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CN1122281C - 一种多功能半导体存储装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多功能半导体存储装置和数据存取方法，其中所述控制器模块进一步包括用于对通过一个通用接口接收到的数据遵从CBI协议解包的装置；用于从解包的数据中提取软盘驱动器设备类UFI命令的装置；用于执行所提取的命令并将执行结果或状态信息按照CBI协议方式打包的装置；以及用于通过通用接口将结果返回给主机的装置。本发明还提供了在所述装置中存取数据的方法；以及所述装置的实现方法，所述半导体存储介质模块至少被划分成两个存储空间，其中一个用于存储与所述多功能半导体存储装置相关的专用信息；其余存储空间至少对应一个存储盘，所述存储盘支持设备类UFI协议、SCSITransparent Command Set协议、SFF8070I协议等。

Description

一种多功能半导体存储装置
发明领域
本发明涉及使用半导体存储介质的多功能半导体存储装置，具体地说涉及通过通用接口与主机连接的一种多功能半导体存储装置。
背景技术
半导体存储介质是可以存储数据的一种半导体芯片，该类芯片可以接受外部的写命令和数据并将数据写入存储芯片；该类芯片也可以接受外部的读命令读取存储在芯片上的数据并向外部输出数据；该类芯片还支持其它命令如擦除、复位等。这类半导体存储介质包括但不限于：快闪存储器(Flash Memory)、EEPROM、FRAM、DRAM、SRAM、SDRAM或者MRAM。与传统的磁、光介质等存储介质相比，半导体存储介质具有体积小、重量轻、容量大、可靠性高、耗电量小等优异特性，而且不需要特定的机械装置来驱动，例如ZL 00114081.7《全电子式快闪外存储方法及装置》，公开了一种利用快闪存储器的外存储装置，使用新型半导体存储介质和通用通道接口，实现无驱动器、无外接电源的活动外存，并可带电插拔、即插即用、无需关机；存取速度快，容量大大超过软磁盘；体积小，携带方便，不易损坏；可使用于任何支持通用通道如USB(通用串行总线)和IEEE1394的数据处理系统。
传统的软驱和软盘的作用越来越小，特别是当上述快闪外存储装置发明以后，数据的交流均可不依赖软驱和软盘。但当今使用电脑的人们却发现仍然离不开软驱和软盘，其原因之一是上述快闪外存储装置无法支持电脑启动，当电脑系统被病毒破坏或被病毒感染时需要一张干净的启动软盘来从BIOS(Basic Input and OutputSystem，基本输入输出系统)重新启动电脑。台式机采用内置式软驱，以备系统启动之用，这样一来增加了主机系统的体积和重量，以及成本。由于软驱比较笨重，目前主流的超薄型笔记本电脑都没有内置软驱以减少体积和重量。尽管如此，但其用户却不得不配置价格不菲的USB外置式软驱，以备系统启动之用，增加了用户的成本，并为用户带来不便。
虽然目前快闪存储装置如DiskOnChip支持电脑启动，但因为它内置于主机系统，不能热插拔和移动，当主机被病毒感染破坏时，无法通过DiskOnChip启动系统，从而限制了其应用范围。
目前已有的可移动式的半导体存储装置只能在主机操作系统的驱动程序上使用，并不能被主机系统的BIOS所识别和控制，因而不能作为系统引导设备。
目前主流的BIOS厂商已能提供支持USB外置软驱启动功能，如AWARD的BIOS；而且很多主流的主板厂商也已经采用上述BIOS，例如ASUS华硕主板。这为本发明的大规模应用提供了基础。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种多功能半导体存储装置，模拟和实现多种存储盘的功能，可用于作为主机系统的移动式存储设备和/或启动设备。
为实现上述目的，本发明提出了一种多功能半导体存储装置，包括：通用接口，用于与主机系统相连接；半导体存储介质模块，用于存储数据；和控制器模块，所述控制器模块包括通用接口控制模块和微处理器及控制模块；其特征在于所述控制器模块进一步包括用于对通过所述通用接口接收到的数据遵从CBI协议解包的装置；用于从解包的数据中提取软盘驱动器设备类UFI命令的装置；用于执行所提取的命令并将执行结果或状态信息按照CBI协议方式打包的装置；以及用于通过通用接口将结果返回给主机系统的装置。
上述装置中的所述通用接口可以是USB接口或IEEE1394接口。
为实现上述目的，本发明还提出了一种多功能半导体存储装置，包括通用接口，用于与主机系统相连接；半导体存储介质模块，用于存储数据；和控制器模块，所述控制器模块包括通用接口控制模块和微处理器及控制模块；其特征在于所述控制器模块进一步包括用于对通过所述通用接口接收到的数据遵从BulkOnly协议解包的装置；用于从解包的数据中提取SCSI Transparent Command Set或SFF8070I或Reduced Block Commands(RBC)T10 Project1240-D类命令的装置；用于执行所提取的相关设备类命令并将执行结果或状态信息按照BulkOnly协议方式打包的装置；以及用于通过通用接口将结果返回给主机系统的装置。
上述装置中的所述通用接口是USB接口或IEEE1394接口。
本发明还提出了一种基于上述多功能半导体存储装置的数据存取方法，包括以下步骤：所述半导体存储装置与所述主机系统通过USB接口相连接，所述微处理器及控制模块将通过所述USB接口接收到的数据遵照CBI传输协议解包，从中提取软盘驱动器设备类UFI命令，然后执行相关的设备类命令，并将执行结果或状态信息按照CBI协议方式打包，通过USB接口将结果返回给主机系统。
本发明又提出了一种基于上述多功能半导体存储装置的数据存取方法，包括如下步骤：所述微处理器及控制模块遵照BulkOnly传输协议将从USB接口接收到的数据解包，从中提取出SCSITransparent Command Set或SFF8070I或Reduced Block Commands(RBC)T10 Project1240-D类命令，并执行相关的命令，然后将执行结果或状态信息按照BulkOnly协议方式打包，通过USB接口将结果返回给所述主机系统。
本发明又提出了基于上述多功能半导体存储装置的数据存取方法，包括以下步骤：所述半导体存储装置与所述主机系统通过IEEE1394接口相连接，所述微处理器及控制模块将通过所述IEEE1394接口接收到的数据遵照CBI传输协议解包，从中提取软盘驱动器设备类UFI命令，然后执行相关的设备类命令，并将执行结果或状态信息按照CBI协议方式打包，通过IEEE1394接口将结果返回给主机系统。
本发明还提出了一种基于上述多功能半导体存储装置的数据存取方法，包括以下步骤：所述微处理器及控制模块还遵照BulkOnly传输协议将从IEEE1394接口接收到的数据解包，从中提取出SCSITransparent Command Set或SFF8070I或Reduced Block Commands(RBC)T10 Project1240-D类命令，并执行相关的命令，然后将执行结果或状态信息按照BulkOnly协议方式打包，通过IEEE1394接口将结果返回给所述主机系统。
为实现上述目的，本发明还提出了一种多功能半导体存储装置的实现方法，包括步骤：设置一种半导体存储装置，所述半导体存储装置包括通用接口，用于与主机系统相连接；半导体存储介质模块，用于存储数据；和控制器模块，所述控制器模块包括通用接口控制模块和微处理器及控制模块；其特征在于，还包括以下步骤：将所述半导体存储介质模块划分为至少两个存储空间，其中一个存储空间用于存储与所述半导体存储装置相关的专用信息，其余存储空间至少对应一个存储盘，所述存储盘支持设备类UFI协议、SFF8020I协议、SFF8070I协议、SCSI Transparent Command Set协议、ReducedBlock Commands(RBC)T10 Project1240-D协议、ZIP盘协议或MO盘协议中的至少一种或多种。
根据上述实现方法，进一步包括以下步骤：在所述半导体存储介质模块所划分的其中一个存储空间存放可以被主机系统的BIOS在上电时识别并加载的操作系统引导程序和操作系统程序。
如上所述，所述半导体存储介质模块被划分为至少两个存储空间，所述存储空间至少对应一个存储空间。每个存储盘的存储空间又可再划分，包括数据区和专用信息区，所述专用信息区的专用信息包括与存储相关的信息、密码和用户数字签名等。
本发明的半导体存储装置，能被主机的BIOS识别、控制和读写，所述半导体存储介质模块中能够存放操作系统引导程序和操作系统程序，主机的BIOS在上电时从所述半导体存储介质模块中加载操作系统引导程序和操作系统程序，实现主机启动。
本发明的半导体存储装置，在所述半导体存储介质模块中能够存放所述半导体存储装置的驱动程序，实现自带驱动程序的功能。
本发明的半导体存储装置，较优选地还可以包括写保护开关，该写保护开关借助一开关器件对所述半导体存储介质模块提供物理保护，使其内容不被改写或擦除；所述写保护开关与所述微处理器及控制模块有电连接。
本发明的半导体存储装置，较优选地还可以包括LED指示灯，该LED指示灯包括一个或多个可指示所述半导体存储装置工作状态的指示器件；所述LED指示灯与微处理器及控制模块有电连接。
本发明的半导体存储装置，在所述控制器模块中还可以有缓存模块，该缓存模块是静态存储器(SRAM)，所述缓存模块与所述微处理器及控制模块有电连接。
本发明的半导体存储装置，较优选地还可以包括存储盘选择开关，所述选择开关可以在所有存储盘中选择至少一个存储盘，使其为主机识别、控制和读写。
本发明采用独特设计，在半导体存储装置的接口应用层实现各种设备类协议，模拟和实现多种存储盘的存储功能。在半导体存储介质模块中开辟一个或多个存储空间，在同一个设备中支持一种或多种存储盘功能。本发明完全实现了通用接口外置软驱和软盘的存储功能，从而为在计算机系统中彻底取代软驱和软盘提供了可能。本发明的半导体存储装置体积小、重量轻，性能稳定，可靠性好，可热插拔，可移动，可以使主机系统小型化、轻便化，而且能够有效降低电脑成本。
附图说明
图1是本发明半导体存储装置的通用硬件功能方框图；
图2是本发明采用USB接口和快闪存储器的硬件功能方框图；
图3是本发明采用IEEE1394接口和快闪存储器的硬件功能方框图；
图4是要发明半导体存储装置的存储空间分配图；
图5是如图2所示实施例的工作流程图；
图6A、B、C、D是如图2所示实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
如图1是本发明的通用硬件功能方框图，半导体存储装置通过通用接口连接电缆或连接插头或无线连接与主机相连，包括半导体存储介质模块1、控制器模块2、写保护开关3、存储选择开关4、和LED指示灯5。其中控制器模块2包括通用接口控制模块21、微处理器及控制模块22、缓存模块23。
其中半导体存储介质模块1由一块或多块半导体存储介质芯片组成，半导体存储介质可以是但不限于快闪存储器(flash memory)、EEPROM、FRAM、SRAM、DRAM、SDRAM或者MRAM，按现有寻址方式连接，该模块的功能是存储数据。半导体存储介质模块1对应一个存储空间，或者被划分为至少两个存储间。在所述半导体存储介质模块1中能够存放所述半导体存储装置的驱动程序，实现自带驱动程序的功能。
控制器模块2完成对设备的初始化、对设备的控制、对通用接口的初始化和控制、接受从主机发送来的命令和数据、解释并执行主机发送来的命令、将数据存储到半导体存储模块1或从半导体存储模块1中读取数据、将执行结果通过通用接口返回给主机系统。
控制器模块2中的通用接口控制模块21通过通用接口(图中未示出)完成与主机系统的连接，并解释、转换、控制和传输通用接口协议。通用接口为有线通用接口，例如USB接口、IEEE1394接口等等；或者为无线通用接口，例如蓝牙(Bluetooth)接口、IrDA红外接口、HomeRF接口、IEEE802.11a接口、IEEE802.11b接口等等。
微处理器及控制模块22初始化通用接口控制模块21，实现软盘驱动器的设备类协议，模拟和实现软磁盘在软盘驱动器上工作时的存储功能；或者实现硬盘的设备类协议，模拟和实现硬盘的存储功能；或者实现光盘驱动器的设备类协议，模拟和实现光盘在光盘驱动器上工作时的存储功能；或者实现ZIP盘的设备类协议，模拟和实现ZIP盘的存储功能；或者实现MO盘的设备类协议，模拟和实现MO盘的存储功能；并且能够热插拔、可移动；所述存储盘支持的设备类协议是UFI协议，SFF8020I协议，SFF8070I协议，SCSITransparent Command Set协议，Reduced Block Commands(RBC)T10 Project1240-D协议，ZIP盘协议，MO盘协议中的一种或多种。存储盘选择开关4可以选中一个存储盘，或同时选中多个存储盘。
该装置中一个或者多个存储盘能够存放本发明装置中其它存储盘的驱动程序，实现设备自带驱动程序功能。
微处理器及控制模块22的功能有
a.初始化半导体存储模块，并检测半导体存储模块中的存储芯片的容量、制造商以及数量等；
b.接收通用接口协议的控制命令，并解释执行这些控制命令，将执行结果通过通用接口返回给主机系统；
c.接收模拟存储盘设备类协议，并解释执行相关的命令，然后将执行结果通过通用接口返回给主机系统；相关命令包括但不限于读数据、写数据、读设备信息、读设备容量等；
d.接收自定义存储盘设备类协议，并解释执行相关的命令，然后将执行结果通过通用接口返回给主机系统；这些命令包括但不限于读数据、写数据、读设备信息、读设备容量等；
e.将数据写入半导体存储设备，或从半导体设备中将数据读出；在读写数据时，LED指示灯闪烁；在执行写操作时，会检测写保护开关，如果该开关位于写保护状态，则拒绝该请求，并向主机报告写操作失败；
f.将主机系统上定义的存储设备上的逻辑地址转换为实际的存储芯片的编号以及在该存储芯片上的物理地址；
g.在微处理器及控制模块22与主机系统建立连接后，LED指示灯变亮。
根据半导体存储介质的存储方式不同，可以选择使用缓存模块23：在半导体存储模块的某数据单元被擦除之前，缓存模块用来存放该存储单元原来的数据，然后将要写入的数据写入缓存，最后将缓存内的数据写入半导体存储介质。缓存模块可以是SRAM，也可以将半导体存储模块的某一部分作缓存。
所述控制器模块2的功能可以由一块或多块集成电路芯片实现，其实现方式可为专用芯片(ASIC)、系统集成芯片(SOC)、或装有固件(Firmware)的单片机。
如图2是本发明的一个实施例，其示出了USB接口快闪存储器的硬件功能方框图。
本实施例中，通用接口采用USB接口，半导体存储介质采用快闪存储器(Flash Memory)。包括快闪存储器模块11、控制器模块20、写保护开关3、存储盘选择开关4、LED指示灯5等模块。其中控制器模块包括USB通用串行总线接口控制模块201、微处理器及控制模块202、SRAM缓存模块203。
其中快闪存储器模块11是由一块或多块半导体快闪存储器芯片组成，按现有寻址方式连接，该模块的功能是存储数据。
控制器模块20完成对设备的初始化、对设备的控制、对USB接口的初始化和控制、接受从主机发送来的命令和数据、解释并执行主机发送来的命令、将数据存储到快闪存储器模块11或从快闪存储器模块读取数据、将执行结果通过USB接口返回给主机系统。
控制器模块中的USB通用串行总线接口控制模块201建立与主机系统的USB连接，解释、转换、控制、传输USB协议。
微处理器及控制模块202初始化USB通用串行总线接口控制模块201，读取存储盘选择开关4状态，并根据该开关4的状态决定是否支持软盘驱动器设备类协议，协议包括但不限于UFI、SFF8080I协议；或者支持大容量存储盘设备类协议，协议包括但不限于SFF8070I，SCSI Transparent Command Set及Reduced BlockCommands(RBC)T10 Project1240-D协议。
微处理器及控制模块202的功能包括前述微处理器及控制模块22的类似功能，例如初始化快闪存储器模块，并检测快闪存储器中的快闪芯片的容量、制造商以及数量等。微处理器及控制模块202接收USB接口协议的标准控制命令，并解释执行这些控制命令，将执行结果通过USB接口返回给主机系统，这些USB标准命令包括但不限于GET_STATUS，CLEAR_FEATURE，SET_FEATURE，SET_ADDRESS，GET_DESCRIPTOR，SET_DESCRIPTOR，GET_CONFIGURATION，SET_CONFIGURATION，GET_INTERFACE，SET_INTERFACE，SYNCH_FRAME等。
如图2所示的实施例具有两种工作状态：
一.模拟软盘驱动器和软盘功能的状态
在本发明半导体存储装置的该实施例处于模拟软盘驱动和软盘功能的状态下，设备支持软盘驱动器设备类UFI协议，微处理器及控制模块202遵照CBI传输协议与主机系统通过USB接口通讯，微处理器及控制模块202遵从CBI协议(CBI：Control Bulk Interrupt)，将从USB接收到的数据解包，从中提取出软盘驱动器设备类UFI命令，然后执行相关的设备类命令，并将执行结果或状态信息按照CBI协议方式打包，并通过USB接口将结果返回给主机系统。
软盘驱动器设备类相关命令包括但不限于：Format Unit，Inquiry，Start/Stop，Mode Select，Mode Sense，Prevent/Allow Medium Removal，Read(10)，Read(12)，Read Capacity，Read Format Capacity，RequestSense，Rezero Track，Seek(10)，Send Diagnostic，Test Unit Ready，Verify，Write(10)，Write(12)，Write and Verify等。
下面就本发明的该实施例对几个主要命令的实现或特别之处进行说明：
Inquiry命令查询设备的相关参数和配置信息，在设备上电或复位时，主机系统或BIOS上的驱动程序用这些信息来配置设备；控制模块按照UFI的规范，将设备的配置信息返回给主机，并将其中的数据位Peripheral Device Type(附属设备类型)设置为Direct-accessdevice。
Mode Sense命令允许设备报告存储介质类型和设备参数给主机；在报告给主机的信息中，有一个信息位为Medium Type Codes(介质类型代码)，此代码决定设备的容量和类型，由于所模拟的软盘容量为1.44MB，所以设定代码为0x69(十六进制)。
Read Capacity请求设备报告存储盘的容量，设备返回的数据表示总容量为1.44MB。
Read Format Capacity允许主机请求存储盘可能被格式化的容量的可能性，设备的回答只有一种即1.44MB。
Test Unit Ready让主机检测设备是否准备好，在已准备好的情况下设备回答为准备就绪。
Read10要求设备读取存储盘中某一逻辑地址上的数据，并将所读取的数据返回给主机系统；控制模块根据逻辑地址和各个存储芯片的容量计算出该逻辑地址位于的芯片号，以及在该芯片中的物理址，然后向该闪存芯片发送读数据命令和地址，从闪存芯片的数据线读取数据，并将数据返回给主机系统；控制模块在读出并传输数据时，会让LED指示灯5闪烁。
Write10要求设备从主机接收数据，并将接受到的数据写入存储盘中某一逻辑地址上；控制模块首先检测写保护开关，如果位于写保护状态，则拒绝主机的写操作，并报告写操作失败；如果开关不位于写保护状态，控制模块根据逻辑地址和各个存储芯片的容量计算出该逻辑地址位于的芯片号、在该芯片中的物理地址以及块地址；由于在向闪存芯片某一地址写入数据时，必须先读出该块地址原来所存储的数据，并保存到SRAM缓存模块中，然后将所需要写入的数据按照在块中的相对地址，写入SRAM缓存模块中，然后擦除闪存储器中相应的块，之后将SRAM缓存模块中的数据块写入快闪存储器中相应的块，完成整个写操作；控制模块在接收及写入数据时会让LED指示灯5闪烁。
如图2所示的实施例的另一种工作状态是：
二.大容量存储盘的状态
大容量存储盘可以是模拟硬盘，或者模拟光盘，或者模拟ZIP盘，或者模拟MO盘等。
在本发明半导体存储装置的该实施例处于大容量存储盘的工作状态下，设备支持SFF8070I设备类协议，微处理器及控制模块202遵照BulkOnly传输协议与主机系统通过USB接口通讯，控制模块202遵从BulkOnly协议，将从USB接口接收到的数据解包，从中提取出SFF8070I类命令，然后执行相关的命令，并将执行结果或状态信息按照BulkOnly传输协议方式打包，并通过USB接口将结果返回给主机系统；SFF8070I类设备相关命令包括但不限于：Format Unit，Inquiry，Mode Select，Mode Sense，Prevent/Allow Medium Removal，Read(10)，Read(12)，Read Capacity，Read Format Capacities，RequestSense，Seek，Start Stop Unit，Test Unit Ready，Verify，Write(10)，Write(12)，Write And Verify等。
下面就本发明的该实施例分别对几个主要命令的实现或特别之处进行说明：
Read Capacity命令让主机获取设备上存储盘的容量，控制模块根据所检测到的闪存芯片的型号和数量，得出存储模块的总容量，将该总容量减去1.44MB及其它专用信息所占用的空间即得出大容量存储盘的容量，将该容量返回给主机系统。
Read10要求设备读取存储盘中某一逻辑地址上的数据，并将所读取的数据返回给主机系统；控制模块首先将逻辑地址加上1.44MB软盘的地址空间，根据新的逻辑地址和各个存储芯片的容量计算出该逻辑地址位于的芯片号，以及在该芯片中的物理地址，然后向该闪存芯片发送读数据命令和地址，从闪存芯片的数据线读取数据，并将数据返回给主机系统；控制模块在读出并传输数据时，LED指示灯5闪烁。
Write10要求设备从主机接收数据，并将接受到的数据写入存储盘中某一逻辑地址上；控制模块首先检测写保护开关，如果位于写保护状态，则拒绝主机的写操作，并报告写操作失败；如果开关不位于写保护状态，控制模块首先将逻辑地址加上1.44MB软盘的地址空间，根据新的逻辑地址和各个存储芯片的容量计算出该逻辑地址位于的芯片号、在该芯片中的物理地址以及块地址；由于在向闪存芯片某一地址写入数据时，必须首先擦除该地址所位于的块，但这样一来会破坏原来的数据，因此，必须先读出该块原来所存储的数据，并保存到SRAM缓存模块中，然后将所需要写入的数据按照在块中的相对地址，写入SRAM缓存模块中，然后擦除闪存存储器中相应的块，之后将SRAM缓存模块中的数据块写入快闪存储器中相应的块，完成整个写操作；控制模块在接收并写入数据库时LED指示灯5闪烁。
微处理器及控制模块22在与主机系统建立连接后，LED指示灯5变亮。
如图3是本发明半导体装置的另一个实施例：“IEEE1394接口快闪存储器”的硬件功能方框图。本实施例中，通用接口采用IEEE1394接口，半导体存储介质采用快闪存储器(flash memory)。包括快闪存储器模块11、控制器模块200、写保护开关3、存储盘选择开关4、LED指示灯5。其中控制器模块200包括IEEE1394接口控制模块211、微处理器及控制模块212、SRAM缓存模块213。
其中快闪存储器模块11是由一块或多块半导体快闪存储器芯片组成，按现有寻址方式连接，该模块功能是存储数据。
控制器模块200完成对设备的初始化、对设备的控制、对IEEE1394接口的初始化和控制、接收从主机发送过来的命令和数据、解释并执行主机发送过来的命令、将数据存储到快闪存储器模块11或从快闪存储器模块读取数据、将执行结果通过IEEE1394接口返回给主机系统。
控制器模块中的IEEE1394接口控制模块211建立与主机系统IEEE1394连接，负责IEEE1394协议的解释、转换、控制、传输等。
微处理器及控制模块212负责初始化IEEE1394接口模块211，读取存储盘选择开关4状态，从而决定是否支持软盘驱动器设备类协议，协议包括但不限于UFI、SFF8070I协议；或者支持大容量存储盘设备类协议，协议包括但不限于SFF8070I、SCSI TransparentCommand Set及Reduced Block Commands(RBC)T10 Project1240-D协议。
微处理器及控制模块212还初始化快闪存储器模块，并检测快闪存储器中的快闪芯片的容量、制造商及数量等；微处理器及控制模块212还接受IEEE1394接口协议的标准控制命令，并解释执行这些控制命令，将执行结果通过IEEE1394接口返回给主机系统。
如图3所示的实施例具有两种工作状态：
一.模拟软盘驱动器和软盘功能的状态
在设备处于模拟软盘驱动器和软盘功能的状态下，设备支持软盘驱动器设备类UFI协议，微处理器及控制模块212从IEEE1394接口数据，并从中提取软盘驱动器设备类UFI命令，然后执行相关的设备类命令，并通过IEEE1394接口将结果返回给主机系统；软盘驱动器设备类相关命令包括但不限制于：Format Unit，Inquiry，Start/Stop，Mode Select，Mode Sense，Prevent/Allow Medium Removal，Read(10)，Read(12)，Read Capacity，Read Format Capacity，RequestSense，Rezero Track Seek(10)，Send Diagnostic，Test Unit Ready，Verify，Write(10)，Write(12)，Write And Verify等。
下面就本发明的该实施例分别对几个主要命令的实现和特别之处进行说明：
Inquiry命令查询设备的相关参数和配置信息，在设备上电或复位时，主机系统或BIOS上的驱动程序用这些信息来配置设备；控制模块按照UFI的规范，将设备的配置信息返回给主机，并将其中的数据位Peripheral Device Type(附属设备类)设置为Direct-accessdevice。
Mode Sense命令允许设备报告存储介质类型和设备参数给主机；在报告给主机的信息中，有一个信息位为Medium Type Codes(介质类型代码)，此代码决定设备的容量和类型，由于所模拟的软盘容量为1.44MB，所以设定代码为0x96(十六进制)。
Read Capacity请求设备报告存储盘的容量，设备返回的数据表示总容量为1.44MB。
Read Format Capacity允许主机请求存储盘可能被格式化的容量的可能性，设备回答为可以被格式化的容量只有一种即1.44MB。
Test Unit Ready让主机检测设备是否准备好，设备回答为准备就绪。
Read10要求设备读取存储盘中某一逻辑地址上的数据，并将所读取的数据返回给主机系统；控制模块根据逻辑地址和各个存储芯片的容量计算出该逻辑地址位于的芯片号，以及该芯片中的物理地址，然后向该闪芯片发送读数据命令和地址，从闪存芯片的数据线读取数据，并将数据返回给主机系统；控制模块在读出并传输数据时，LED指示灯闪烁。
Write10要求设备从主机接受数据，并将接受到的数据写入存储盘中某一逻辑地址上；控制模块首先检测写保护开关，如果位于写保护状态，则拒绝主机的写操作，并报告写操作失败；如果开关不位于写保护状态，控制模块根据逻辑地址和各个存储芯片的容量计算出该逻辑地址位于的芯片号、在该芯片中的物理地址以及块地址；由于在向闪存芯片某一地址写入数据时，必须首先擦除该地址所位于的块，但这样一来会破坏原来的数据，因此，必须先读出该块地址原来所存储的数据，并保存到SRAM缓存模块中，然后将所需要写入的数据按照在块中的相对地址，写入SRAM缓存模块中，然后才擦除闪存存储器中相应的块，之后将SRAM缓存模块中的数据块写入快闪存储器中相应的块，完成整个写操作；控制模块在接收并写入数据时会让LED指示灯5闪烁。
如图3所示的实施例的另一种工作状态是：
二.大容量存储盘的状态
在设备处于大容量存储盘的状态下，设备支持SFF8070I设备类协议，微处理器及控制模块212从IEEE1394接口接收到的数据中提取出SFF8070I类命令，然后执行相关的命令，并将执行结果或状态通过IEEE1394接口将返回给主机系统；SFF8070I类设备相关命令包括但不限于：Format Unit，Inquiry，Mode Select，Mode Sense，Prevent/Allow Medium Removal，Read(10)，Read(12)，Read Capacity，Read Format Capacities，Request Sense，Seek，Start Stop Unit，TestUnit Ready，Verify，Write(10)，Write(12)，Write and Verify等。
下面分别对几个主要命令的实现或特别之处进行说明：
Read Capacity命令让主机获取设备上存储盘的容量，控制模块根据所检测到的闪存芯片的型号和数量，得出存储模块的总容量，将该总容量减去1.44MB及其它专用信息所占用的空间即得出大容量存储盘的容量，将该容量返回给主机系统。
Read10要求设备读取存储盘中某一逻辑地址上的数据，并将所读取的数据返回给主机系统；控制模块首先将逻辑地址加上1.44MB软盘的地址空间，根据新的逻辑地址和各个存储芯片的容量计算出该逻辑地址位于的芯片型号，以及在该芯片中的物理地址，然后向该闪存发送读数据命令和地址，从闪存芯片的数据线读取数据，并将数据返回给主机系统；控制模块在读出数据时，LED指示灯5闪烁。
Write10要求设备从主机接收数据，并将接收到的数据写入存储盘中某一逻辑地址上；控制模块首先检测写保护开关，如果位于写保护状态，则拒绝主机的写操作，并报告写操作失败：如果开关不位于写保护状态，控制模块首先将逻辑地址加上1.44MB软盘的地址空间，根据新的逻辑地址和各个存储芯片的容量计算出该逻辑地址位于的芯片型号、在该芯片中的物理地址以及块地址：由于在向闪存芯片某一地址写入数据时，必须首先擦除该地址所位于的块，但这样一来会破坏原来的数据，因此，必须先读出该块地址原来所存储的数据，并保存到SRAM缓存模块中，然后将所需要写入的数据按照在块中的相对地址，写入SRAM缓存模块中，然后才擦除闪存存储器中相应的块，之后将SRAM缓存模块中的数据块写入快闪存储器中相应的块，完成整个写操作；控制模块在接受并写入数据时LED指示灯5闪烁。
微处理器及控制模块212在与主机系统建立连接后，LED指示灯5变亮。
图4为半导体存储介质模块的存储空间分配图，整个存储模块包括N个存储空间，每个存储空间对应一个存储片，存储模块可以包括也可以不包括数据缓存区，存储模块可以包括也可以不包括整个存储装置专用信息区。每个存储空间又包括数据区和专用信息区，专用信息区也可以不要。数据缓存区也可用作缓存模块23(见图1)。整个存储装置的信息区用来存储装置的信息，包括但不限于闪存坏块的记录、用户密码、数字、签名等。
图5为图2所示实施例的工作流程图。
第一步：与主机系统的USB接口相连，从USB接口获取供电，给装置上电，此时微处理器及控制模块202首先对微处理器及控制块202进行初始化，包括设置各种寄存器，设置运行频率等；
第二步：微处理器及控制模块202接着对快闪存储器模块进行检测，得出各个存储芯片的型号、容量、生产厂家以及芯片的总数量，将所检测的结果保存起来；
第三步：微处理器及控制模块202读取该存储装置的专用信息，包括但不限于坏块记录表；
第四步：微处理器及控制模块202对USB接口控制器进行初始化设置；
第五步：微处理器及控制模块202接受主机系统发送来的USB控制命令，执行相应命令，并返回执行结果；在执行请求设备描述命令时，控制模块将检测“软盘驱动器”和“大容量存储盘”状态开关，决定设备将处于什么状态，即设备支持什么设备类协议和传输协议；控制模块将设备目前支持的设备类协议和传输协议信息告诉给主机；“软盘驱动器”状态下，设备支持UFI设备类协议和CBI传输类协议，在“大容量存储盘”状态下，设备支持SFF8070I设备类协议和BulkOnly传输类协议；
第六步：主机根据装置返回的设备类协议和传输协议，来判断存储装置是一个“软盘驱动器”或一个“大容量存储盘”；如果装置是处于“软盘驱动器”状态，主机将按照CBI传输协议向设备发送UFI类设备命令；如果装置是处于“大容量存储盘”状态，主机将按照BulkOnly传输类协议向设备发送SFF8070I类设备命令；如果设备处于“软盘驱动器”状态，控制模块将按照CBI传输协议接受从主机系统发送来的UFI类命令，控制模块将解释执行相关的命令，然后将执行的结果或状态信息按照CBI传输协议格式返回给主机系统；如果设备处于“大容量存储盘”状态，控制模块将按照BulkOnly传输协议接收从主机系统发送来的SFF8070I类命令，控制模块将解释执行相关的命令，然后将执行的结果或状态信息按照BulkOnly传送协议格式返回给主机系统。
一旦主机关电，或将设备从主机系统拔掉，设备将停止工作。
下面说明图2所示的实施例作为系统启动盘的使用方法。
下面以在Windows 98/2000/XP上使用USB接口快闪存储器装置作为系统启动盘作为举例说明。需要指出的是：该装置并不只是能在Windows 98/2000/XP上作为启动盘，也能在其他操作系统上作为系统启动盘使用。
如果要将该装置作为系统启动盘，首先要将操作系统的引导程序和系统程序存储在该装置内，下面介绍如何制作系统启动盘。
制作系统启动盘
1.启动Windows 98/2000/XP操作系统；
2.将装置上的存储盘状态开关拨到“软盘驱动器”状态；
3.将装置连接到主机的USB接口；
4.操作系统上相关的驱动程序会识别并操作该存储盘，“我的电脑”内会出现一个“软盘驱动器”盘符；注意：在Windows 98下要使用厂家提供的驱动程序，在Windows 2000/XP下可以使用操作系统自带的驱动程序；
5.将该软盘格式化成系统启动盘，并拷贝相应的系统文件到盘上；则系统启动盘就制作完成了。
在制作完成系统启动盘后，就可以将该装置作为系统启动盘了，下面介绍使用系统启动盘的方法。
1.打开主机的电源；
2.进入系统的BIOS设置，察看其中的系统启动移动设备设置，如果设置不为USB Floppy Disk Drive即USB外置软驱(系统初始设置可能为Legacy Floppy)，将其修改为USB Floppy disk Drive；修改完毕后，保存修改的设置，并退出BIOS设置，重新启动主机；
3.同时，将装置上的存储盘状态开关拨到“软盘驱动器”状态，并将装置连接到主机的USB接口上；
4.在主机系统的BIOS启动过程中，BIOS将识别该存储盘，并从中读取已经存储的操作系统引导及系统程序，然后执行相应的程序，并加载操作系统；
5.系统启动完成。
图2所示的实施例说明大容量存储盘的使用方法
下面以在Windows 98/2000/XP上使用USB接口快闪存储装置作为大容量存储盘作为举例说明；需要指出的是：该装置不只是能在Windows 98/2000/XP上作为大容量存储盘，也能在其他操作系统上作为大容量存储盘使用。
1.启动Windows 98/2000/XP操作系统；
2.将装置上的存储盘状态开关拨到“大容量存储盘”状态；
3.将装置连接到主机的USB接口；
4.操作系统上相关的驱动程序会识别并操作该存储盘，在“我的电脑”内会新出现一个“可移动磁盘”盘符；注意：在Windows 98下要使用厂家提供的驱动程序，在Windows 2000/XP下可以使用操作系统自带的驱动程序；
5.然后，就可以在该大容量存储盘上进行文件读写操作。

Claims (22)

1.多功能半导体存储装置，包括：通用接口，用于与主机系统相连接；半导体存储介质模块(1)，用于存储数据；和控制器模块(2)，所述控制器模块(2)包括通用接口控制模块(21)和微处理器及控制模块(22)；其特征在于：
所述控制器模块(2)进一步包括用于对通过所述通用接口接收到的数据遵从CBI协议解包的装置；用于从解包的数据中提取软盘驱动器设备类UFI命令的装置；用于执行所提取的命令并将执行结果或状态信息按照CBI协议方式打包的装置；以及用于通过通用接口将结果返回给主机系统的装置。
2.根据权利要求1所述的多功能半导体存储装置，所述的通用接口是USB接口。
3.根据权利要求1所述的多功能半导体存储装置，所述的通用接口是IEEE1394接口。
4.多功能半导体存储装置，包括：通用接口，用于与主机系统相连接；半导体存储介质模块(1)，用于存储数据；和控制器模块(2)，所述控制器模块(2)包括通用接口控制模块(21)和微处理器及控制模块(22)；其特征在于：
所述控制器模块(2)进一步包括用于对通过所述通用接口接收到的数据遵从BulkOnly协议解包的装置；用于从解包的数据中提取SCSI Transparent Command Set或SFF8070I或Reduced BlockCommands(RBC)T10 Project 1240-D类命令的装置；用于执行所提取的相关设备类命令并将执行结果或状态信息按照BulkOnly协议方式打包的装置；以及用于通过通用接口将结果返回给主机系统的装置。
4.根据权利要求3所述的多功能半导体存储装置，所述的通用接口是USB接口。
5.根据权利要求3所述的多功能半导体存储装置，所述的通用接口是IEEE1394接口。
6.一种基于权利要求2所述的多功能半导体存储装置的数据存取方法，包括以下步骤：所述半导体存储装置与所述主机系统通过USB接口相连接，所述微处理器及控制模块(202)将通过所述USB接口接收到的数据遵照CBI传输协议解包，从中提取软盘驱动器设备类UFI命令，然后执行相关的设备类命令，并将执行结果或状态信息按照CBI协议方式打包，通过USB接口将结果返回给主机系统。
7.一种基于权利要求4所述的多功能半导体存储装置的数据存取方法，包括如下步骤：所述微处理器及控制模块(202)遵照BulkOnly传输协议将从USB接口接收到的数据解包，从中提取出SCSI Transparent Command Set或SFF8070I或Reduced BlockCommands(RBC)T10 Project1240-D类命令，并执行相关的命令，然后将执行结果或状态信息按昭BulkOnly协议方式打包，通过USB接口将结果返回给所述主机系统。
8.根据权利要求6所述的数据存取方法，进一步包括所述微处理器及控制模块(202)还遵照BulkOnly传输协议将从USB接口接收到的数据解包，从中提取出SCSI Transparent Command Set或SFF8070I或Reduced Block Commands(RBC)T10 Project1240-D类命令，并执行相关的命令，然后将执行结果或状态信息按照BulkOnly协议方式打包，通过USB接口将结果返回给所述主机系统。
9.根据权利要求6至8任一个权利要求所述的多功能半导体存储装置的数据存取方法，进一步包括以下步骤：
当所述半导体存储装置与主机系统相连接后，主机系统查询所连接的装置的相关参数和配置信息；
所述主机系统为所连接的装置设定至少一个设备代码并设置存储容量；
当所述主机系统要从所述半导体存储装置中读取数据时，所述微处理器及控制模块(202)读取存储盘中的逻辑地址的数据，将所读取的数据送到主机系统；同时，所述模块(202)向所述存储盘发送读数据命令并将读取的数据送到主机系统；
当所述主机系统要在所述半导体存储装置中写入数据时，所述微处理器及控制模块(202)首先根据主机系统的指示计算出所要写入的数据所在的块地址，并先读出该块中原有数据到缓存模块(203)中，再在所述块中写入所需数据。
10.一种基于权利要求3所述的多功能半导体存储装置的数据存取方法，包括以下步骤：所述半导体存储装置与所述主机系统通过IEEE1394接口相连接，所述微处理器及控制模块(212)将通过所述IEEE1394接口接收到的数据遵照CBI传输协议解包，从中提取软盘驱动器设备类UFI命令，然后执行相关的设备类命令，并将执行结果或状态信息按照CBI协议方式打包，通过IEEE1394接口将结果返回给主机系统。
11.一种基于权利要求5所述的多功能半导体存储装置的数据存取方法，包括以下步骤：所述微处理器及控制模块(212)还遵照BulkOnly传输协议将从IEEE1394接口接收到的数据解包，从中提取出SCSI Transparent Command Set或SFF8070I或Reduced BlockCommands(RBC)T10 Project1240-D类命令，并执行相关的命令，然后将执行结果或状态信息按照BulkOnly协议方式打包，通过IEEE1394接口将结果返回给所述主机系统。
12.根据权利要求10所述的数据存取方法，进一步包括所述微处理器及控制模块(212)还遵照BulkOnly传输协议将从IEEE1394接口接收到的数据解包，从中提取出SCSI Transparent Command Set或SFF8070I或Reduced Block Commands(RBC)T10 Project1240-D类命令，并执行相关的命令，然后将执行结果或状态信息按照BulkOnly协议方式打包，通过IEEE1394接口将结果返回给所述主机系统。
13.根据权利要求10至12任一个权利要求所述的多功能半导体存储装置的数据存取方法，进一步包括以下步骤：
当所述半导体存储装置与主机系统相连接后，主机系统查询所连接的装置的相关参数和配置信息；
所述主机为所连接的装置设定至少一个设备代码并设置存储容量；
当所述主机要从所述半导体存储装置中读取数据时，所述微处理器及控制模块(212)读取存储盘中的逻辑地址的数据，将所读取的数据送到主机系统；同时，所述模块(212)向所述存储盘发送读数据命令并将读取的数据送到主机系统；
当所述主机系统要在所述半导体存储装置中写入数据时，所述微处理器及控制模块(212)首先根据主机系统的指示计算出所要写入的数据所在的块地址，并先读出该块中原有数据到缓存模块(213)中，再在所述块中写入所需数据。
14.多功能半导体存储装置的实现方法，包括步骤：
设置一种半导体存储装置，所述半导体存储装置包括通用接口，用于与主机系统相连接；半导体存储介质模块(1)，用于存储数据；和控制器模块(2)，所述控制器模块(2)包括通用接口控制模块(21)和微处理器及控制模块(22)；其特征在于，还包括以下步骤：将所述半导体存储介质模块(1)划分为至少两个存储空间，其中一个存储空间用于存储与所述半导体存储装置相关的专用信息，其余存储空间至少对应一个存储盘，所述存储盘支持设备类UFI协议、SFF8020I协议、SFF8070I协议、SCSI Transparent Command Set协议、Reduced Block Commands(RBC)T10 Project1240-D协议、ZIP盘协议或MO盘协议中的至少一种或多种。
15.根据权利要求14所述的实现方法，进一步包括以下步骤：在所述半导体存储介质模块(1)所划分的其中一个存储空间存放可以被主机系统的BIOS在上电时识别并加载的操作系统引导程序和操作系统程序。
16.根据权利要求14所述的实现方法，进一步还包括设置存储盘选择开关(4)，用于在所有存储盘中选择至少一个存储盘，使其为主机系统所识别、控制和读写。
17.根据权利要求14所述的实现方法，进一步还包括设置写保护开关(3)。
18.根据权利要求14所述的实现方法，进一步包括设置至少一个LED指示灯(5)，用于指示所述半导体存储装置工作状态。
19.根据权利要求14所述的实现方法，其特征在于所述存储盘支持设备类UFI协议时，所述存储盘是模拟软盘驱动器和软磁盘。
20.根据权利要求1 4所述的实现方法，其特征在于所述存储盘支持设备类SFF8070I协议时，所述存储盘是模拟大容量存储盘。
21.根据权利要求14所述的实现方法，其特征在于所述每个存储空间又可再划分为数据区和专用信息区。
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