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TWI399651B - Communication protocol method and system for input / output device - Google Patents

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TWI399651B
TWI399651B TW097145141A TW97145141A TWI399651B TW I399651 B TWI399651 B TW I399651B TW 097145141 A TW097145141 A TW 097145141A TW 97145141 A TW97145141 A TW 97145141A TW I399651 B TWI399651 B TW I399651B
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Ming-Feng Wu
shi-qing Xiao
ji-cheng Zheng
Yao-Ren Liu
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Description

用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法及其系統
本發明是有關於一種輸入/輸出(I/O)功能的通訊協定技術，特別是指一種用於小型記憶卡介面的I/O裝置的通訊協定方法及其系統。
由於小型記憶卡在手持移動裝置上的應用日趨廣泛，利用小型記憶卡介面延伸I/O功能的應用也越來越常見，舉凡無線網路(Wi－Fi)、全球衛星定位系統(GPS)、藍芽(Bluetooth)等，皆為其應用；由此可見，小型記憶卡介面的I/O功能未來將會是嵌入式系統(Embedded System)重要的介面技術之一。
應用程式利用作業系統平台內建的檔案存取功能，就可以經由小型記憶卡介面存取快閃記憶體(Flash Memory)；若應用程式要經由小型記憶卡介面與其他I/O裝置通訊，則需透過小型記憶卡介面的I/O功能專屬驅動程式(Driver)；如果作業系統平台未提供上述專屬驅動程式，則無法使用I/O裝置，必須自行開發I/O功能專屬驅動程式方能使用。
就同一I/O裝置來說，需為不同作業系統平台開發不同的I/O功能專屬驅動程式；而對同一作業系統平台來說，亦需為不同I/O裝置開發不同的I/O功能專屬驅動程式。一般而言，作業系統平台通常不提供I/O功能專屬驅動程式，而且開發驅動程式需要花費許多時間，在跨不同作業系統平 台的相容性更是一大困難，所以經由小型記憶卡介面使用I/O裝置也不易普及應用。
因此，本發明的目的，即在提供一種用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法。
於是，本發明用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法是包含：於一作業系統平台端執行的一上層處理程序，以及於一裝置介面控制器端執行的一底層處理程序。
該上層處理程序包括下列步驟：(a)將一輸入/輸出資料組寫入一協定寫入檔案，以控制至少一輸入/輸出裝置，或與其進行通訊；(b)若該作業系統平台具有快取機制，則以一立刻寫入快取內容的方式，將暫存於一快取的該輸入/輸出資料組立刻傳送至該裝置介面控制器，或以一關掉快取功能的方式，將該輸入/輸出資料組立刻傳送至該裝置介面控制器；(c)自一協定讀出檔案讀取一輸入/輸出回應資料，以得知該輸入/輸出裝置的執行結果；(d)若該作業系統平台具有快取機制，則以一避開快取的方式，或以該關掉快取功能的方式，直接自該裝置介面控制器讀取該輸入/輸出回應資料。
該底層處理程序包括下列步驟：(e)判斷來自一裝置介面的一寫入資料是否屬於該協定寫入檔案的部份或全部；(f)若該寫入資料屬於該協定寫入檔案的部份或全部，則對該寫入資料進行解譯，以控制該輸入/輸出裝置，或與其進行通訊；(g)判斷來自該裝置介面的一讀取資料是否屬 於該協定讀出檔案的部份或全部；(h)若該讀取資料屬於該協定讀出檔案的部份或全部，則將該輸入/輸出裝置的執行結果編譯為該輸入/輸出回應資料。
本發明的另一目的，即在提供一種用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統。
於是，本發明用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統是包含一協定處理單元，及一裝置介面控制器。
該協定處理單元，包括一資料寫入模組、一結果讀出模組，及一快取處理模組。該資料寫入模組用以將一輸入/輸出資料組寫入一協定寫入檔案；該結果讀出模組用以自一協定讀出檔案讀取一輸入/輸出回應資料；該快取處理模組以一立刻寫入快取內容的方式，將暫存於一快取的該輸入/輸出資料組立刻傳送至該裝置介面控制器，或以一關掉快取功能的方式，將該輸入/輸出資料組立刻傳送至該裝置介面控制器，該快取處理模組並以一避開快取的方式，或以該關掉快取功能的方式，直接自該裝置介面控制器讀取該輸入/輸出回應資料。該裝置介面控制器包括一檔案判斷模組、一資料解譯模組，及一結果編譯模組。該檔案判斷模組用以判斷來自一裝置介面的一寫入資料是否屬於該協定寫入檔案的部份或全部；若是，則該資料解譯模組用以對該寫入資料進行解譯，以控制至少一輸入/輸出裝置，或與其進行通訊；該檔案判斷模組還用以判斷來自該裝置介面的一讀取資料是否屬於該協定讀出檔案的部份或全部；若是，則該結果編譯模組用以將該輸入/輸出裝置的執行結果編譯為該輸入/輸出回應資料。
本發明藉由作業系統平台內建的檔案存取功能，可控制輸入/輸出裝置，或與其進行通訊，並得知該輸入/輸出裝置的執行結果，以提高輸入/輸出裝置在跨不同作業系統平台的相容性，並且使經由小型記憶卡介面使用I/O裝置易於普及應用，的確可以達成本發明的目的。
有關本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1，本發明用於輸入/輸出(I/O)裝置的通訊協定系統的較佳實施例包含一協定處理單元1，及一裝置介面控制器2。該協定處理單元1包括一資料寫入模組11、一結果讀出模組12，及一快取處理模組13。該裝置介面控制器2包括一檔案判斷模組21、一資料解譯模組22，及一結果編譯模組23。
該資料寫入模組11透過一般作業系統平台內建的一檔案存取單元3，將一I/O資料組寫入一協定寫入檔案；其中，該I/O資料組包括一I/O指令資料，及一I/O通訊資料其中至少一者；該I/O指令資料用以對至少一I/O裝置4下指令，該I/O通訊資料用以與該I/O裝置4進行通訊。該結果讀出模組12透過該檔案存取單元3，自一協定讀出檔案讀取一I/O回應資料。若作業系統平台具有快取(Cache)機制，則該快取處理模組13利用一立刻寫入快取內容的方式，將暫存於一快取的該I/O資料組立刻傳送至該裝置介面控 制器2，或利用一關掉快取功能的方式，將該I/O資料組立刻傳送至該裝置介面控制器2；而且，該快取處理模組13還利用一避開快取的方式，或利用該關掉快取功能的方式，以直接自該裝置介面控制器2讀取該I/O回應資料。
該檔案判斷模組21判斷來自一裝置介面6的一寫入資料是否屬於該協定寫入檔案的部份或全部；若是，則該資料解譯模組22對該寫入資料進行解譯，以控制該I/O裝置4，或與其進行通訊。該檔案判斷模組21還判斷來自該裝置介面6的一讀取資料是否屬於該協定讀出檔案的部份或全部；若是，則該結果編譯模組23將該I/O裝置的執行結果編譯為該I/O回應資料。
值得一提的是，該協定寫入檔案與該協定讀出檔案為系統開發者或設計者預先定義的協定檔案，兩者可協定為同一檔案，亦可協定為相異檔案。
在本較佳實施例中，該協定處理單元1為安裝於作業系統平台端的一應用程式(Application Program，AP)；作業系統平台為內建檔案存取功能的作業系統平台，例如，微軟視窗(Microsoft Windows)系列、Linux系列、Microsoft Windows CE系列、Symbian系列等作業系統平台。該檔案存取單元3執行的功能為作業系統平台內建的功能，且該檔案存取單元3包括一檔案存取模組31，及一邏輯位址存取模組32；其中，該檔案存取模組31所支援的功能為現有的程式語言或程式編寫工具所支援的檔案存取函式所執行的功能，例如，JAVA(包含J2SE、J2ME、J2EE 等)、C/C＋＋等程式語言的檔案存取函式；該邏輯位址存取模組32所支援的功能為現有的程式語言或程式編寫工具所支援的邏輯位址存取函式所執行的功能。該裝置介面6為各種小型記憶卡介面，例如，保全數位(SD)卡系列介面、多媒體記憶卡(MMC)系列介面，或記憶棒(MS)卡系列介面。該I/O裝置4可與該裝置介面控制器2電性連接，或整合於該裝置介面控制器2內。
參閱圖1、圖2與圖3，對應上述通訊協定系統的較佳實施例，本發明用於I/O裝置的通訊協定方法的較佳實施例包含由該協定處理單元1執行的一上層處理程序，以及由該裝置介面控制器2執行的一底層處理程序。該上層處理程序包括步驟71與75；該底層處理程序包括步驟72~74及76~77。
在步驟71中，該資料寫入模組11透過該檔案存取單元3，將該I/O資料組寫入該協定寫入檔案。其中，該協定處理單元1可先決定一存取模式；當該存取模式為一檔案模式時，該資料寫入模組11透過該檔案存取模組31，將該I/O資料組寫入該協定寫入檔案；當該存取模式為一邏輯位址模式時，該資料寫入模組11透過該邏輯位址存取模組32分析檔案格式架構並搜尋出屬於該協定寫入檔案的部份或全部邏輯位址，然後，將該I/O資料組寫入該協定寫入檔案的部份或全部邏輯位址。前述分析檔案格式架構並搜尋出檔案的邏輯位址的方法，係為此領域中具有通常知識者所熟知，故不在此贅述。若作業系統平台具有快取機制，則 該快取處理模組13利用該立刻寫入快取內容的方式，將該I/O資料組立刻傳送至該裝置介面控制器2，或利用該關掉快取功能的方式，將該I/O資料組立刻傳送至該裝置介面控制器2。以具有快取功能的Symbian系列作業系統平台為例，該快取處理模組13可利用特定函式(例如，J2ME中的flush函式)，將暫存於該快取的該I/O資料組立刻傳送到該裝置介面控制器2。
在步驟72中，該檔案判斷模組21判斷來自該裝置介面6的寫入資料是否屬於該協定寫入檔案的部份或全部(舉例來說，判斷來自該裝置介面6的寫入資料的位址是否屬於該協定寫入檔案的資料位址範圍內)；若是，則繼續進行步驟73的處理；否則，進行一般檔案儲存功能的處理(例如，儲存資料至已具有磁碟格式的一快閃記憶體5)；在本較佳實施例中，該裝置介面控制器2與該快閃記憶體5電性連接，並設置於一小型記憶卡(例如，SD卡系列(包括SD卡、miniSD卡、microSD卡)、MMC卡系列(包括MMC卡、RS－MMC卡、microMMC卡)，或MS卡系列(包括MS卡、MS DUO卡、MS PRO卡、MS PRO DUO卡))；但是，若該裝置介面控制器2不與該快閃記憶體5電性連接，此時，該裝置介面控制器2會產生內含該協定寫入檔案與該協定讀出檔案的虛擬磁碟格式，透過對該協定寫入檔案與該協定讀出檔案的存取也可以達成控制該I/O裝置4，或與其進行通訊的功能，並不影響本發明的運作。 在步驟73~74中，該資料解譯模組22對該寫入資料進
行解譯；若解譯出該I/O指令資料，則據以控制該I/O裝置4；若解譯出該I/O通訊資料，則據以與該I/O裝置4進行通訊。
在步驟75中，該結果讀出模組12透過該檔案存取單元3，自該協定讀出檔案讀取該I/O回應資料。當該存取模式為該檔案模式時，該結果讀出模組12透過該檔案存取模組31，自該協定讀出檔案讀取該I/O回應資料；當該存取模式為該邏輯位址存取模式時，該結果讀出模組12透過該邏輯位址存取模組32分析檔案格式架構並搜尋出屬於該協定讀出檔案的部份或全部邏輯位址，然後，自該協定讀出檔案的部份或全部邏輯位址讀取該I/O回應資料。若作業系統平台具有快取機制，則該快取處理模組13利用該避開快取的方式，或利用該關掉快取功能的方式，直接自該裝置介面控制器2讀取該I/O回應資料。在本較佳實施例中，可利用讀取大筆資料的方式、利用資料量累增的讀取方式，或者，利用位移磁區的讀取方式(即，遞增位移磁區的讀取方式，或遞減位移磁區的讀取方式)以避開快取機制。
在步驟76中，該檔案判斷模組21判斷來自該裝置介面6的讀取資料是否屬於該協定讀出檔案的部份或全部；若是，則進行步驟77的處理；否則，進行一般檔案讀取功能的處理。
在步驟77中，該結果編譯模組23將該I/O裝置4的執行結果編譯為該I/O回應資料，傳送到該裝置介面6。
歸納上述，本發明藉由作業系統平台內建的檔案及邏 輯位址存取功能(即，上述檔案存取單元3的功能)，可控制該I/O裝置4，或與其進行通訊，並得知該I/O裝置4的執行結果，以提高該I/O裝置4在跨不同作業系統平台的相容性，並且使經由小型記憶卡介面使用I/O裝置4易於普及應用，的確可以達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1‧‧‧協定處理單元
11‧‧‧資料寫入模組
12‧‧‧結果讀出模組
13‧‧‧快取處理模組
2‧‧‧裝置介面控制器
21‧‧‧檔案判斷模組
22‧‧‧資料解譯模組
23‧‧‧結果編譯模組
3‧‧‧檔案存取單元
31‧‧‧檔案存取模組
32‧‧‧邏輯位址存取模組
4‧‧‧I/O裝置
5‧‧‧快閃記憶體
6‧‧‧裝置介面
71~77‧‧‧步驟
圖1是一架構圖，說明本發明用於I/O裝置的通訊協定系統的一較佳實施例及其應用；圖2是一流程圖，說明本發明用於I/O裝置的通訊協定方法的一較佳實施例，其控制I/O裝置或與其進行通訊的相關步驟；以及圖3是一流程圖，說明本發明用於I/O裝置的通訊協定方法的該較佳實施例，於讀取I/O回應資料以得知I/O裝置執行結果的相關步驟。
71~74‧‧‧步驟

Claims (30)

  1. 一種用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，包含於一作業系統平台端執行的一上層處理程序，以及於一裝置介面控制器端執行的一底層處理程序；其中，該上層處理程序包括下列步驟：(a)將一輸入/輸出資料組寫入一協定寫入檔案，以控制至少一輸入/輸出裝置，或與其進行通訊；(b)若該作業系統平台具有快取機制，則以一立刻寫入快取內容的方式，將暫存於一快取的該輸入/輸出資料組立刻傳送至該裝置介面控制器，或以一關掉快取功能的方式，將該輸入/輸出資料組立刻傳送至該裝置介面控制器；(c)自一協定讀出檔案讀取一輸入/輸出回應資料，以得知該輸入/輸出裝置的執行結果；(d)若該作業系統平台具有快取機制，則以一避開快取的方式，或以該關掉快取功能的方式，直接自該裝置介面控制器讀取該輸入/輸出回應資料；其中，該底層處理程序包括下列步驟：(e)判斷來自一裝置介面的一寫入資料是否屬於該協定寫入檔案的部份或全部；(f)若該寫入資料屬於該協定寫入檔案的部份或全部，則對該寫入資料進行解譯，以控制該輸入/輸出裝置，或與其進行通訊；(g)判斷來自該裝置介面的一讀取資料是否屬於該 協定讀出檔案的部份或全部；及(h)若該讀取資料屬於該協定讀出檔案的部份或全部，則將該輸入/輸出裝置的執行結果編譯為該輸入/輸出回應資料。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，該上層處理程序更包含一步驟(i)，決定一存取模式，其中，該存取模式為一檔案模式，或一邏輯位址模式。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，在該步驟(a)中，當該存取模式為該檔案模式時，將該輸入/輸出資料組寫入該協定寫入檔案，當該存取模式為該邏輯位址模式時，分析檔案格式架構並搜尋出屬於該協定寫入檔案的部份或全部邏輯位址，然後，將該輸入/輸出資料組寫入該協定寫入檔案的部份或全部邏輯位址。
  4. 依據申請專利範圍第2項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，在該步驟(c)中，當該存取模式為該檔案模式時，自該協定讀出檔案讀取該輸入/輸出回應資料，當該存取模式為該邏輯位址模式時，分析檔案格式架構並搜尋出屬於該協定讀出檔案的部份或全部邏輯位址，然後，自該協定讀出檔案的部份或全部邏輯位址讀取該輸入/輸出回應資料。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，該協定寫入檔案與該協定讀出檔案 為同一檔案。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，該協定寫入檔案與該協定讀出檔案為相異檔案。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，該裝置介面為一小型記憶卡介面。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，該小型記憶卡介面為一保全數位卡系列介面、一多媒體記憶卡系列介面，或一記憶棒卡系列介面。
  9. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，該輸入/輸出資料組包括一輸入/輸出指令資料，及一輸入/輸出通訊資料其中至少一者。
  10. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，在該步驟(d)中，該避開快取的方式係利用讀取大筆資料的方式以避開快取機制。
  11. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，在該步驟(d)中，該避開快取的方式係利用位移磁區的讀取方式以避開快取機制。
  12. 依據申請專利範圍第11項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，在該步驟(d)中，該位移磁區的讀取方式為一遞增位移磁區的讀取方式，或一遞減位移磁區的讀取方式。
  13. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通 訊協定方法，其中，在該步驟(d)中，該避開快取的方式係利用資料量累增的讀取方式以避開快取機制。
  14. 依據申請專利範圍第1項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定方法，其中，該底層處理程序更包括一步驟(j)，若該裝置介面控制器不電性連接至一快閃記憶體，則產生內含該協定寫入檔案與該協定讀出檔案的一虛擬磁碟格式。
  15. 一種用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，包含：一協定處理單元，包括一資料寫入模組、一結果讀出模組，及一快取處理模組，該資料寫入模組用以將一輸入/輸出資料組寫入一協定寫入檔案，該結果讀出模組用以自一協定讀出檔案讀取一輸入/輸出回應資料，該快取處理模組以一立刻寫入快取內容的方式，將暫存於一快取的該輸入/輸出資料組立刻傳送至該裝置介面控制器，或以一關掉快取功能的方式，將該輸入/輸出資料組立刻傳送至該裝置介面控制器，該快取處理模組並以一避開快取的方式，或以該關掉快取功能的方式，直接自該裝置介面控制器讀取該輸入/輸出回應資料；及一裝置介面控制器，包括一檔案判斷模組、一資料解譯模組，及一結果編譯模組，該檔案判斷模組用以判斷來自一裝置介面的一寫入資料是否屬於該協定寫入檔案的部份或全部，若是，則該資料解譯模組用以對該寫入資料進行解譯，以控制至少一輸入/輸出裝置，或與其進行通訊，該檔案判斷模組還用以判斷來自該裝置介面 的一讀取資料是否屬於該協定讀出檔案的部份或全部，若是，則該結果編譯模組用以將該輸入/輸出裝置的執行結果編譯為該輸入/輸出回應資料。
  16. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，協定處理單元更用以決定一存取模式，其中，該存取模式為一檔案模式，或一邏輯位址模式。
  17. 依據申請專利範圍第16項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，當該存取模式為該檔案模式時，該資料寫入模組將該輸入/輸出資料組寫入該協定寫入檔案，當該存取模式為該邏輯位址模式時，該資料寫入模組分析檔案格式架構並搜尋出屬於該協定寫入檔案的部份或全部邏輯位址，然後，將該輸入/輸出資料組寫入該協定寫入檔案的部份或全部邏輯位址。
  18. 依據申請專利範圍第16項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，當該存取模式為該檔案模式時，該結果讀出模組自該協定讀出檔案讀取該輸入/輸出回應資料，當該存取模式為該邏輯位址模式時，該結果讀出模組分析檔案格式架構並搜尋出屬於該協定讀出檔案的部份或全部邏輯位址，然後，自該協定讀出檔案的部份或全部邏輯位址讀取該輸入/輸出回應資料。
  19. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該協定寫入檔案與該協定讀出檔案為同一檔案。
  20. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該協定寫入檔案與該協定讀出檔案為相異檔案。
  21. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該裝置介面為一小型記憶卡介面。
  22. 依據申請專利範圍第21項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該小型記憶卡介面為一保全數位卡系列介面、一多媒體記憶卡系列介面，或一記憶棒卡系列介面。
  23. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該裝置介面控制器係設置於一小型記憶卡。
  24. 依據申請專利範圍第23項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該小型記憶卡為一保全數位卡系列、一多媒體記憶卡系列，或一記憶棒卡系列。
  25. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該輸入/輸出資料組包括一輸入/輸出指令資料，及一輸入/輸出通訊資料其中至少一者。
  26. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該避開快取的方式為：利用讀取大筆資料的方式以避開快取機制。
  27. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該避開快取的方式為：利用位移 磁區的讀取方式以避開快取機制。
  28. 依據申請專利範圍第27項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該位移磁區的讀取方式為一遞增位移磁區的讀取方式，或一遞減位移磁區的讀取方式。
  29. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，該避開快取的方式為：利用資料量累增的讀取方式以避開快取機制。
  30. 依據申請專利範圍第15項所述之用於輸入/輸出裝置的通訊協定系統，其中，若該裝置介面控制器不電性連接至一快閃記憶體，則該裝置介面控制器會產生內含該協定寫入檔案與該協定讀出檔案的一虛擬磁碟格式。
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