卡与主装置转让专利
申请号 : CN200580013132.7
文献号 : CN1947130B
文献日 : 2010-09-29
发明人 : 藤本曜久
申请人 : 株式会社东芝
摘要 :
本发明涉及卡与主装置，其中主装置(2)从一个卡(1)读出信息，并在卡中写入信息。该主装置可提供一该电源电压，该电压或者属于第一电压范围或小于第一电压范围的第二电压范围，并向卡发出电压区分命令(CMDV)。电压区分命令包含电压范围区分部分(VOLS)、差错检测部分(ED)、及检验模式部分(CPS)。电压范围区分部分包含指示电源电压属于哪个范围即第一范围还是第二范围的信息。差错检测部分具有配置的模式，以允许接收电压区分命令的卡检测电压区分命令的差错。检验模式部分检验事先设置的模式。
权利要求 :
1.一种主装置，配置为从卡读和向卡写信息，并提供属于第一电压范围或低于第一电压范围的第二电压范围的供电电压，该主装置配置为向卡发出电压识别命令，该命令包含电压范围识别部分、差错检测部分及检验模式部分，其中电压范围识别部分包括指示供电电压属于第一电压范围和第二电压范围中的哪一个的信息，差错检测部分具有一种模式，其配置为使得已收到电压识别命令的卡能够检测电压识别命令的差错，以及检验模式部分具有预置的模式。
2.根据权利要求1的主装置，其特征在于
主装置接收对电压识别命令的响应，
该响应包括电压范围识别部分、差错检测部分和检验模式部分，差错检测部分具有一种模式，其配置为使得已收到来自卡的响应的主装置能够检测响应中的差错，当电压识别命令的电压范围识别部分和响应的电压范围识别部分具有相同的模式，并且使用差错检测部分和检验模式中的至少一个确认响应有效时，主装置发出下一个命令。
3.根据权利要求1的主装置，其特征在于，当主装置没有收到对电压识别命令的响应时，主装置提供属于第一电压范围的电压。
4.根据权利要求1的主装置，其特征在于
该主装置发出初始化命令，其包括指令卡初始化卡所具有的存储器的信息，以及该主装置根据主装置是否收到对电压识别命令的响应而改变初始化命令定义。
5.根据权利要求4的主装置，其特征在于，当主装置收到电压识别命令的响应时，初始化命令包括指示主装置仅支持小容量或主装置既支持小容量又支持大容量的信息。
6.根据权利要求4的主装置，其特征在于
初始化命令包括第一操作电压识别部分或第二操作电压识别部分，第一操作电压识别部分包括第一比特，其对应于第一宽度电压，以及第二操作电压识别部分包括第二比特，其对应于小于第一宽度电压的第二宽度电压。
7.一种卡，其特征在于包括存储信息的存储器及控制存储器的控制器，该卡只能在处于第一电压范围内的电压操作，或在处于第一电压范围内的电压和处于低于第一电压范围的第二电压范围内的电压操作，并且该卡配置为确认电压识别命令，该命令包括电压范围识别部分、差错检测部分及检验模式部分，其中卡响应电压识别命令发出包括电压范围识别部分、差错检测部分和检验模式部分的响应，当卡能在识别命令规定的电压范围内操作时，响应的电压范围识别部分与电压识别命令的电压范围识别部分具有相同的模式，响应的差错检测部分的模式配置为，能够使已收到响应的装置检测响应中的差错，以及响应的检验模式部分与电压识别命令的检验模式部分具有相同的模式。
8.根据权利要求7的卡，其特征在于
当卡接收电压识别命令后接收初始化命令并且卡具有小容量时，卡发出指示卡的初始化完成的响应，以及当卡接收指示主装置只支持小容量的初始化命令并且卡具有大容量时，初始化被取消。
9.根据权利要求7的卡，其特征在于
当卡接收电压识别命令后接收指示主装置既支持小容量又支持大容量的初始化命令时，当卡具有小容量时，卡发出指示使用小容量初始化完成的响应，或者当卡具有大容量时，卡发出指示使用大容量初始化完成的响应。
10.根据权利要求7的卡，其特征在于
当卡不接收电压识别命令而接收初始化命令以及卡具有小容量时，卡发出指示卡的初始化完成的响应，以及当卡不接收电压识别命令而接收初始化命令以及卡具有大容量时，初始化被取消。
11.一种主装置能访问的卡，其特征在于：所述卡包括存储信息的存储器和控制所述存储器的控制器，通过提供处于电压范围内的电压而操作，
配置为响应电压识别命令的接收而发出指示卡的操作电压属于所述电压范围的第一响应，所述第一响应至少包括检验模式部分和电压范围识别部分，并且响应的电压范围识别部分形成为与电压识别命令的电压范围识别部分具有相同的比特模式，响应的检验模式形成为与电压识别命令的检验模式具有相同的比特模式，配置为确认指示主装置支持大容量和小容量中之一或两者的初始化命令，以及配置为初始化完成后发出指示卡支持小容量或大容量的第二响应。
12.根据权利要求11的卡，其特征在于：当满足没有提供电压识别命令并且卡具有大容量，以及主装置支持的容量和卡支持的容量之间不匹配中的至少一个时，卡放弃初始化。
说明书 :
技术领域
本发明涉及卡和主装置，并涉及例如存储卡和主装置的工作电压和容量的检验。
背景技术
近年来，作为一类可移动存储装置的存储卡已大量用于各种便携式电子装置，诸如个人计算机、PDA、照相机、和移动电话。PC卡和小尺寸的SD(商标)卡作为存储卡引起了很大注意。SD(商标)卡是一种具有内置的快闪存储器，卡控制器等的卡，并具体设计为满足增加的小型化，大容量和较高速度的要求。
传统上，存储卡及其主装置的工作电压为3.3V(高电压)的范围并支持从2.7V到3.6V的电压范围。已提出以较低电压操作的要求，例如1.8V(低电压)范围，换言之例如其支持1.65V到1.95V的电压范围。
此外，传统存储卡的容量不足以存储大量的数据，因而需要存储大量数据的SD(商标)卡。
传统上，存储卡及其主装置的工作电压为3.3V(高电压)的范围并支持从2.7V到3.6V的电压范围。已提出以较低电压操作的要求，例如1.8V(低电压)范围，换言之例如其支持1.65V到1.95V的电压范围。
此外，传统存储卡的容量不足以存储大量的数据，因而需要存储大量数据的SD(商标)卡。
发明内容
根据本发明的一种方式，提供了一种主装置，配置为从卡读和向卡写信息，并提供属于第一电压范围或低于第一电压范围的第二电压范围的供电电压，该主装置配置为向卡发出电压识别命令，该命令包含电压范围识别部分、差错检测部分、及检验模式部分，其中电压范围识别部分包括指示供电电压属于第一电压范围和第二电压范围中的哪一个的信息，差错检测部分具有一种模式，其配置为使得已收到电压识别命令的卡能够检测电压识别命令中的差错，且检验模式部分具有预置的模式。
根据本发明的一种方式，提供了一种卡，该卡包括存储信息的存储器及控制存储器的控制器，该卡可只处于第一电压范围内的电压操作，或可在处于第一电压范围的电压和处于低于第一电压范围的第二电压范围内的电压操作，且对该卡提供电压识别命令，该命令包括电压范围识别部分、差错检测部分、及检验模式部分，其中卡响应电压识别命令发出包括电压范围识别部分和差错检测部分或检验模式部分的响应，响应的电压范围识别部分与电压识别命令的电压范围识别部分具有相同的模式，响应的差错检测部分的模式配置为，能够使已收到响应的装置检测响应中的差错，且响应的检验模式部分与电压识别命令的检验模式有相同的模式。
根据本发明的一种方式，提供了一种卡，该卡包括存储信息的存储器及控制存储器的控制器，该卡可只处于第一电压范围内的电压操作，或可在处于第一电压范围的电压和处于低于第一电压范围的第二电压范围内的电压操作，且对该卡提供电压识别命令，该命令包括电压范围识别部分、差错检测部分、及检验模式部分，其中卡响应电压识别命令发出包括电压范围识别部分和差错检测部分或检验模式部分的响应，响应的电压范围识别部分与电压识别命令的电压范围识别部分具有相同的模式，响应的差错检测部分的模式配置为，能够使已收到响应的装置检测响应中的差错，且响应的检验模式部分与电压识别命令的检验模式有相同的模式。
附图说明
图1的图示示意表示根据本发明第一实施例的卡和主装置的主要部件。
图2的图示表示根据第一实施例的存储器卡中NAND型快闪存储器的数据排布。
图3表示在存储器初始化前夕由主装置发出的命令的一例。
图4的图示表示电压检验命令内容的主要部件。
图5的图示表示响应电压检验命令的内容的主部件。
图6是一流程图，表示在主装置操作在高电压范围的情形下检验操作电压范围的过程。
图7是主装置操作在低电压范围的情形下检验操作电压范围过程的流程图。
图8的图示示意表示根据本发明第二实施例的存储器初始化命令内容的主要部件。
图9的图示表示根据第二实施例响应存储器初始化命令的内容的主要部件。
图10是一流程图，表示根据本发明第二实施例存储器的初始化过程。
图2的图示表示根据第一实施例的存储器卡中NAND型快闪存储器的数据排布。
图3表示在存储器初始化前夕由主装置发出的命令的一例。
图4的图示表示电压检验命令内容的主要部件。
图5的图示表示响应电压检验命令的内容的主部件。
图6是一流程图，表示在主装置操作在高电压范围的情形下检验操作电压范围的过程。
图7是主装置操作在低电压范围的情形下检验操作电压范围过程的流程图。
图8的图示示意表示根据本发明第二实施例的存储器初始化命令内容的主要部件。
图9的图示表示根据第二实施例响应存储器初始化命令的内容的主要部件。
图10是一流程图，表示根据本发明第二实施例存储器的初始化过程。
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的实施例。注意，在以下说明中对实质上具有相同功能和配置的结构元件，指定相同的标号，并只在必要时提供重复的说明。
(第一实施例)
第一实施例涉及主装置和和卡支持的操作电压范围交互检验。
预期当实现以低电压操作的卡时，在市场上存在只支持高电压存在的卡(高电压卡)，支持高电压和低电压的卡(双电压卡)，及提供低电压的主装置与提供高电压的主装置。
结果是，当一同使用提供低电压的主装置(低电压主装置)和高电压卡时，则引起以下问题。当卡插入到主装置时，其被来自主装置的命令初始化。在初始化时，主装置向卡发出命令以便获取寄存器中的信息，该寄存器存储关于卡中提供的操作状态的信息。主装置可从该信息获取卡所支持的电压的信息。
当获得关于操作状态的信息时，高电压卡按主装置提供的低电压供电操作，并从操作状态寄存器输出信息，虽然其不支持低电压操作。然而，这不能保证操作状态寄存器的发送/接收的有效性，这是因为卡是按它不支持的电压操作的。因此，主装置试图初始化插入的卡，并在初始化失败的情形下，知道卡不支持低电压操作。
注意当一同使用传统的支持高电压的主装置和两电压卡时，则没有特别的问题，因为两者都能够以高电压操作。
图1图示出根据本发明第一实施例的卡和主装置的主要部件。如图1中所示，卡1包括存储器3和卡控制器4。
卡1只支持高电压操作(例如3.3V)，或既支持高电压又支持低电压(例如1.8V)操作。注意，低电压操作实际上是指，卡1和主装置2配置为支持包括1.8V的电压范围(诸如1.65V到1.95V)。类似地，高电压操作是指卡1和主装置2配置为支持包括3.3V的电压范围(诸如2.7V到3.6V)。一般来说，操作电压范围本身对于卡1和主装置2两者是相同的。在低电压范围与高电压范围之间设置一个不使用的电压区。
主装置2包括电压提供部分5、读/写部分6、及命令控制部分7。电压提供部分5以高电压或低电压电源电位Vdd操作，且电源电位Vdd和公共电位Vss提供给卡。读/写部分6从卡1读取数据，并向卡1写数据。命令控制部分7发送并接收命令并往来于卡进行响应。标号11、12、13、14和17将在第二实施例中说明。
NAND型快闪存储器可用作为存储器3。图2示出数据在NAND型快闪存储器中的排布。NAND型快闪存储器11的每一页具有2122个字节((512个字节数据存储器段+16字节冗余段)x4)，以及128页形成一个可擦除单元(256k字节+8k字节)。
此外，NAND型快闪存储器21具有一个页面缓冲器21A，用于往来于快闪存储器输入和输出数据。页面缓冲器21A的存储容量为2112字节(2048字节+64字节)。在数据写入等时，页面缓冲器21A在对应于其自身容量的1个页面单元，进行往来于快闪存储器的输入和输出数据的处理。
当NAND型快闪存储器21的存储容量例如为1吉比特时，256-k字节块(可擦除单元)的数目为512。此外，例如使用0.09μm工艺技术制造NAND型快闪存储器21。就是说，NAND型快闪存储器21的设计规则小于0.1μm。
同时，该实施例示出可擦除单元是一个256k字节块的情形，但诸如例如可擦除单元为16k字节块的构成实际使用中也是有利的。这种情形下，每一页面具有528字节(512字节数据存储器段+16字节冗余段)，以及32个页面形成一个删除单元(16k字节+0.5k字节(k是1024))。此外，NAND快闪存储器21可以是一个二进制存储器，其在一个存储单元中存储1位信息，或可以是多值存储器，其在一个存储单元中存储2位或多位信息。
以下，将参照图3到7说明使用图1中卡1和主装置2的初始化方法。初始化过程包括各种处理。首先描述由主装置2在存储器初始化前发出的命令的要点。图3示出由主装置2在存储器初始化前发出的命令的一例。注意，卡1和存储器2以操作电压操作，直到通过以下所述的存储器初始化命令从存储器2的操作状态寄存器获得信息为止。这期间，卡1必须是可通过操作电压操作的。
如图3所示，当初始化开始时，主装置2发出复位命令CMDR，使卡1中的电路复位。
然后，主装置2发出电压检验命令CMDV。该命令在本实施例中是新引进的命令。因此，传统的卡1不认识电压检验命令CMDV，而且即使其收到这一命令，它也不会向主装置2发回响应。主装置2和卡1使用电压检验命令CMDV能够检验彼此支持的操作电压(操作电压范围)。以下将详细说明交互检验方法。
然后，例如如果卡1支持从数据存储扩展的各种I/O功能，主装置2向卡1发出初始化命令CMDIO。随之，提供用于存储器1的初始化命令。将使用第二实施例说明存储器初始化。
现在将说明电压检验命令CMDV。图4示出电压检验命令CMDV内容的主要部件。如图4所示，电压检验命令CMDV具有至少一个检验模式部分CPS和电压范围识别部分VOLS。电压范围识别部分VOLS具有一个模式，其唯一示出主装置2是支持低电压操作还是支持高电压操作。
检验模式部分CPS和电压范围识别部分VOLS可能具有任何位数。然而最好满足以下的条件。即如以下所述，主装置2和卡1的操作检验电压范围识别部分VOLS的位模式是否彼此匹配检验操作电压范围。因此，检验模式部分CPS例如可以是大约8位，而电压范围识别部分VOLS例如可以是大约4位，以避免当这部分的模式由于噪声而改变时不正确的识别。命令部分CM具有用于识别这一命令的指标。
往来检验命令是否从主装置2向卡1被正确传送，电压检验命令CMDV具有差错检测代码部分ED，其使用差错代码部分ED，使用诸如CRC(循环冗余校验)差错检测代码等。卡1能够使用差错检验代码检测电压检验命令CMDV内的差错。
图5示出对电压检验命令CMDV响应内容的主要部件。如图5所示，对电压检验命令的响应至少包括检验模式部分CPA和电压范围识别部分VOLA。卡1在检验模式部分CPA中形成与电压检验命令CMDV相同的比特模式，并在电压范围识别部分VOLA中形成与电压范围识别部分VOLS相同的比特模式，以便向主装置发送一个响应。如同在电压检验命令CMDV的情形那样，该响应可具有差错检测代码部分ED。主装置2可使用差错检测代码或比较该响应与命令而确定它们是否匹配，以便检测电压检验命令CMDV的响应中的差错。
以下，将对主装置2和卡1使用电压检验命令CMDV检验彼此支持的操作电压范围的方法给出说明。该过程依赖于高电压范围操作和低电压范围操作而不同。首先将说明高电压范围操作的过程。图6是一流程图，表示当主装置2操作在高电压范围时检验操作电压范围的过程。如图6所示，在步骤ST1主装置2向卡1发出电压检验命令CMDV。
在步骤ST2，主装置2确定对电压检验命令CMDV是否有响应。如上所述，传统的卡不识别电压检验命令CMDV，因而不发出对该命令的响应。因此，主装置2确定卡1不是低电压卡，或换言之确定了按高电压操作的过程可继续进行，并进行存储器初始化过程。存储器初始化过程将在第二实施例中说明。
同时，当处于初始化下的卡1是这一实施例的卡时，卡1向主装置2发回图5所示的响应。在这一步骤，卡1首先观察电压检验命令CMDV的电压范围识别部分VOLS的比特模式。然后，卡1发回与电压范围识别部分VOLA中这一比特模式有相同比特模式的响应。
然后在步骤ST3，主装置2检验响应中的电压范围识别部分VOLA的模式，与电压检验命令CMDV中的电压范围识别部分VOLS的模式是否匹配。当这些模式匹配时，主装置2确定卡1是一个新的卡，对于此卡电压检验命令CMDV可被检验且主装置2的操作电压范围可被支持。
同时，主装置2执行CRC检验，或检验响应的比特模式匹配命令的比特模式。接下来，能够确认电压检验命令CMDV的发送和接收是可靠的。
在命令中带有差错检测代码的总线模式的情形下，响应中的差错检测代码部分ED的模式例如形成为CRC代码，以检验响应的有效性。在电压检验命令CMDV中没有差错检测代码部分ED的总线模式的情形下，命令和响应的电压范围识别部分VOLS与电压范围识别部分VOLA，以及检验模式部分CPS和CPA分别匹配，并确定响应正常。如果确定响应正常，电压检验过程结束。然后该流程转移到存储器初始化过程。这将在第二实施例中说明。
另一方面，如果电压范围识别部分VOLS与电压范围识别部分VOLA不匹配，和/或检验模式部分CPS和检验模式部分CPA不匹配，并通过差错检测代码检测出差错，则检验操作电压范围的过程结束。结果是，初始化过程停止。
图7是一流程图，表示当主装置2的操作电压处于低电压范围内时检验操作电压的过程。低电压操作与高电压操作之间的差别只依赖于以下这点。就是说，如果在步骤ST2没有来自卡1的响应，这意味着卡1不是以低电压操作。这样，初始化过程停止，以避免通过操作在低电压范围的主装置2对高电压卡初始化。
根据本发明第一实施例的卡1和主装置2，卡1和主装置2基于新提供的命令的发送/接收，能够知道彼此支持的操作电压范围。因此，通过使用卡1和主装置2都支持的操作电压范围的正常操作，能够进行接下来的初始化过程。此外，当两者都支持的操作电压范围不匹配时，主装置2可检测到这一点，并取消初始化过程。结果是，能够避免诸如在非正常状态的初始化这样的无用的过程及主装置的故障。
此外，根据第一实施例，电压检验命令CMDV具有一种检验模式，且卡1形成与对电压检验命令CMDV响应中检验模式相同的模式。比较这些检验模式能够对电压检验命令CMDV的发送和接收的可靠性提供保证。因而，即使当每一命令中没有代码差错检测部分的总线模式时，也能够在响应中检测差错。
(第二实施例)
第二实施例涉及存储器初始化方法，该方法依赖于卡中加载的存储器为大容量还是小容量。
随着能够存储大量信息的卡(大容量卡)的实现，必须新设置对应于大容量卡的格式。新格式的文件系统不同于传统的低容量格式的系统。此外，使用低容量格式的传统的主装置能够识别大容量卡的文件系统。因此，如果传统的主装置初始化大容量卡，卡上的数据就会被破坏。
根据主装置是否支持大容量，以及被初始化的卡是否支持大容量，可以有以下四种组合。
(1)传统的主装置(其不支持大容量)+小容量卡
(2)传统的主装置+大容量卡
(3)大容量支持主装置(也支持小容量)+小容量卡
(4)大容量支持主装置+大容量卡。
希望主装置和/或卡检测采用以上情形哪一个并据此作出响应。
如图1所示，根据本发明第二实施例的卡11加载有小容量或大容量存储器13，以及卡控制器14。主装置12包括命令控制部分17。命令控制部分17配置为支持所述第二实施例的存储器初始化命令，以及小容量卡和大容量卡以及第一实施例命令控制部分7的功能。
存储器初始化命令的内容取决于第一实施例流程图中过程到达哪里而不同。如果操作电压范围检验的结果确定过程已到达图6中的A，则主装置12具有发出电压检验命令CMDV的功能，并于是非传统格式，或换言之，其支持大容量。此外，在被初始化的卡为小容量卡的情形下，以上的情形(3)适用。这种情形下，主装置12发出传统的存储器初始化命令。卡1的卡控制器14接收传统存储器初始化命令，以便把存储器初始化为符合先有技术的模式。
另一方面，如果过程到达图6或图7中的B，则主装置12使用以下所示的新的初始化命令进行存储器初始化。图8示出根据本发明第二实施例新的存储器初始化命令内容的主要部件。如图8所示，存储器初始化命令包括第一电压识别部分V1S、第二电压识别部分V2S、容量识别部分HCS、以及占用通知部分BS。第二电压识别部分V2S可省略，且只定义第一电压识别部分V1S。
第一电压识别部分V1S例如通过多比特配置，且每一个比特对应于特定的电压宽度(诸如0.1V)。由第一电压识别部分V1S支持的电压范围与第一实施例的高电压操作范围相同。表示当前在主装置12所施加的电压的比特设置为“1”。
第二电压识别部分V2S可按1比特配置。其还可以由多比特形成。如果主装置12采用低电压范围的电压，则设置该比特。当第二电压识别部分V2S通过多比特配置时，第二电压识别部分V2S中每一比特覆盖的电压宽度可小于第一电压识别部分V1S的宽度，且例如可以为0.05V单位。这样，即使主装置和卡的操作电压在未来进一步降低，主装置也能够更详细地表示其自身的操作电压。第二电压识别部分V2S支持的电压范围与第一实施例的低电压范围相同。
在由第一电压识别部分V1S覆盖的电压范围和由第二电压识别部分V2S覆盖的电压范围之间，提供了一个中间电压范围部分VM。主装置12不支持对应于中间电压范围部分VM的电压范围，且因而中间电压范围部分VM中的所有比特都不显示“1”。
提供中间电压范围部分VM获得了以下的优点。卡控制器14具有电压调节器，以便卡11能够对应于两个操作电压范围。该电压调节器确定来自主装置12的供电电压是高电压还是低电压，并改变向卡11的操作电压的供电电压。这时，如果两个操作电压范围是连续的，电压调节器发现难以确定基本上处于两个操作电压范围中间的电压。其结果，操作缓慢进行。未来避免这种情形，提供了一种不使用的区域，以帮助电压调节器易于确定供电电压范围。
容量识别部分HCS具有一种模式，其指示主装置12是只支持小容量还是既支持小容量又支持大容量。占用通知部分BS在响应中设置为0或1，并在命令中不变(例如0)。新的存储器初始化命令可具有由CRC代码等构成的差错检测部分ED。
图9示出根据第二实施例的存储器初始化命令的响应内容的主要部件。如图9所示，存储器初始化命令的响应内容的每一部件具有与命令相同的格式，并包括第一电压识别部分V1A、第二电压识别部分V2A、容量识别部分HCA、及占用通知信号BA。
第一电压识别部分V1A具有与命令中的第一电压识别部分V1S相同的比特数，且对应于卡11本身支持的操作电压的所有比特例如可以是“1”。
类似地，第二电压识别部分V2A具有与命令中的第一电压识别部分V2S相同的比特数。对应于卡11本身支持的操作电压的所有比特例如可以是“1”。
容量识别部分HCA指示卡11是小容量卡还是大容量卡。占用通知部分BS在存储器初始化期间形成一种比特模式，该比特模式指示这一事实。
以下将参照图10说明存储器初始化的方法。图10是一流程图，表示根据本发明第二实施例的存储器初始化过程。图10示出图6和7中A和B随后的部分。为了发出存储器新的初始化命令，至少卡11和主装置12两者都必须支持发出电压检验命令CMDV。此外，当卡11为大容量卡时，必须发出新的存储器初始化命令。
如图10所示，在步骤ST11，主装置12发出图8所示的新的存储器初始化命令。如果主装置12支持大容量卡，则这一命令的容量识别部分HCS设置为一种比特模式，其指示主装置12支持大容量卡。
注意，当主装置是传统类型时，不发出根据本实施例的电压检验命令CMDV和存储器初始化命令(新的存储器初始化命令)。除此之外，当被初始化的卡为对应于以上(1)的小容量卡时，借助于传统的初始化命令，卡11按与先有技术兼容的模式被初始化(包括卡11发回响应的操作)。
当主装置是传统类型，且被初始化的卡11是对应于以上(2)的大容量卡时，没有收到电压检验命令CMDV的卡11不完成由存储器初始化命令指令的初始化，以便删除初始化过程。然后该主装置基于时间限制检验检测到初始化不能进行。这使得能够防止大容量卡错误地按小容量卡初始化。
然后在步骤STR12，主装置12确定对新的存储器初始化命令的响应是否存在。当没有收到响应时，认为发生差错并结束处理。当收到响应时，主装置12在步骤ST13检验响应中的占用通知部分BA的比特模式。主装置12不断发出存储器初始化命令，直到存储器初始化结束，且比特模式指示存储器初始化已结束(步骤ST14)。存储器13的初始化一旦开始，卡只发送回响应并忽略存储器初始化命令参数中已设置的内容。主装置12检验存储器13被初始化的时间限制。
当存储器13的初始化完成时，在步骤ST15主装置12检验容量识别部分HCA的比特模式。当初始化结束时，检验容量识别部分HCA起作用。如果被初始化的卡11是新的卡且为小容量的卡，则显示HCA＝0，这对应于以上的情形(3)。结果是，主装置12知道卡已作为小容量卡被初始化。如果是大容量卡，则显示HCA＝1，这对应于以上的情形(4)。结果是，主装置12知道卡已作为大容量卡被初始化。然后该过程转移到一个附加过程(例如卡11的ID获取)。
在根据本发明第二实施例的主装置12和卡11中，存储器初始化命令和响应包括对于小容量卡或大容量卡的支持信息和识别信息。主装置12和卡11使用其检验通信中使用的主装置是否支持大容量。高容量卡11只在主装置12和卡11两者都支持高容量时才被初始化。小容量卡只在主装置12和卡11两者都支持小容量时才被初始化。而且，因为支持大容量的主装置12必须也支持小容量，当小容量主装置试图初始化大容量卡11时，初始化过程被取消。因而，即使新的或老的主装置与新的或老的卡一同使用，也能够防止操作中的差错。
此外，对于业内专业人员可能出现在本发明范围内的各种修改和调整，并且这被理解为这些修改和调整包含在本发明的范围内。
工业应用
根据本发明，能够提供卡和主装置，其中能够交互检验操作电压和容量。
(第一实施例)
第一实施例涉及主装置和和卡支持的操作电压范围交互检验。
预期当实现以低电压操作的卡时，在市场上存在只支持高电压存在的卡(高电压卡)，支持高电压和低电压的卡(双电压卡)，及提供低电压的主装置与提供高电压的主装置。
结果是，当一同使用提供低电压的主装置(低电压主装置)和高电压卡时，则引起以下问题。当卡插入到主装置时，其被来自主装置的命令初始化。在初始化时，主装置向卡发出命令以便获取寄存器中的信息，该寄存器存储关于卡中提供的操作状态的信息。主装置可从该信息获取卡所支持的电压的信息。
当获得关于操作状态的信息时，高电压卡按主装置提供的低电压供电操作，并从操作状态寄存器输出信息，虽然其不支持低电压操作。然而，这不能保证操作状态寄存器的发送/接收的有效性，这是因为卡是按它不支持的电压操作的。因此，主装置试图初始化插入的卡，并在初始化失败的情形下，知道卡不支持低电压操作。
注意当一同使用传统的支持高电压的主装置和两电压卡时，则没有特别的问题，因为两者都能够以高电压操作。
图1图示出根据本发明第一实施例的卡和主装置的主要部件。如图1中所示，卡1包括存储器3和卡控制器4。
卡1只支持高电压操作(例如3.3V)，或既支持高电压又支持低电压(例如1.8V)操作。注意，低电压操作实际上是指，卡1和主装置2配置为支持包括1.8V的电压范围(诸如1.65V到1.95V)。类似地，高电压操作是指卡1和主装置2配置为支持包括3.3V的电压范围(诸如2.7V到3.6V)。一般来说，操作电压范围本身对于卡1和主装置2两者是相同的。在低电压范围与高电压范围之间设置一个不使用的电压区。
主装置2包括电压提供部分5、读/写部分6、及命令控制部分7。电压提供部分5以高电压或低电压电源电位Vdd操作，且电源电位Vdd和公共电位Vss提供给卡。读/写部分6从卡1读取数据，并向卡1写数据。命令控制部分7发送并接收命令并往来于卡进行响应。标号11、12、13、14和17将在第二实施例中说明。
NAND型快闪存储器可用作为存储器3。图2示出数据在NAND型快闪存储器中的排布。NAND型快闪存储器11的每一页具有2122个字节((512个字节数据存储器段+16字节冗余段)x4)，以及128页形成一个可擦除单元(256k字节+8k字节)。
此外，NAND型快闪存储器21具有一个页面缓冲器21A，用于往来于快闪存储器输入和输出数据。页面缓冲器21A的存储容量为2112字节(2048字节+64字节)。在数据写入等时，页面缓冲器21A在对应于其自身容量的1个页面单元，进行往来于快闪存储器的输入和输出数据的处理。
当NAND型快闪存储器21的存储容量例如为1吉比特时，256-k字节块(可擦除单元)的数目为512。此外，例如使用0.09μm工艺技术制造NAND型快闪存储器21。就是说，NAND型快闪存储器21的设计规则小于0.1μm。
同时，该实施例示出可擦除单元是一个256k字节块的情形，但诸如例如可擦除单元为16k字节块的构成实际使用中也是有利的。这种情形下，每一页面具有528字节(512字节数据存储器段+16字节冗余段)，以及32个页面形成一个删除单元(16k字节+0.5k字节(k是1024))。此外，NAND快闪存储器21可以是一个二进制存储器，其在一个存储单元中存储1位信息，或可以是多值存储器，其在一个存储单元中存储2位或多位信息。
以下，将参照图3到7说明使用图1中卡1和主装置2的初始化方法。初始化过程包括各种处理。首先描述由主装置2在存储器初始化前发出的命令的要点。图3示出由主装置2在存储器初始化前发出的命令的一例。注意，卡1和存储器2以操作电压操作，直到通过以下所述的存储器初始化命令从存储器2的操作状态寄存器获得信息为止。这期间，卡1必须是可通过操作电压操作的。
如图3所示，当初始化开始时，主装置2发出复位命令CMDR，使卡1中的电路复位。
然后，主装置2发出电压检验命令CMDV。该命令在本实施例中是新引进的命令。因此，传统的卡1不认识电压检验命令CMDV，而且即使其收到这一命令，它也不会向主装置2发回响应。主装置2和卡1使用电压检验命令CMDV能够检验彼此支持的操作电压(操作电压范围)。以下将详细说明交互检验方法。
然后，例如如果卡1支持从数据存储扩展的各种I/O功能，主装置2向卡1发出初始化命令CMDIO。随之，提供用于存储器1的初始化命令。将使用第二实施例说明存储器初始化。
现在将说明电压检验命令CMDV。图4示出电压检验命令CMDV内容的主要部件。如图4所示，电压检验命令CMDV具有至少一个检验模式部分CPS和电压范围识别部分VOLS。电压范围识别部分VOLS具有一个模式，其唯一示出主装置2是支持低电压操作还是支持高电压操作。
检验模式部分CPS和电压范围识别部分VOLS可能具有任何位数。然而最好满足以下的条件。即如以下所述，主装置2和卡1的操作检验电压范围识别部分VOLS的位模式是否彼此匹配检验操作电压范围。因此，检验模式部分CPS例如可以是大约8位，而电压范围识别部分VOLS例如可以是大约4位，以避免当这部分的模式由于噪声而改变时不正确的识别。命令部分CM具有用于识别这一命令的指标。
往来检验命令是否从主装置2向卡1被正确传送，电压检验命令CMDV具有差错检测代码部分ED，其使用差错代码部分ED，使用诸如CRC(循环冗余校验)差错检测代码等。卡1能够使用差错检验代码检测电压检验命令CMDV内的差错。
图5示出对电压检验命令CMDV响应内容的主要部件。如图5所示，对电压检验命令的响应至少包括检验模式部分CPA和电压范围识别部分VOLA。卡1在检验模式部分CPA中形成与电压检验命令CMDV相同的比特模式，并在电压范围识别部分VOLA中形成与电压范围识别部分VOLS相同的比特模式，以便向主装置发送一个响应。如同在电压检验命令CMDV的情形那样，该响应可具有差错检测代码部分ED。主装置2可使用差错检测代码或比较该响应与命令而确定它们是否匹配，以便检测电压检验命令CMDV的响应中的差错。
以下，将对主装置2和卡1使用电压检验命令CMDV检验彼此支持的操作电压范围的方法给出说明。该过程依赖于高电压范围操作和低电压范围操作而不同。首先将说明高电压范围操作的过程。图6是一流程图，表示当主装置2操作在高电压范围时检验操作电压范围的过程。如图6所示，在步骤ST1主装置2向卡1发出电压检验命令CMDV。
在步骤ST2，主装置2确定对电压检验命令CMDV是否有响应。如上所述，传统的卡不识别电压检验命令CMDV，因而不发出对该命令的响应。因此，主装置2确定卡1不是低电压卡，或换言之确定了按高电压操作的过程可继续进行，并进行存储器初始化过程。存储器初始化过程将在第二实施例中说明。
同时，当处于初始化下的卡1是这一实施例的卡时，卡1向主装置2发回图5所示的响应。在这一步骤，卡1首先观察电压检验命令CMDV的电压范围识别部分VOLS的比特模式。然后，卡1发回与电压范围识别部分VOLA中这一比特模式有相同比特模式的响应。
然后在步骤ST3，主装置2检验响应中的电压范围识别部分VOLA的模式，与电压检验命令CMDV中的电压范围识别部分VOLS的模式是否匹配。当这些模式匹配时，主装置2确定卡1是一个新的卡，对于此卡电压检验命令CMDV可被检验且主装置2的操作电压范围可被支持。
同时，主装置2执行CRC检验，或检验响应的比特模式匹配命令的比特模式。接下来，能够确认电压检验命令CMDV的发送和接收是可靠的。
在命令中带有差错检测代码的总线模式的情形下，响应中的差错检测代码部分ED的模式例如形成为CRC代码，以检验响应的有效性。在电压检验命令CMDV中没有差错检测代码部分ED的总线模式的情形下，命令和响应的电压范围识别部分VOLS与电压范围识别部分VOLA，以及检验模式部分CPS和CPA分别匹配，并确定响应正常。如果确定响应正常，电压检验过程结束。然后该流程转移到存储器初始化过程。这将在第二实施例中说明。
另一方面，如果电压范围识别部分VOLS与电压范围识别部分VOLA不匹配，和/或检验模式部分CPS和检验模式部分CPA不匹配，并通过差错检测代码检测出差错，则检验操作电压范围的过程结束。结果是，初始化过程停止。
图7是一流程图，表示当主装置2的操作电压处于低电压范围内时检验操作电压的过程。低电压操作与高电压操作之间的差别只依赖于以下这点。就是说，如果在步骤ST2没有来自卡1的响应，这意味着卡1不是以低电压操作。这样，初始化过程停止，以避免通过操作在低电压范围的主装置2对高电压卡初始化。
根据本发明第一实施例的卡1和主装置2，卡1和主装置2基于新提供的命令的发送/接收，能够知道彼此支持的操作电压范围。因此，通过使用卡1和主装置2都支持的操作电压范围的正常操作，能够进行接下来的初始化过程。此外，当两者都支持的操作电压范围不匹配时，主装置2可检测到这一点，并取消初始化过程。结果是，能够避免诸如在非正常状态的初始化这样的无用的过程及主装置的故障。
此外，根据第一实施例，电压检验命令CMDV具有一种检验模式，且卡1形成与对电压检验命令CMDV响应中检验模式相同的模式。比较这些检验模式能够对电压检验命令CMDV的发送和接收的可靠性提供保证。因而，即使当每一命令中没有代码差错检测部分的总线模式时，也能够在响应中检测差错。
(第二实施例)
第二实施例涉及存储器初始化方法，该方法依赖于卡中加载的存储器为大容量还是小容量。
随着能够存储大量信息的卡(大容量卡)的实现，必须新设置对应于大容量卡的格式。新格式的文件系统不同于传统的低容量格式的系统。此外，使用低容量格式的传统的主装置能够识别大容量卡的文件系统。因此，如果传统的主装置初始化大容量卡，卡上的数据就会被破坏。
根据主装置是否支持大容量，以及被初始化的卡是否支持大容量，可以有以下四种组合。
(1)传统的主装置(其不支持大容量)+小容量卡
(2)传统的主装置+大容量卡
(3)大容量支持主装置(也支持小容量)+小容量卡
(4)大容量支持主装置+大容量卡。
希望主装置和/或卡检测采用以上情形哪一个并据此作出响应。
如图1所示，根据本发明第二实施例的卡11加载有小容量或大容量存储器13，以及卡控制器14。主装置12包括命令控制部分17。命令控制部分17配置为支持所述第二实施例的存储器初始化命令，以及小容量卡和大容量卡以及第一实施例命令控制部分7的功能。
存储器初始化命令的内容取决于第一实施例流程图中过程到达哪里而不同。如果操作电压范围检验的结果确定过程已到达图6中的A，则主装置12具有发出电压检验命令CMDV的功能，并于是非传统格式，或换言之，其支持大容量。此外，在被初始化的卡为小容量卡的情形下，以上的情形(3)适用。这种情形下，主装置12发出传统的存储器初始化命令。卡1的卡控制器14接收传统存储器初始化命令，以便把存储器初始化为符合先有技术的模式。
另一方面，如果过程到达图6或图7中的B，则主装置12使用以下所示的新的初始化命令进行存储器初始化。图8示出根据本发明第二实施例新的存储器初始化命令内容的主要部件。如图8所示，存储器初始化命令包括第一电压识别部分V1S、第二电压识别部分V2S、容量识别部分HCS、以及占用通知部分BS。第二电压识别部分V2S可省略，且只定义第一电压识别部分V1S。
第一电压识别部分V1S例如通过多比特配置，且每一个比特对应于特定的电压宽度(诸如0.1V)。由第一电压识别部分V1S支持的电压范围与第一实施例的高电压操作范围相同。表示当前在主装置12所施加的电压的比特设置为“1”。
第二电压识别部分V2S可按1比特配置。其还可以由多比特形成。如果主装置12采用低电压范围的电压，则设置该比特。当第二电压识别部分V2S通过多比特配置时，第二电压识别部分V2S中每一比特覆盖的电压宽度可小于第一电压识别部分V1S的宽度，且例如可以为0.05V单位。这样，即使主装置和卡的操作电压在未来进一步降低，主装置也能够更详细地表示其自身的操作电压。第二电压识别部分V2S支持的电压范围与第一实施例的低电压范围相同。
在由第一电压识别部分V1S覆盖的电压范围和由第二电压识别部分V2S覆盖的电压范围之间，提供了一个中间电压范围部分VM。主装置12不支持对应于中间电压范围部分VM的电压范围，且因而中间电压范围部分VM中的所有比特都不显示“1”。
提供中间电压范围部分VM获得了以下的优点。卡控制器14具有电压调节器，以便卡11能够对应于两个操作电压范围。该电压调节器确定来自主装置12的供电电压是高电压还是低电压，并改变向卡11的操作电压的供电电压。这时，如果两个操作电压范围是连续的，电压调节器发现难以确定基本上处于两个操作电压范围中间的电压。其结果，操作缓慢进行。未来避免这种情形，提供了一种不使用的区域，以帮助电压调节器易于确定供电电压范围。
容量识别部分HCS具有一种模式，其指示主装置12是只支持小容量还是既支持小容量又支持大容量。占用通知部分BS在响应中设置为0或1，并在命令中不变(例如0)。新的存储器初始化命令可具有由CRC代码等构成的差错检测部分ED。
图9示出根据第二实施例的存储器初始化命令的响应内容的主要部件。如图9所示，存储器初始化命令的响应内容的每一部件具有与命令相同的格式，并包括第一电压识别部分V1A、第二电压识别部分V2A、容量识别部分HCA、及占用通知信号BA。
第一电压识别部分V1A具有与命令中的第一电压识别部分V1S相同的比特数，且对应于卡11本身支持的操作电压的所有比特例如可以是“1”。
类似地，第二电压识别部分V2A具有与命令中的第一电压识别部分V2S相同的比特数。对应于卡11本身支持的操作电压的所有比特例如可以是“1”。
容量识别部分HCA指示卡11是小容量卡还是大容量卡。占用通知部分BS在存储器初始化期间形成一种比特模式，该比特模式指示这一事实。
以下将参照图10说明存储器初始化的方法。图10是一流程图，表示根据本发明第二实施例的存储器初始化过程。图10示出图6和7中A和B随后的部分。为了发出存储器新的初始化命令，至少卡11和主装置12两者都必须支持发出电压检验命令CMDV。此外，当卡11为大容量卡时，必须发出新的存储器初始化命令。
如图10所示，在步骤ST11，主装置12发出图8所示的新的存储器初始化命令。如果主装置12支持大容量卡，则这一命令的容量识别部分HCS设置为一种比特模式，其指示主装置12支持大容量卡。
注意，当主装置是传统类型时，不发出根据本实施例的电压检验命令CMDV和存储器初始化命令(新的存储器初始化命令)。除此之外，当被初始化的卡为对应于以上(1)的小容量卡时，借助于传统的初始化命令，卡11按与先有技术兼容的模式被初始化(包括卡11发回响应的操作)。
当主装置是传统类型，且被初始化的卡11是对应于以上(2)的大容量卡时，没有收到电压检验命令CMDV的卡11不完成由存储器初始化命令指令的初始化，以便删除初始化过程。然后该主装置基于时间限制检验检测到初始化不能进行。这使得能够防止大容量卡错误地按小容量卡初始化。
然后在步骤STR12，主装置12确定对新的存储器初始化命令的响应是否存在。当没有收到响应时，认为发生差错并结束处理。当收到响应时，主装置12在步骤ST13检验响应中的占用通知部分BA的比特模式。主装置12不断发出存储器初始化命令，直到存储器初始化结束，且比特模式指示存储器初始化已结束(步骤ST14)。存储器13的初始化一旦开始，卡只发送回响应并忽略存储器初始化命令参数中已设置的内容。主装置12检验存储器13被初始化的时间限制。
当存储器13的初始化完成时，在步骤ST15主装置12检验容量识别部分HCA的比特模式。当初始化结束时，检验容量识别部分HCA起作用。如果被初始化的卡11是新的卡且为小容量的卡，则显示HCA＝0，这对应于以上的情形(3)。结果是，主装置12知道卡已作为小容量卡被初始化。如果是大容量卡，则显示HCA＝1，这对应于以上的情形(4)。结果是，主装置12知道卡已作为大容量卡被初始化。然后该过程转移到一个附加过程(例如卡11的ID获取)。
在根据本发明第二实施例的主装置12和卡11中，存储器初始化命令和响应包括对于小容量卡或大容量卡的支持信息和识别信息。主装置12和卡11使用其检验通信中使用的主装置是否支持大容量。高容量卡11只在主装置12和卡11两者都支持高容量时才被初始化。小容量卡只在主装置12和卡11两者都支持小容量时才被初始化。而且，因为支持大容量的主装置12必须也支持小容量，当小容量主装置试图初始化大容量卡11时，初始化过程被取消。因而，即使新的或老的主装置与新的或老的卡一同使用，也能够防止操作中的差错。
此外，对于业内专业人员可能出现在本发明范围内的各种修改和调整，并且这被理解为这些修改和调整包含在本发明的范围内。
工业应用
根据本发明，能够提供卡和主装置，其中能够交互检验操作电压和容量。