine Pin-Bezeichnung für das Controller-zu-Controller Interface.
Mit Bezug auf 1a ist ein elektronisches Hostsystem 31 dargestellt, das einen Sockel 33 enthält, in den ein oder mehrere Typen von kommerziell erhältlichen, trennbaren elektronischen Schaltungskarten, wie zum Beispiel die im Abschnitt Hintergrund der Erfindung oben zusammengefassten, vom Anwender eingesetzt und davon getrennt werden. Der Sockel 33 kann in den Host 31 eingebaut sein oder physikalisch davon getrennt sein und mit einem Kabel oder kabellosen Mitteln verbunden sein. Der Host 31 kann ein Personal Computer in Form eines Desktops oder Notebooks sein, der den Sockel 33 enthält, der eine derartige Karte aufnimmt. Andere Beispiele von Hostsystemen, die derartige Kartensockel enthalten, beinhalten verschiedene tragbare elektronische Geräte, wie zum Beispiel tragbare Computer, Personal Organizer, andere Personal Digitale Assistenten ("PDAs"), Mobiltelefone, Musikabspielgeräte und desgleichen. Zusätzlich können Autoradios und Globale Positionsbestimmungssystem-("GPS")Empfänger auch derartige Kartensockel haben. Die Verbesserungen der vorliegenden Erfindung haben Anwendung auf eine große Vielfalt von Hostsystemen, die Speicherkartensockel enthalten.
In den hierin beschriebenen Beispielen wird die SD Karte beschrieben, aber es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Implementierungen mit einem spezifischen Typ von trennbaren elektronischen Schaltungskarten beschränkt ist. In 2 ist die physikalische Konfiguration einer SD Karte 35 und ein passender Sockel 33 gezeigt. Die SD Karte hat eine rechteckige Form mit Abmessungen von 24 Millimeter mal 32 Millimeter mit einer Dicke von 2,1 Millimeter und entlang der längeren Seiten der Karte schmale Schienen (in 2 nicht gezeigt), die 1,4 Millimeter dick sind. Die vorliegende Erfindung kann mit einer Karte implementiert werden, die eine Vielfalt von Größen hat, aber einen großen Nutzen mit Karten hat, die weniger als 51 Millimeter lang, 40 Millimeter breit und 3 Millimeter dick sind.
Die SD Karte 35 hat neun elektrische Oberflächenkontakte 10–18. Kontakte 13, 14 und 16 sind mit Spannung (V_SS, V_DD and V_SS2) verbunden, wenn diese in den Hostsystemkartensockel 33 eingesetzt ist. Kartenkontakt 15 empfängt ein Taktsignal (CLK) vom Host. Kontakt 12 empfängt Kommandos (CMD) vom Host und sendet Antworten und Statussignale zurück zum Host. Die verbleibenden Kontakte 10, 11, 17 und 18 (DAT2, DAT3, DAT 0, beziehungsweise DAT1) empfangen parallel Daten zur Speicherung in seinem nichtflüchtigen Speicher und sendet parallel Daten vom Speicher zum Host. Eine kleine Anzahl von Datenkontakten sind zur Verwendung auswählbar, wie zum Beispiel ein einzelner Datenkontakt 17. Die maximale Datentransferrate zwischen dem Host und der Karte ist von der Anzahl von parallelen Datenwegen begrenzt, die verwendet werden (und der maximalen Taktrate). Die in den Grundlagen oben beschriebene MMC Karte hat ein ähnliches Kontaktlayout und Interface, spart aber Datengins 10 und 18 und verwendet nicht den Kontakt 11, der als eine Reserve zur Verfügung gestellt wird. Die MMC Karte hat die selben Abmessungen und arbeitet ähnlich zu der SD Karte, außer, dass die Karte nur 1,4 Millimeter dick ist und einen einzelnen Datenkontakt 17 hat. Die Kontakte der Karte 35 sind durch zugehörige Pins 20–28 des Sockels 33 mit seinem Hostsystem verbunden. Andere Erweiterungen von Speicherkarten, die mit der vorliegenden Erfindung kompatibel sind, werden in US-Patentanmeldung Nummer 09/924,185 , eingereicht am 2.08. 2001, beschrieben.
Die vorliegende Erfindung basiert auf trennbaren elektronischen Schaltungskarten, wie zum Beispiel Karte 35 der Ausgestaltung von 1a, die zusätzlich zu Speichermodulen, wie zum Beispiel durch 36 angedeutet, ein Eingabe-Ausgabe Modul 37 umfasst. Das Eingabe-Ausgabe Modul 37 kann mit einem anderen System 39 direkt über einen Kommunikationsweg 41 kommunizieren. Der Kommunikationsweg 41 kann drahtlos, wie zum Beispiel durch Verwendung eines Infrarot- oder Hochfrequenz-Signals sein, oder kann eine kabelgebundene Verbindung haben. Im kabelgebundenen Fall enthält die Karte 35 einen externen Sockel, um einen Stecker abnehmbar aufzunehmen, der an den Kabeln befestigt ist. Im kabellosen Fall enthält die Karte 35 im Innern eine Antenne, falls eine Hochfrequenz-Kommunikation verwendet wird, oder ein Infrarot-Emitter und Detektor, falls eine Infrarot-Kommunikation verwendet wird. Ein aufkommender Standard für Hochfrequenzkommunikation wurde als die Bluetooth-Spezifikation veröffentlicht, die von Wilson und Kronz in zwei Artikeln mit dem Titel "Inside Bluetooth Part I" und "Inside Bluetooth Part II" besprochen wird, die in den Ausgaben von Dr. Dobb's Journal März 2000 (beginnend auf Seite 62) und April 2000 (beginnend auf Seite 58) erschienen sind. Andere drahtlose Systeme beinhalten die auf dem 802.11 Protokoll basierenden, wie zum Beispiel WiFi und Ultra-Breitband-Technologien (UWB). Der Datentransfer über den Kommunikationsweg 41 erfolgt üblicherweise in zwei Richtungen aber kann natürlich für spezifische Anwendungen auf eine Richtung oder die anderen begrenzt sein
In einigen Anwendungen kann das eingehende Signal 41 nicht explizit aus einem externen System 39 herstammen. Zum Beispiel könnte das Eingabe/Ausgabe Modul 37 einen Photosensor oder in die Karte integrierte Linsen sein, um als ein Kameramodul zu arbeiten. In diesem Fall würde das Signal 41 die einfallende Strahlung sein und die Karte würde eine eigenständige Einheit bilden und würde nicht erfordern, mit einem Kabel oder einer Antenne mit einer Einheit außer dem Host zu interagieren.
In der beispielhaften Ausgestaltung von 1a basiert die kombinierte Karte 35, die das Eingabe/Ausgabe Modul 37 enthält, auf der SD Karte und ist mit der SD Karte wie in den Grundlagen beschrieben, kompatibel. Diese Kompatibilität beinhaltet mechanische, elektrische, Spannung, Signale und Software. Das Ziel der kombinierten Karte 35 besteht darin, Hochgeschwindigkeits-Daten E/A mit niedrigem Energieverbrauch für mobile elektronische Geräte bereitzustellen. Ein Hauptziel besteht darin, dass eine kombinierte Karte, die in einen Host eingeführt wird, der nicht kombinierte Karten erkennt, keine physikalische Beschädigung oder Störung dieses Gerätes oder seiner Software verursachen wird. In diesem Fall sollte die E/A Modul Funktionalität einfach ignoriert werden. Sobald die Karte in einen Host eingeführt wird, der kombinierte Karten erkennt, wird die Detektion der Karte über die normalen Mittel erfolgen, die in Version 2.11 der MMC Spezifikation oder US-Patent Nummer 6,820,148 mit einigen Erweiterungen beschrieben sind. In diesem Zustand wird die kombinierte Karte untätig sein und einen kleinen Strombetrag (15mA gemittelt über 1 Sekunde) beanspruchen. Während der normalen Initialisierung und Abfrage der Karte durch den Host wird sich die Karte als ein kombiniertes Kartengerät selber identifizieren. Die Hostsoftware wird dann die Karteninformationen in einem Tupel-(verkettete Liste)Format erhalten und ermitteln, ob die E/A Funktion(en) der Karte zum Aktivieren zulässig sind. Diese Entscheidung wird auf solchen Parametern wie Energiebedarf oder die Verfügbarkeit geeigneter Softwaretreiber basieren. Falls die Karte akzeptabel ist, wird es dieser ermöglicht, vollständig hochzufahren und die E/A und die darin eingebauten Funktion(en) zu starten Weitere. Details des Betriebs der beispielhaften Ausgestaltung von 1a sind in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nummer 10/302,009 enthalten, eingereicht am 21.11.2002.
Eine alternative beispielhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in 1b gezeigt, wobei das Speichermodul und Eingabe/Ausgabe Module sich auf separaten Karten befinden. Das alternative Beispiel enthält Modifikationen der Karte, wie zum Beispiel die Speicherkarte 35 durch Hinzufügen einer Verbindung, wie zum Beispiel an 36 in 2 angedeutet, wobei die modifizierte Karte als 35' in 1b bezeichnet ist. Die Verbindung 36 ist an einer passenden Verbindung einer Eingabe-Ausgabe Karte 37 angeschlossen, um beide Karten miteinander mechanisch und elektrisch zu verbinden. Unter dieser Anordnung, obwohl die zweite Karte 37 funktional den entsprechenden Standard erfüllt, so wie in diesem Beispiel der SD oder SD IO Kartenstandard, braucht diese nicht notwendigerweise mechanisch übereinstimmen, was der ersten Karte 35' ermöglicht, als ein physikalischer Adapter zu dienen. Die Eingabe-Ausgabe Karte 37 kommuniziert direkt mit einigem anderen System 39 über einen Kommunikationsweg 41. Weitere Details des Betriebs der beispielhaften Ausgestaltung von 1b, beinhaltend die mechanischen Aspekte der Karte-zu-Karte Befestigung, werden in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nummer 09/653,062 gegeben.
Obwohl die beispielhaften Ausgestaltungen von 1a und 1b sowie auch die meisten folgenden Erörterungen auf zwei Modulen basieren, speziell einem Speichermodul und einem Eingabe-Ausgabe Modul, können allgemein mehrere Module über einer einzelnen Karte, wie in 1a, oder mehrerer Karten verteilt sein, wie in 1b. In beiden Fällen wird, wie auch immer, nur eine Karte am Host angeschlossen sein. Zum Beispiel kann 35 von 1a mehrere E/A Module enthalten oder in 1b kann Karte 37 mehrere Eingabe/Ausgabe Module enthalten oder 35' kann mehrere Eingabe/Ausgabe Karten daran angeschlossen haben. Allgemein werden die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung für eine einzelne Karte, die an einem Host angeschlossen ist, beschrieben. Die Karte wird entweder mehrere Module innerhalb der Karte (eine "Combo Karte") enthalten oder eine oder mehrere Karten enthalten, die selbst Module enthalten, die durch diese mit dem Host verbunden ist.
Die beispielhaften Ausgestaltungen werden auch für den Fall beschrieben, bei dem die Karte (oder Karten) in der Lage ist, mit dem Host über eine Vielzahl von Protokollen zu kommunizieren, was wie zum Beispiel in US-Patentanmeldung Nummer 09/186,064 beschrieben ist. Speziell werden diese entweder das MMC oder SD Protokoll (beschrieben in Version 2.1 der MMC Spezifikation oder in US-Patent Nummer 6,820,148 ) und das SPI Protokoll in der beispielhaften Ausgestaltung sein.
3 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausgestaltung einer kombinierten Karte 35 entsprechend den dazugehörigen SD Kartenstandards, das ein Speichermodul und ein Eingabe-Ausgabe Modul hat. Im Speichermodul ist nur der Controller 301 explizit gezeigt und ebenso ist nur der Controller 303 im E/A Modul gezeigt. Das E/A Modul (das mehrere E/A Funktionen enthalten kann) ist hier dazu ausgelegt, zusammen mit dem spezifischen ausgewählten Kartentyp zu arbeiten und erfüllt entsprechende Spezifikationen. Wie oben erwähnt ist die Ausgestaltung ausgewählt, um sowohl den SD Bus und SPI Bus Modus zu unterstützen. Die Busstruktur, mit dem die Module Daten und Kommandos mit dem Host austauschen, ist bei 331 gezeigt. Im Wesentlichen stimmt der Bus mit dem SD Standard überein und enthält eine Taktleitung CLK, eine Kommandoleitung CDM, Datenleitungen DAT0-3 und Spannungsversorgungsleitungen Vdd und Vss. Für eine Zwei-Karten Implementierung zeigt die gestrichelte Linie 307 eine Grenze zwischen einer Speicherkarte (35'), die mit dem Host direkt verbunden ist, und eine Eingabe Ausgabe Karte (37), die mit der Speicherkarte verbunden ist. Der Bus 331 erstreckt sich wieder über beide Karten und verbindet mit beiden Controllern.
Der Rahmen der folgenden Erörterung wird hauptsächlich die funktionalen Eigenschaften der SD Karte mit dem E/A Erweiterungseinschub zusammen mit dazugehörigen elektrischen und Timing-Angelegenheiten erläutern. In der Ausgestaltung von 3 sind beide Speichercontroller 301 und der E/A Controller 303 zum Kommunizieren mit dem Host am selben Bus verbunden. Auf diese Weise wäre jedes Modul in der Lage, unabhängig mit dem Host zu kommunizieren, aber der Host nimmt nur eine einzelne Karte wahr. Für die beispielhaften Protokolle resultiert dies in nur einer einzelnen relativen Kar tenadresse (RCA), die für die Karte im SD oder MMC Modus definiert ist, und es wird nur ein einzelnes Chip Select (CS) Signal für die Karte im SPI Modus verwendet, obwohl die Karte (oder Karten) mehr als ein einzelnes Modul enthalten wird. Um den Betrieb von mehreren Modulen, die parallel miteinander verbunden sind, zu vereinfachen, während es dem Host noch immer ermöglicht wird, diese als eine einzelne Karte wahrzunehmen, ist die Verbindung 333 zwischen beiden Controllern implementiert.
Die beispielhafte Verbindung hat drei Kontrollleitungen A, B und C, über welche die Controller Signale austauschen können, um es den Modulen zu ermöglichen, auszusortieren, welche Kommandos und Daten vom Host für welches Modul bestimmt sind. Da beide Module vom Host durch die selbe relative Kartenadresse (RCA) oder Chip Select (CS) Signal identifiziert werden, aber viele Kommandos nur für ein Modul bestimmt sind, ermöglichen die Kontrollleitungen den Modulen diese Hostinteraktionen zu erleichtern. Wenn zum Beispiel der Host ein Kommando spezifisch für ein E/A Modul gefolgt von einigen Daten sendet, würde das Speichermodul dieses Kommando als ungültig interpretieren. Dafür ermöglichen die Kontrollleitungen 333 dem E/A Controller 343 den Speichercontroller 301 darüber zu informieren, dass das Kommando nicht ungültig ist, aber eigentlich für das E/A Modul vorgesehen ist und dass das Speichermodul die folgenden Daten ignorieren soll. In der beispielhaften Ausgestaltung wird angenommen, dass die meisten Kommandos spezifisch für das eine oder das andere Modul sind, wobei eine geringe Anzahl von Kommandos gemeinsam verwendet wird. Beispiele derartiger gemeinsamer Kommandos sind ein Karten Reset Kommando, Kommandos in Bezug ein RCA für die Karte als ein Ganzes zu bilden, Kommandos in Bezug auf CS Signale und andere Kommandos, die es den größtenteils unabhängigen Modulen ermöglichen, vom Host aus gesehen als eine einzelne Karte zu arbeiten. Andere Kommandos können auch für beide Module gemeinsam sein, wie zum Beispiel in Bezug auf DMA Typ Transfer zwischen den Modulen, die weiter in Patentanmeldung Nummer 10/302,009 beschrieben werden.
Die Interfacekontrollleitungen werden ausführlicher beschrieben, beginnend mit Leitung [A]. Leitung [A] ist auch als INT_PER_IGNORE_DI in 3 bezeichnet und hat eine doppelte Funktionalität, abhängig davon, ob die Kommunikation im SD Modus erfolgt, wobei diese als eine VALID MEMORY INTERRUPT PERIOD Leitung arbeitet, oder im SPI Modus, wobei diese als eine IGNORE DI INPUTS Leitung arbeitet. Im SPI Modus werden Daten und Kommandos/Antworten seriell übertragen, wobei diese an der CMD (nun data in oder DI) Leitung ankommen und auf der DAT0 (nun data out oder DO) Leitung austreten. Da beide Module parallel verbunden sind, hören beide Module am SD Bus 331 und zu einem Modul gesendete Daten/Kommandos könnten vom falschen Modul interpretiert werden. Leitung [A] wird im SPI Modus als Controller verwendet, um dem anderen Controller anzugeben, DI Input zu ignorieren. Die Standardeinstellung ist als Pull-Up Modus implementiert. Eine von einem der Controller (EA oder Speicher) gesetzte "0" gibt dem anderen Controller an, DI Input zu ignorieren. Der Grund für Kontrollleitung [A] ist der, dass die Daten, die zu einem Controller gesendet wurden, vom anderen Controller als ein Kommando interpretiert werden können. Da beide Controller Daten nicht zur gleichen Zeit empfangen werden, wird die gleiche Kontrollleitung [A] von E/A zu Speicher und Speicher zu E/A verwendet.
4a ist ein Beispiel für eine Mitteilung des E/A Controllers zum Speichercontroller, DI zu ignorieren. Der E/A Controller empfängt ein Kommando gefolgt von einem DATA Empfang, so dass der E/A Controller beginnt, Leitung [A] nach TA_RI Takten nach dem letzten Bit der Kommandoantwort auf Null zu setzen. Der E/A Controller gibt Leitung [A] TA_BS Takte (definiert in 5) nach dem letzten Busy-Bit frei. Der Speichercontroller erkennt das "low" auf Leitung [A] und der Speichercontroller wird von nun an Eingabe an DI ignorieren bis der E/A Controller Leitung [A] freigibt.
4b ist ein Beispiel dafür, dass der Speichercontroller dem E/A Controller mitteilt, DI zu ignorieren. Der Speichercontroller empfängt ein Kommando gefolgt von einem DATA Empfang, so dass der Speichercontroller beginnt, Leitung [A] TA_RI nach dem letzten Bit der Kommandoantwort auf Null zu setzen. Der Speichercontroller wird Leitung [A] TA_BS Takte nach dem letzten Busy-Bit freigeben. Der E/A Controller erkennt das 'low' auf Leitung [A] und von nun an wird der E/A Controller DI Eingabe ignorieren, bis der Speichercontroller Leitung [A] freigibt. Ein Beispiel für Bustiming der Leitung [A] im SPI Modus ist mit den in Tabelle 1 in 6 definierten Diagrammsymbolen in 5 gezeigt. Im SD Modus wird Leitung [A] zum Senden eines VALID MEMORY INTERRUPT PERIOD Signals vom Speichermodul zum E/A Modul verwendet, wie in 7 gezeigt. Dieses Kommando gibt an, dass der E/A Controller 303 ein Interrupt zum Host gemäß des SD Bus Protokolls senden kann, da, falls das E/A Modul ein Interrupt auf dem Bus 331 zu einer nicht erlaubten Zeit zum Host sendet, dies zwischen dem Speichermodul und dem Host ausgetauschte Daten stören kann. Der E/A Controller 303 muss diese Leitung prüfen, bevor diese einen Interrupt zum Host sendet. "1" kennzeichnet eine gültige lnterruptzeitdauer und "0" kennzeichnet eine ungültige lnterruptzeitdauer. Wie in den verschiedenen einbezogenen Referenzen oben beschrieben, wird in SPI und 1-Bit (oder niedrigen) SD Modus PIN 8 (DAT1) als Interruptsignal verwendet. Im 4-Bit (oder Wide) SD Modus wird Pin 8 (DAT1) zum Datentransfer und als Interruptsignal verwendet. Leitung [A] wird dazu verwendet, Konkurrenzsituation auf dem Bus an Pin 8 während des Arbeitens im 4-Bit SD zu verhindern. Angabe von Leitung [A] vom Speicher zum E/A hat spezielles Timing wie folgt:

1) Im 1-Bit (oder niedrigen) SD Modus ist Leitung [A] immer 'high'.
2)Im 4-Bit (Wide) SD Modus wird die Interruptzeitdauer TA_IP Takte nachdem Leitung [A] auf 'high' geht beginnen. Die Interruptzeitdauer wird nach TA_SE Takten beendet sein, nachdem Leitung [A] auf 'low' geht. In den ersten 2 Takten wird der E/A Controller 'low' setzen, beim 3. Takt wird der E/A Controller 'high' setzen, beim 4. Takt wird der E/A Controller aufhören, das Interruptsignal zu setzen. Das Leitungs-[A]Bustiming für ein Lesekommando im SD Modus ist in 8 gezeigt. Der Speichercontroller unterstützt nicht Interruptzeitdauern zwischen Datenblöcken im 4-Bit Datentransfermodus.

Leitung [B] ist auch mit CMD RESP_IO_DET in 3 gekennzeichnet und hat auch mehr als eine Funktionalität, abhängig davon, ob sich das Gerät sich in einem Kommandoantwortzeitraum befindet, wobei diese als eine Command Response Indication Leitung dient, oder befindet sich nicht in einem Kommandoantwortzeitraum, wobei diese als eine I/O Kartendetektions-Leitung arbeitet. Wie schematisch in 9 gezeigt, befindet sich der Speichercontroller während Nicht-Kommando Antwortzeiträumen im Input Modus auf Leitung [B], die vom E/A Controller verwendet wird, um anzuzeigen, dass E/A Karte präsent ist. In Einzel-Karten Ausgestaltungen wird das E/A Modul natürlich immer vorhanden sein da sich dieses auf der gleichen Karte befindet; aber in Fällen, bei denen sich ein Modul auf einer separaten Karte befindet, so wie in 1b gezeigt, ermöglicht dies, dass die Karte direkt mit dem Host verbunden ist (d.h. 35') um zu wissen, dass die zweite Karte (d.h. 37) angeschlossen ist. Andernfalls, falls auf dem Bus 331 keine Antwort auf ein Kommando vorliegt, wäre es dem Controller 301 nicht klar, ob die Karte 37 fehlt oder ob Controller 303 nur nicht geantwortet hat. Der E/A Kartencontroller 303 setzt Leitung [B] zu allen Zeiten auf 'low' mit Ausnahme eines Taktes nach dem End-Bit vom Kommando bis zu einer Anzahl von Takten nach dem Ende des Kommandos. Diese Zeitdauer wird im Folgenden als 'Antwortzeitraum' bezeichnet. Im Falle, dass die E/A Karte nicht verbunden ist, wird die Leitung heraufgezogen. Um marginale Timingprobleme zu beseitigen, wird der Speichercontroller Leitung [B] als E/A Kartendetektionsindikation ein paar Takte nach dem Ende des 'Antwortzeitraums' betrachten.
Während eines Kommandoantwortzeitraumes wird Leitung [B] von einem Controller dazu verwendet, dem anderen Controller mitzuteilen, dass dieser antwortet und dass es nicht erforderlich ist, dass der andere Controller antwortet. Dies hilft, Verkehr auf dem Systembus zu steuern und hält beide Controller davon ab, zur gleichen Zeit zu antworten. Während eines Kommandoantwortzeitraumes zeigt Leitung [B] an, dass ein Kommando in beiden, SD und SPI Modi beantwortet wurde. In der Voreinstellung sind der Speichercontroller und E/A Controller im Eingabemodus. Durch Setzen von Leitung [B] auf 'low' durch einen der Controller (E/A oder Speicher) zeigt dies dem anderen Controller an, dass der setzende Controller eine Kommandoantwort sendet. Dieser Vorgang ist schematisch in 10a und 10b für den antwortenden E/A Controller 343 beziehungsweise den Speichercontroller 301 gezeigt. 11 zeigt ein beispielhaftes Timingdiagramm für Lese- und Setzzeiträume auf Leitung [B].
Ein Controller, der eine Antwort zum Host sendet, löscht auch zuvor gesetzte Fehler-Flags und ungültiges-Kommando-Flags als Teil des Antwortvorgangs. Leitung [B] zeigt dem anderen Controller an, dass dieser seine Fehler- und ungültiges-Kommando-Flags löschen soll, so dass diese Kenntnis von beiden Controllern gemeinsam genutzt werden kann. In einer beispielhaften Ausgestaltung ist eine [B] Leitungsindikation für eine Dauer von 4 Takten, beginnend ein halbes Bit vor dem Start-Bit der Kommandoantwort (siehe 14). Die Antwort des E/A Controllers kann dann in der Dauer von 2 Takten nach dem End-Bit des Kommandos bis zu 32 Bit nach dem End-Bit des Kommandos beginnen, und die Antwort des Speichercontrollers kann in der Dauer von 2 Takten nach dem End-Bit des Kommandos bis 15 Bit nach dem End-Bit des Kommandos beginnen.
In einer unten beschriebenen zusätzlichen Funktionalität kann Leitung [B] zusammen mit Leitung [C] verwendet werden, um die Kartendetektions-Logik zu steuern.
In 3 als ILLEG_CMD bezeichnete Leitung [C] wird im SD Modus verwendet und hat eine doppelte Funktionalität. Gemäß der SD Spezifikation, falls ein ungültiges Kommando zu einem Controller gesendet wird, wird dieser beim nächsten Kommando anzeigen, dass das vorherige Kommando ungültig war. Das ungültiges-Kommando-Flag setzt auch ein Flag, so dass diese Information beim nächsten (gültigen) Kommando gesendet werden kann. Allerdings kann dieses nächste Kommando nicht zum gleichen Modul adressiert sein, so dass diese ungültiges-Kommando-Information von den Controllern gemeinsam genutzt werden muss. Zum Beispiel kann das ungültige Kommando zum Speichermodul gelangen, wobei das nächste, gültige Kommando zum E/A Modul gelangt, das andernfalls keine Kenntnis des vorausgehenden ungültigen Kommandos haben würde. Dieser Vorgang ist schematisch in 12 gezeigt (Das Löschen dieses ungültiges-Kommando-Flags wurde oben mit Bezug auf Leitung [B] beschrieben).
Insbesondere sind in der Voreinstellung der Speicher und E/A Controller im Eingabemodus. Wenn einer der Controller einen Empfang eines ungültigen Kommandos detek tiert, setzt der Controller das ungültiges-Kommando-Flag. Leitung [C] wird nach TC_EI Takten nach dem End-Bit des ungültigen Kommandos auf 'low gesetzt, um dem anderen Controller zu signalisieren, sein ungültiges-Kommando-Flag zu setzen. Wenn einer der Controller einen ungültigen Kommandoempfang detektiert, wird der Controller Leitung [C] überprüfen: Wenn Leitung [C] auf 'high' gesetzt ist, setzt der Controller Leitung [C] auf 'low', falls Leitung [C] auf 'low' ist (das heißt, dass der andere Controller bereits die Leitung [C] setzt), wird der Controller nicht die Leitung setzen.
Der Controller, der Leitung [C] auf 'low' setzt, hört unter zwei Bedingungen auf, Leitung [C] zu setzen:

1) Während des Vorgangs eine Antwort auf ein gültiges Kommando zu senden, löscht der Controller das ungültiges-Kommando-Flag. Leitung [C] wird nach dem Empfang des gültigen Kommandos bis zu TC_RS Takte nach dem Start-Bit der Antwort freigegeben, um zu signalisieren, dass das ungültiges-Kommando-Flag gelöscht ist. 13 ist ein Beispiel eines Speichercontrollers, der ein ungültiges Kommando empfängt und beginnt, Leitung [C] auf 'low' zu setzen. (Beispielhafte Bustimingwerte von 13 und 14 sind in Tabelle 2 von 15 gezeigt) Nach Empfangen eines gültigen Kommandos hört der Speichercontroller auf, Leitung [C] zu setzen. Der selbe Vorgang ist von einem E/A Controllers gefolgt, der ein gültiges Kommando nach einem ungültigen Kommando empfängt.
2) Nach Empfangen eines ungültigen Kommandos setzt der Controller das ungültiges-Kommando-Flag und setzt Leitung [C] auf 'low'. Falls das nächste gültige Kommando vom anderen Controller akzeptiert wird, setzt der andere Controller Leitung [B] auf 'low', um dem ersten Controller zu signalisieren, dass dieser die ungültiges-Kommando- und Fehler-Flags löschen soll. Der erste Controller wird Leitung [C] TC_BS Takte nach der fallenden Flanke von Leitung [B] freigeben und löscht das Fehler-Flag. 14 ist ein Beispiel eines Speichercontrollers, der ein ungültiges Kommando empfängt und beginnt, Leitung [C] auf 'low' zu setzen. Nach Empfangen eines gültigen Kommandos vom E/A Controller beginnt der E/A Controller Leitung [B] zu setzen, und als Folge löscht der Speichercontroller die Fehler-Flags und hört auf, Leitung [C] zu setzen. Der selbe Vorgang ist von einem Speichercontroller gefolgt, der ein gültiges Kommando nach einem ungültigen Kommando empfängt, das zum E/A Controller gesendet wurde.

Die elektrischen Merkmale der Verbindungen von Controller-zu-Controller sind in 16–20 detaillierter beschrieben. 15 ist ein Timingdiagramm von Kontrollleitung [A] im SD Modus, wobei Tabelle 3 von 18 die verschiedenen Parameter in 16 angibt. 17 ist ein Timingdiagramm von Kontrollleitungen [B, C] in SD und SPI Modus, Leitung [A] im SPI Modus, wobei Tabelle 4 von 19 die verschiedenen Parameter in 17 angibt. 20 ist eine Beschreibung der Pins, die das Interface von Controller-zu-Controller zusammenfasst.
Obwohl die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung für den Fall von zwei Modulen beschrieben wurden, speziell ein Speichermodul und ein Eingabe-Ausgabe Modul, erstreckt sich die Erfindung auch über andere Anzahlen und Typen von Modulen, deren Controller unabhängig mit dem System parallel verbunden sind, wobei diese dem Host als eine einzelne, Ein-Modul Karte erscheinen. Diese Module können sich auch, wie bereits erwähnt wurde, in einer einzelnen Karte befinden (wie in 1a) oder über mehrere Karten verteilt sein (wie in 1b). In Ausgestaltungen mit mehreren Karten erstrecken sich sowohl der Systembus (331, 3) als auch das Controller-zu-Controller Interface über die Karte-zu-Karte Verbindung. Darüber hinaus erstreckt sich die vorliegende Erfindung über Fälle von Mehrfach-Karten Ausgestaltungen, wie zum Beispiel in 1b, wobei an der befestigenden Karte einen Controller fehlt. Wenn zum Beispiel Karte 35' von 3 keinen Controller 301 hat, werden die Leitungen [A–C] in Karte 35 auf Vss gesetzt. Dies ermöglicht der Karte 35' sich als Adapter für Karte 37 zum Befestigen am Host zu verhalten.
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass das Kartensystem unter mehreren Protokollen arbeiten kann. Die beispielhafte Ausgestaltung ist für zwei derartiger Protokolle beschrieben, obwohl allgemein entweder mehrere Protokolle oder nur ein einzelnes Protokoll verwendet werden kann. Die beispielhaften Protokolle sind das SD oder MMC Protokoll und das SPI Protokoll, die detaillierter in Version 2.11 der MMC Spezifikationen oder in der US-Patentanmeldung Nummer 09/641,023 beschrieben sind. In dieser beispielhaften Ausgestaltung wird eine detaillierte Beschreibung der Erfordernisse für den Speichercontroller und die Verwendung der A, B und C Kontrollleitungen in verschiedenen Fällen gegeben. Die Erfordernisse für den E/A Controller werden auch beschrieben, um die Betriebskonzepte zu verdeutlichen.
Im SPI Modus ist in den physikalischen Spezifikationen definiert, dass eine Karte auf alle Kommandos antworten wird, sogar auf ungültige Kommandos. In einer Kombination einer Speicher/Eingabe-Ausgabe Karte wird der Speichercontroller die E/A spezifischen Kommandos ignorieren. In gleicher Weise wird der E/A Controller Speicherspezifische Kommandos ignorieren. Bei Multi-Karten-Ausgestaltungen, wobei der EA Controller nicht verbunden ist (detektiert mit Leitung [B]), wird der Speichercontroller nicht die zugehörigen E/A Kommandos ignorieren, aber antwortet anstelle als ungültige Kommandos, wenn diese ihm zugesendet werden. Im SPI Modus ist in den physikalischen SD Spezifikationen definiert, dass die Karte 'high' am DO Pin (DAT0) in dem Fall setzen soll, falls das CS festgestellt wird. Im Multi-Modul Zustand ermöglicht jeder Controller seinem eigenen DO die Ausgabe nur, wenn es erforderlich ist (d.h. Antworten auf ein Kommando oder Senden von Daten), andernfalls befindet sich dieser im Eingabemodus. Der Host hält, wie in den technischen Spezifikationen beschrieben, die Leitung auf high. Aus der Perspektive des Hosts verhält sich die Karte/Bus gleichermaßen wie es in den Spezifikationen für eine Einzel-Modul Karte definiert ist.
Da beide Controller mit dem Bus parallel verbunden sind, können die Daten, die zu einem Controller gesendet werden, als ein Kommando vom anderen Controller interpretiert werden. Die Wahrscheinlichkeit für diese Fehleinschätzung wird sogar höher, wenn die zyklische Blockprüfung (CRC) nicht verwendet wird, was im SPI Modus gültig ist. (Wie zum Beispiel in den referenzierten MMC Spezifikationen beschrieben ist, wird jeder SD oder MMC Token, der auf dem SD Bus transferiert wird, von CRC-Bit geschützt, während im SPI Modus ein nicht-geschützter Modus verfügbar ist, das Systemen mit zuverlässigen Datenverbindungen ermöglicht, die zum Implementieren der CRC Generierung und Prüfungsfunktionen erforderliche Hardware oder Firmware auszuschließen). Dies ist der Grund für Kontrollleitung [A] zwischen dem Speicher und E/A Controllern. In der beispielhaften Ausgestaltung empfangen beide Controller keine Daten zur gleichen Zeit und die selbe Kontrollleitung [A] wird vom E/A Controller zum Speicher und vom Speichercontroller zum E/A Controller verwendet. Jede Seite wird die Leitung ('low') im Fall von Datenempfang mit einem Pull-Up Widerstand setzen, der die Leitung high in anderen Zuständen lässt.
Um in den SPI Modus zu gelangen, sendet der Host CMDO+(CS=O) für sowohl die E/A als auch Speichermodule, selbst wenn die RESET Kommandos für die Speicher und E/A Controller unterschiedlich sein können, wobei zum Beispiel das E/A Modul ein anderes reset Kommando als CMD0 hat. Der E/A Controller wird in den SPI Modus gelangen, wird aber nicht auf ein CMD0 Kommando antworten. Das Kommando CRC_ON_OFF, um zyklische Blockprüfung (CRC) ein- und auszuschalten, wird vom Speichercontroller aber nicht vom E/A Controller beantwortet, da dies für den Speicher ein gültiges Kommando ist. Der E/A Controller sollte dieses Kommando identifizieren und die CRC Prüffunktion gemäß des Kommandoargumentes anschalten oder ausschalten. Im Fall, dass ein Kommando CRC Fehler detektiert wird (und CRC Erkennung eingeschaltet ist), dann wird in beiden Controllern ein Fehler-Flag gesetzt. Falls beide Karten initialisiert sind, würden beide antworten wollen. Der E/A Controller wird nur antworten, falls eine Antwort vom Speichercontroller nicht in einer spezifizierten Anzahl von, angenommen 16 Takten, während der E/A Controller auf Leitung [B] 'horcht', auftritt. Falls das E/A Modul eine Antwort vom Speichercontroller während der vorgegebenen Zeitdauer detektiert, dann wird dieser nur sein CRC Fehler-Flag zurücksetzen und wird seinerseits nicht antworten. In gleicher Weise, wenn einer der Controller ein ungültiges Kommando detektiert, wird dieser mit einer ungültiges-Kommando Antwort antworten.
Im SD Modus, die Kombination Speicher/Eingabe-Ausgabe Karte, wird der Speichercontroller die E/A spezifischen Kommandos ignorieren. Umgekehrt wird der E/A Controller alle Kommandos ignorieren, die außerhalb der E/A Kommandoklasse sind, es sei denn, dass diese für alle Controller gleich sind (Klasse 9) bis auf die gemeinsamen Kommandos (wie zum Beispiel reset (CMDO) und relativen Kartenadressen (CRA) und Chip Select (CS) betreffende). Im Fall, in dem der Controller nicht verbunden ist (mit Leitung [B] detektiert), wird der Speichercontroller die E/A betreffenden Kommandos nicht ignorieren – mit anderen Worten, dieser wird antworten als wären ungültige Kommandos zu ihm gesendet worden.
Der Speichercontroller wird auf die Kommandos antworten, die in Bezug zum Erstellen einer relativen Kartenadresse (RCA) stehen, wenn das Kommando ungültig ist. In diesem Fall wird der E/A Controller nach entsprechenden Kommandoantworten auf der CMD Leitung 'horchen'. Falls eine zulässige Antwort (mit korrektem CRC) innerhalb einer Anzahl von Takten detektiert wird (und das Kommando ist für den E/A Controller gültig ist), wird der E/A Controller die RCA annehmen. Leitung [B] wird dem E/A Controller signalisieren, dass der Speichercontroller antwortet.
Der Speichercontroller wird auf ein RCA erstellendes Kommando reagieren, wenn dieses gültig ist. In diesem Fall wird der E/A Controller auf die Kommandoantwort auf der CMD Leitung 'horchen'. Falls eine gültige Antwort (mit korrektem CRC) in der vorgeschriebenen Anzahl von Takten (und das Kommando für den E/A Controller ungültig ist) detektiert wird, wird der E/A Controller die RCA nicht annehmen und wird nicht das ungültiges-Kommando-Flag setzen. Leitung [B] wird dem E/A Controller signalisieren, dass der Speichercontroller antwortet.
Falls der Speichercontroller in der erlaubten Antwortzeit vom End-Bit des RCA erstellenden Kommandos nicht antwortet und das Kommando für den E/A Controller gültig ist, wird der E/A Controller antworten. Der Speichercontroller wird nach der Antwort auf der CMD Leitung 'horchen'. Falls eine gültige RCA resultiert, wird der E/A Controller falls erforderlich dann die RCA annehmen. Leitung [B] wird dem Speichercontroller signalisieren, dass der E/A Controller antwortet. Falls stattdessen der Speichercontroller nicht innerhalb der erlaubten Antwortzeit antwortet und das Kommando für den E/A Controller ungültig ist, wird der E/A Controller nicht antworten. Der E/A Controller wird das ungültiges-Kommando-Flag setzen und wird Leitung [C] dazu verwenden, dem Speichercontroller zu signalisieren, dass ein ungültiges Kommando detektiert wurde.
Der Vorgang für die Chip Select (CS) betreffenden Kommandos, die wieder für alle Module gemeinsam sind, so dass diese aus vom Host gesehen als eine einzelne Karte arbeiten, werden ähnlich zu den im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen für die Kommandos behandelt, die dazu verwendet werden, eine relative Kartenadresse (RCA) zu erstellen.
Wenn der Host Daten zum/vom Speichermodul transferiert, kann ein Interrupt vom E/A Modul auftreten. Um Übertragung nur während der gültigen Zeiträume zu ermöglichen, signalisiert der Speichercontroller dem E/A Controller durch Leitung [A] die zulässige Speicherinterruptzeitdauer. Ein Anzeichen für eine Interruptzeitdauer wird der 'tatsächlichen' Interruptzeitdauer vorhergehen, was ermöglicht, dass die Zeitdauer sehr präzise ist. Dies wird durchgeführt, um eine Berücksichtigung für Pfadverzögerung zwischen dem Speichercontroller zum E/A Controller (durch Pfadverzögerungen, Verbindungsverzögerungen, und so weiter) zur Verfügung zu stellen.
Wenn ein Kommando ein ungültiges-Kommando-Flag hat, wird das zugehörige Fehler-Flag in beiden Controllern gesetzt und keiner von beiden wird antworten. Gemäß den SD Spezifikationen zeigt die Antwort auf das folgende Kommando das CRC Fehler-Bit an und das CRC-Fehler-Flag reagiert mit der folgenden Kommandoantwort der Karte. Das CRC-Fehler-Flag wird in einem vorgegebenen Controller in beiden der folgenden Fälle gelöscht: 1) Der Controller antwortet mit CRC-Fehler, oder 2) während den Antwortzeiträumen detektiert der Controller auf Leitung [B] einen Hinweis auf eine Kommandoantwort vom Controller in der Karte.
Falls ein ungültiges Kommando von einem der Controller detektiert wird, setzt dieser sein eigenes ungültiges-Kommando-Flag und antwortet nicht. Gemäß der SD Spezifikationen soll die Antwort zum folgenden Kommando den ungültiges-Kommando-Fehler anzeigen. Daher wird der andere Controller sein ungültig-Flag auch durch Verwendung von Leitung [C] setzten. Der Controller, dessen ungültig-Flag gesetzt wurde, wird Leitung [C] auf "0" setzen. Der andere Controller wird sein ungültig-Flag im Fall setzten, wenn Änderung auf "0" auf Leitung [C] detektiert wird. Danach verhalten sich beide Controller wie im letzten Abschnitt beschrieben für den Fall eines CRC-Fehlers. Auf das ungültiges-Kommando-Flag wird mit der folgenden Kommandoantwort der Karte geantwortet. Das ungültiges-Kommando-Flag wird in beiden der Fälle gelöscht: 1) Der Controller antwortet mit ungültiges-Kommando-Flag oder 2) Während der Antwortzeiträume detektiert Controller auf Leitung [B] einen Hinweis auf eine Kommandoantwort vom anderen Controller in der Karte. Beide Karten setzen deren Treiber der Leitung [C] in Eingabemodus, wann immer diese deren ungültiges-Kommando-Flag löschen. Ein Satz 'Regeln' für jeden der Controller für die Leitung [C] kann zusammengefasst werden wie folgt:

a) Setze Leitung [C] auf 'low' im Fall, dass dieser sein eigenes ungültig-Flag setzt (nachdem ungültiges Kommando empfangen wurde)
b) Setze Leitung [C] zurück (gehe in Eingabemodus), wenn dieser sein eigenes ungültiges Flag löscht.
c) Setze ungültig-Flag falls entweder ungültiges Kommando detektiert wurde ODER Änderung von "0" auf "1" in Leitung [C] detektiert wurde.
d) Lösche ungültig-Flag falls entweder – Antworten mit ungültiges-Kommando-Flag (R1, R5 oder R6 in SD Modus oder R1, R2, R3, R4 oder R5 in SPI Modus) ODER detektiert CMD RESPOND auf Leitung [B] während des Antwortzeitraumes.

Claims

Elektronische Schaltungskarte, die mit einem Hostsystem verbindbar und davon trennbar ist, wobei die Karte umfasst: ein erstes Modul (36, 37), das einen ersten Controller (301, 303) enthält, ein zweites Modul (36, 37), das einen zweiten Controller (301, 303) enthält, eine Busstruktur (331), die sowohl mit dem ersten Controller als auch dem zweiten Controller parallel geschaltet ist, wobei Daten und Kommandos zwischen dem Host und dem ersten und zweiten Modul ausgetauscht werden können, wenn die Karte mit dem Host verbunden ist, und eine oder mehrere Kontrollleitungen (333), die zwischen dem ersten Controller und dem zweiten Controller verbunden sind, um Signale auszutauschen, wobei die zwei Module unabhängig mit dem Host kommunizieren können, wobei diese für den Host als eine einzelne Einheit wirken.
Karte gemäß Anspruch 1, wobei eines der Module ein Speichermodul (36) ist.
Karte gemäß Anspruch 1, wobei eines der Module ein Eingabe-Ausgabe-Modul (37) ist.
Karte gemäß Anspruch 1, wobei die Karte funktionsgemäß und mechanisch den SD Kartenstandard, den SD IO Kartenstandard oder sowohl den SD Kartenstandard als auch den SD IO Kartenstandard erfüllt.
Karte gemäß Anspruch 1, wobei die Module mit dem Host über eine Vielzahl von Protokollen kommunizieren können.
Karte gemäß Anspruch 1, wobei die Kommandos ein oder mehrere Kommandos enthalten, die nur für eines der Module aber nicht für das andere Modul zulässig sind.
Karte gemäß Anspruch 1, wobei, wenn die Karte mit dem Host verbunden ist, beide Module durch die selbe relative Kartenadresse identifiziert werden.
Karte gemäß Anspruch 1, wobei beide Module auf das gleiche Chip Select Kommando ansprechen.
Elektronisches Schaltungskarten-System, umfassend: eine erste Karte (35), die mit einem Host (31) verbindbar und davon trennbar ist, wobei die erste Karte einen ersten Controller (301) enthält, eine zweite Karte (37), die mit der ersten Karte verbindbar und davon trennbar ist, wobei die zweite Karte einen Controller (303) enthält, eine Busstruktur (331), die sowohl mit dem ersten Controller als auch mit dem zweiten Controller parallel geschaltet ist, wenn die erste und zweite Karte verbunden sind, wobei Daten und Kommandos zwischen dem Host und dem ersten und zweiten Controller ausgetauscht werden, wenn die Karten verbunden sind und die erste Karte mit dem Host verbunden ist, und eine oder mehrere Kontrollleitungen (333), die zwischen dem ersten Controller und dem zweiten Controller verbunden sind, um Signale auszutauschen, wenn die erste und zweite Karte verbunden sind, wobei die zwei Karten unabhängig mit dem Host kommunizieren können, wobei diese für den Host als eine einzelne Karte wirken.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 9, wobei eine der Karten ein Speichermodul oder ein Eingabe-Ausgabe-Modul enthält.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 9, wobei die erste Karte funktionsgemäß und mechanisch den SD Kartenstandard, den SD IO Kartenstandard oder sowohl den SD Kartenstandard als auch den SD IO Kartenstandard erfüllt.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 9, wobei die zweite Karte funktionsgemäß den SD Kartenstandard oder den SD IO Kartenstandard erfüllt.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 9, wobei die Karten (35, 37) mit dem Host (31) über eine Vielzahl von Protokollen kommunizieren können.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Protokollen eines der SD Protokolle, der SPI Protokolle und der MMC Protokolle enthalten.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 9, wobei die Busstruktur den SD Kartenstandard und den SD IO Kartenstandard erfüllt.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 9, wobei die Kommandos ein oder mehrere Kommandos beinhalten, die für einen der Controller zulässig sind aber nicht für den anderen Controller.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 9, wobei, wenn die erste Karte mit dem Host verbunden ist und die zweite Karte mit der ersten Karte verbunden ist, werden beide Karten durch die gleiche relative Kartenadresse identifiziert.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 9, wobei beide Karten auf das gleiche Chip Select Kommando ansprechen.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 9, wobei die Kontrollleitungen einem der Controller ermöglicht, dem anderen Controller eine der folgenden Anweisungen zu geben: Daten auf der Busstruktur zu ignorieren, eine akzeptable Zeitdauer zum Ausgeben eines Interrupt-Signals, ein ungültiges Kommando zu empfangen, ein ungültiges Kommando-Flag zu löschen und ein Fehler-Flag zu löschen.
Elektronische Schaltungskarte gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 9, wobei die Kontrollleitungen es dem zweiten Controller ermöglichen, dem ersten Controller zu signalisieren, dass dieser mit dem ersten Controller verbunden ist.
Erste elektronische Schaltungskarte, die mit einem Hostsystem (31) verbindbar und davon trennbar ist, wobei die erste Karte umfasst: ein erstes Modul (36, 37), das einen ersten Controller (301, 303) enthält, eine Verbindung zum Anschließen einer zweiten elektronischen Schaltungskarte, wobei die zweite Karte ein zweites Modul (36, 37) aufweist, das einen zweiten Controller (301, 303) enthält, eine Busstruktur (331), die sowohl mit dem ersten Controller als auch mit der Verbindung zum Parallelschalten des zweiten Controllers verbunden ist, wobei Daten und Kommandos zwischen dem Host und dem ersten und zweiten Modul ausgetauscht werden, wenn die erste Karte mit dem Host und der zweiten Karte verbunden ist, und eine oder mehrere Kontrollleitungen zwischen dem ersten Controller und der Verbindung zum Verbinden des zweiten Controllers verbunden sind, um Signale auszutauschen, wobei die zwei Module unabhängig mit dem Host kommunizieren können, wobei diese für den Host als eine einzelne Einheit wirken.
Karte gemäß Anspruch 21, wobei die Karte funktionsgemäß und mechanisch den SD Kartenstandard, den SD IO Kartenstandard, oder beide, den SD Kartenstandard und den SD IO Kartenstandard erfüllt.
Karte gemäß Anspruch 21, wobei die Busstruktur den SD Kartenstandard und den SD IO Kartenstandard erfüllt.
Erste elektronische Schaltungskarte, die mit einer zweiten elektronischen Schaltungskarte verbindbar und davon trennbar ist, wobei die erste Karte umfasst: ein erstes Modul (36, 37), das einen ersten Controller (301, 303) enthält, eine Verbindung zum Anschließen an der zweiten elektronischen Schaltungskarte, wobei die zweite Karte mit einem Hostsystem verbindbar ist und ein zweites Modul (36, 37) aufweist, das einen zweiten Controller (301, 303) enthält, eine Busstruktur (331), die sowohl mit dem ersten Controller als auch mit der Verbindung zum Parallelschalten des zweiten Controllers verbunden ist, wobei Daten und Kommandos zwischen dem Host und dem ersten und zweiten Modul ausgetauscht werden, wenn die erste Karte mit der zweiten Karte verbunden ist, und die zweite Karte mit dem Host verbunden ist, und eine oder mehrere Kontrollleitungen, die zwischen dem ersten Controller und der Verbindung zum Verbinden des zweiten Controllers verbunden sind, um Signale auszutauschen, wobei die zwei Module unabhängig mit dem Host kommunizieren können, wobei diese für den Host als eine einzelne Einheit wirken.
Karte gemäß Anspruch 24, wobei die Karte funktionsgemäß den SD Kartenstandard, den SD IO Kartenstandard, oder beide, den SD Kartenstandard und den SD IO Kartenstandard erfüllt.
Karte gemäß Anspruch 25, wobei die Karte mechanisch nicht einen SD Kartenstandard erfüllt.
Karte gemäß Anspruch 1, Anspruch 4, Anspruch 9, Anspruch 11 oder Anspruch 21, wobei die Anzahl der Kontrollleitungen drei beträgt.
Karte gemäß Anspruch 22 oder Anspruch 24, wobei die Karte mit dem Host über eine Vielzahl von Protokollen kommunizieren kann.
Karte gemäß Anspruch 24, wobei die Busstruktur den SD Kartenstandard und den SD IO Kartenstandard erfüllt.
System, umfassend: ein Host (31), eine erste elektronische Schaltungskarte, die mit dem Hostsystem verbindbar und davon trennbar ist, wobei die Karte ein erstes Modul (36, 37) umfasst, das einen ersten Controller (301, 303) enthält, ein zweites Modul (36, 37), das einen zweiten Controller (301, 303) enthält, eine Busstruktur (331), die sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Controller parallel geschaltet ist, wenn das erste und zweite Modul mit dem Host verbunden sind, wobei Daten und Kommandos zwischen dem Host und dem ersten Controller und zweiten Controller ausgetauscht werden können, und eine oder mehrere Kontrollleitungen (333) zwischen dem ersten Controller und dem zweiten Controller verbunden sind, um Signale auszutauschen, wenn das erste und zweite Modul mit dem Host verbunden sind, wobei die zwei Module unabhängig mit dem Host kommunizieren können, wobei diese für den Host als eine einzelne Einheit wirken.
System gemäß Anspruch 30, wobei die erste elektronische Schaltungskarte ferner das zweite Modul umfasst.
System gemäß Anspruch 31, wobei die erste Karte funktionsgemäß den SD Kartenstandard, den SD IO Kartenstandard, oder beide, den SD Kartenstandard und den SD IO Kartenstandard erfüllt.
System gemäß Anspruch 30, ferner umfassend eine zweite elektronische Schaltungskarte, die das zweite Modul umfasst, wobei die zweite Karte mit dem Host durch die erste Karte in Verbindung steht, zu der diese durch eine Verbindung verbunden ist.
System gemäß Anspruch 33, wobei die zweite Karte mechanisch nicht einen SD Kartenstandard erfüllt.