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一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法及系统

阅读：775发布：2021-02-24

IPRDB可以提供一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法及系统，所述方法如下：在所述TF卡集成有flash存储空间，并在TF卡上扩展一个协处理器；将所述flash存储空间的地址空间划分为两段：其中第二段为协处理器专用；对两段地址空间的地址进行统一编址，其中第一段地址空间配置FAT32文件表；将物理地址映射到文件地址，即将第二段地址空间的地址表写入第一段地址空间的FAT32文件表中；应用程序由写入于FAT32文件表中的第二段地址空间的地址表来访问第二段地址空间物理地址。在遵循SD存储规范下，能够变通地用于数据通信，从而可以为所有支持SD存储卡的手机扩展各种外接器件如协处理器、GPS导航模块等，同时还能保留存储功能。，下面是一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法及系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法，所述方法包括以下步骤：

A.在所述TF卡集成有flash存储空间，并在TF卡上扩展一个协处理器；

B.将所述flash存储空间的地址空间划分为两段：第一段地址空间为专门用于存储的flash地址空间，第二段地址空间为专门用于存储协处理器与应用程序进行数据通信的数据；

C.将第一段地址空间与第二段地址空间存储空间的地址进行统一编址，其中第一段地址空间配置FAT32文件表；

D.将物理地址映射到文件地址，即将第二段地址空间的地址表写入第一段地址空间的FAT32文件表中；

E.应用程序通过写入于第一段地址空间的FAT32文件表中的第二段地址空间的地址表来访问第二段地址空间物理地址，以文件界面的方式来模拟SDIO的流式通信，即模拟“写”操作与模拟“读”操作。

2.如权利要求1所述的通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法，其特征在于：所述步骤E进一步包括：E1：应用程序向第二段地址空间写入初始化过程，由此初始化协处理器；

E2：应用程序往TF卡第二段地址空间的输入缓存中写入数据；

E3：应用程序等待协处理器处理数据，协处理器将处理后数据存储于第二段地址空输出缓存；

E4：应用程序从第二段地址空间的输出缓存读取处理后的数据。

3.如权利要求2所述的通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法，其特征在于：所述方法应用于可插入所述TF卡的具有标准SD接口的中低端手机，所述应用程序为JAVA程序，JAVA程序负责网络通信、通过“写”操作将码流送入所述协处理器，通过“读”操作将解码后的RGB或PCM数据从所述协处理器读出来，最后通过J2ME回放类函数进行RGB和PCM的回放，同时控制音视频的同步。

4.如权利要求3所述的通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法，其特征在于：所述协处理器为DSP处理器，其软件存储在NAND FLASH中，所述DSP处理器通过SIP封装，将整个片上系统封装到TF卡，符合MicroSD SpecificationVersion1.0(SD卡标准和兼容性系列一)，运行时，DSP从NAND FLASH自举，将镜象加载到SDRAM后执行。

5.如权利要求3所述的通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法，其特征在于：JAVA程序网络通信过程具体如下：手机启动JAVA程序通过无线网络连接至JAVA程序提供商服务器，JAVA程序提供商服务器向手机发送音视频数据。

6.一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的系统，包括一个具有标准SD接口的移动终端，一张插入至SD接口的TF卡，其特征在于：所述TF卡上扩展有一个协处理器，所述TF卡还包括由第一段地址空间和第二段地址空间组成的flash存储空间，所述第一段地址空间和第二段地址空间为统一的地址编码，第二地址空间的地址表写入至第一段地址空间的FAT32文件表中，当移动终端运行java程序时，java程序先将待处理的数据写入第二段地址空间，经协处理器处理后，再由java程序第二段地址空间读取处理后的数据，从java程序通过写入于第一段地址空间的FAT32文件表中的第二段地址空间的地址表来访问第二段地址空间的物理地址将数据写入第二段地址空间或从第二段地址空间读出数据。

7.如权利要求6所述的通过标准SD存储接口实现IO扩展的系统，其特征在于：移动终端为中低端手机，在手机开机时，协处理器都将自动将第二段地址空间的地址表添加至第一段地址空间的FAT32文件表中。

8.如权利要求6所述的通过标准SD存储接口实现IO扩展的系统，其特征在于：所述协处理器负责音视频的解码、颜色空间转换，具有如下三种工作模式：(1)多媒体解码器，在这种工作模式下，因视频流经过手机MicroSD主控总线传输到解码器，由解码器进行音频和视频的解码，再经过MicroSD主控总线上传到手机，在这种工作模式下，整个系统除了NAND Flash外都处于正常工作状态；

(2)TF存储卡，在这种工作模式下整个系统就是一张TF卡，手机可以正常访问TF卡并进行存储读写功能，在这种模式下，SDRAM存储器及与存储卡无关的功能都处于省电睡眠模式，以降低系统功耗；

(3)待机，在这种工作模式下，除了部分功能单元工作以监视手机MicroSD主控外，整个系统处于深度睡眠模式，降低整个系统的待机功耗和漏电流。

说明书全文

技术领域

本文涉及一种扩展有协处理器的TF卡，特别涉及通过标准SD存储接口来实现实现SDIO扩展的方法及系统。

背景技术

SDIO在SD标准上定义了一种外设接口。目前，SDIO有两类主要应用——可移动和不可移动。目前的可移动设备作为Palm和Windows Mobile的扩展设备，用来增加蓝牙、照相机、GPS和802.11b功能。不可移动设备遵循相同的电气标准，但不要求符合物理标准。某些手机内包含通过SDIO连接CPU的802.11芯片。此举将“珍贵”的I/O管脚资源用于更重要的功能。
蓝牙、照相机、GPS和802.11b设备有专为它们定义的应用规范。这些应用规范与为PCI和USB设备定义的类规范很相像。它们允许任何宿主设备与任意外设“通话”，只要它们都支持应用规范。
SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。SDIO卡只需要SPI和1位SD传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支支持低速I/O能力。低速卡支持类似调制解调器、条码扫描仪和GPS接受器等应用。对“组合”卡(存储器+SDIO)而言，全速和4位操作对卡内存储器和SDIO部分都是强制要求的。
将与SD memory card同样的终端形状的卡槽利用于扩张卡的规格。把对应SDIO卡槽(插口)称为SDIO卡，扩张卡称为SDIO卡。
是为了在个人电脑和PDA等中添加功能而使用SD卡的规格，由于可以使用比PC卡形状还小的卡和插槽，向比于笔记本电脑，更多采用于小巧的PDA中。主要销售的产品有，面向PDA的PHS通讯卡和蓝牙通讯卡，无线网卡，小型数码相机等。
为了使用SDIO，必须要有对应的插槽，数码相机等memory card的专用插槽不对应SDIO卡。SDIO插槽中能够插入SD memory card来读写。
所有SD和SDIO卡都必须支持较老的SPI/MMC模式。这个模式支持慢速的四线序列接口(时钟、序列输入，序列输出，芯片选择)，兼容于序列终端接口(SPI)和许多微控制器。
使用SDIO界面的视像镜头SD插口的用途不止是插存储卡。支持SDIO接口的PDA，笔记本电脑等都可以连接象GPS接收器，Wi-Fi或蓝牙适配器，调制解调器，局域网适配器，条型码读取器，FM无线电，电视接收器，射频身份认证读取器，或者数码相机等等采用SD标准接口的设备。
目前市场上的手机，由于非智能手机在计算能力上的局限，目前移动互联网的大部分核心业务只能在高端智能手机上运行。但从全球看，手机用户中的智能手机比例大约在10％左右。从我国6亿手机用户看，智能手机用户高于全球平均，但也不超过15％，而且分布不均，很多省市的智能手机普及率尚不足10％，尤其是低端功能手机，不具备外接扩展设备的能力，但普遍带有用于扩展存储容量的TF卡接口，这种接口符合SD存储规范。与SDIO规范不同，SD存储规范不能用于IO扩展，不能用于通信，只能用于读取FLASH上的文件内容，所以无法直接用来作数据扩展。由于SD接口在设计时考虑只用于存储用，故而它的基本数据通信模式是BLOCK(基于块)的通信方式，如果要用于流式通信，需要使用SD的扩展规模SD/IO的模式。然而SD/IO只在部分高端手机上才配备，对于大多数非智能手机都不具备这个能力。这就要求必须研究如何在SD基础存储规范下实施流式通信的问题。
鉴于此，实有必要提出一种改进的技术方案来解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种方案，在不修改手机本身的硬件、软件的情况下，以外挂协处理器的方式，为市面上以中低端为主的大量存量手机，大幅度提升其计算能力。
为了解决上述问题，本发明提供一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的方法，所述方法包括以下步骤：
A.在所述TF卡集成有flash存储空间，并在TF卡上扩展一个协处理器；
B.将所述flash存储空间的地址空间划分为两段：第一段地址空间为专门用于存储的flash地址空间，第二段地址空间为专门用于存储协处理器与应用程序进行数据通信的数据；
C.将第一段地址空间与第二段地址空间存储空间的地址进行统一编址，其中第一段地址空间配置FAT32文件表；
D.将物理地址映射到文件地址，即将第二段地址空间的地址表写入第一段地址空间的FAT32文件表中；
E.应用程序通过写入于第一段地址空间的FAT32文件表中的第二段地址空间的地址表来访问第二段地址空间物理地址，以文件界面的方式来模拟流式通信，即模拟“写”操作与模拟“读”操作。
另外，本发明还提供一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的系统，包括一个具有标准SD接口的移动终端，一张插入至SD接口的TF卡，其特征在于：所述TF卡上扩展有一个协处理器，所述TF卡还包括由第一段地址空间和第二段地址空间组成的flash存储空间，所述第一段地址空间和第二段地址空间为统一的地址编码，第二地址空间的地址表写入至第一段地址空间的FAT32文件表中，当移动终端运行java程序时，java程序先将待处理的数据写入第二段地址空间，经协处理器处理后，再由java程序第二段地址空间读取处理后的数据，从java程序通过写入于第一段地址空间的FAT32文件表中的第二段地址空间的地址表来访问第二段地址空间的物理地址将数据写入第二段地址空间或从第二段地址空间读出数据。
与现有技术相比，利用大多数手机已经具有的TF卡插槽，将媒体芯片植入TF卡内部，完成非智能手机的智能化，并将规范的不具有IO通信模式的SD标准转变为TF卡内植入的芯片及程序将能够补充足够的计算能力来完成各种媒体内容的计算、重建及呈现。

附图说明

图1为本发明方法流程框图；
图2为本发明方法优选实施方式TF卡的第一段地址空间与第二段地址空间的示意图；
图3为将协处理器第二段地址空间的地址表写入第一段地址空间的FAT32文件表中的示意图；
图4为本发明优选实施方式JAVA程序与协处理器进行通信的具体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明具体实施：如图1所示，为本发明方法的流程框图
步骤S1：在所述TF卡集成有flash存储空间，并在TF卡上扩展一个协处理器；标准的TF卡具有flash(闪存)部分，只具有存储功能而不具有流式通信功能，本发明保留了标准TF卡具有flash(闪存)部分，兼容SD卡规范1.0.1，兼容物理层协议规范1.1，兼容MicroSD卡规范V1.0，支持两种通信协议：SD模式和SPI模式；另外，并在TF卡上扩展一个协处理器，该协处理器为SIP移动媒体处理器，由于主要应用于手机终端，在性能指标达到客户的需求外，系统功耗要求严格，因此SoC前期分析时，这两个指标非常关键，我们采用了如下关键技术：采用先进的半导体工艺：中芯国际(SMIC)0.13umCMOS Logic Process，1.2V内核电压，3.3VIO电压；采用高性能低功耗DSP：我们采用了芯原(VeriSilicon)第二代高性能ZSP520DSP处理器，负责音视频解码和系统控制；该DSP被国内外著名无晶圆半导体公司广泛应用于无线基带及多媒体处理领域，采用先进的封装技术；与世界一流的芯片封装大厂台湾日月光(ASE)合作，采用最先进的技术进行SIP设计封装测试；其软件存储在NAND FLASH中，符合MicroSD Specification Version1.0(SD卡标准和兼容性系列一)，运行时，DSP从NAND FLASH自举，将镜象加载到SDRAM后执行。
步骤S2：如图2所示，将所述flash存储空间的地址空间划分为两段：第一段地址空间为专门用于存储的flash地址空间，第二段地址空间为专门用于存储协处理器与应用程序进行数据通信的数据；采用存储/IO统一编址的方式来实现手机对协处理器的访问。从手机往T card方向看，SD的地址空间被划分为两段：
地址从0开始的若干FLASH地址空间。
被映射到某段物理地址的IO，IO后面是一块协处理器，手机和协处理器通过这段IO地址进行通信。
步骤S3：将第一段地址空间与第二段地址空间存储空间的地址进行统一编址，其中第一段地址空间配置FAT32文件表；
步骤S4：将物理地址映射到文件地址，即将第二段地址空间的地址表写入第一段地址空间的FAT32文件表中；如图3所示，为将协处理器第二段地址空间的地址表写入第一段地址空间的FAT32文件表中的示意图；
步骤S5：应用程序通过写入于第一段地址空间的FAT32文件表中的第二段地址空间的地址表来访问第二段地址空间物理地址，以文件界面的方式来模拟SDIO规范的流式通信，即模拟“写”操作与模拟“读”操作。如图4所示，为即模拟“写”操作与模拟“读”操作的示意图：
S51：应用程序向第二段地址空间写入初始化过程，由此初始化协处理器；
S52：应用程序往TF卡第二段地址空间的输入缓存中写入数据；
S53：应用程序等待协处理器处理数据，协处理器将处理后数据存储于第二段地址空输出缓存；
S54：应用程序从第二段地址空间的输出缓存读取处理后的数据。
以上所述方法应用于可插入所述TF卡的具有标准SD接口的中低端手机，所述应用程序为JAVA程序，JAVA程序负责网络通信、通过“写”操作将码流送入所述协处理器，通过“读”操作将解码后的RGB或PCM数据从所述协处理器读出来，最后通过J2ME回放类函数进行RGB和PCM的回放，同时控制音视频的同步。JAVA程序网络通信过程具体如下：手机启动JAVA程序通过无线网络连接至JAVA程序提供商服务器，JAVA程序提供商服务器向手机发送编码后的音视频数据，通过上述方法协处理器对编码后的音视频数据进行解压并在手机端进行播放。
本发明还提供一种通过标准SD存储接口实现IO扩展的系统，包括一个具有标准SD接口的移动终端，一张插入至SD接口的TF卡，所述TF卡上扩展有一个协处理器，所述TF卡还包括由第一段地址空间和第二段地址空间组成的flash存储空间，所述第一段地址空间和第二段地址空间为统一的地址编码，第二地址空间的地址表写入至第一段地址空间的FAT32文件表中，当移动终端运行java程序时，java程序先将待处理的数据写入第二段地址空间，经协处理器处理后，再由java程序第二段地址空间读取处理后的数据，从java程序通过写入于第一段地址空间的FAT32文件表中的第二段地址空间的地址表来访问第二段地址空间的物理地址将数据写入第二段地址空间或从第二段地址空间读出数据。
上述移动终端为中低端手机，在手机开机时，协处理器都将自动将第二段地址空间的地址表添加至第一段地址空间的FAT32文件表中。
所述协处理器负责音视频的解码、颜色空间转换，具有如下三种工作模式：
(1)多媒体解码器，在这种工作模式下，因视频流经过手机MicroSD主控总线传输到解码器，由解码器进行音频和视频的解码，再经过MicroSD主控总线上传到手机，在这种工作模式下，整个系统除了NAND Flash外都处于正常工作状态；
(2)TF存储卡，在这种工作模式下整个系统就是一张TF卡，手机可以正常访问TF卡并进行存储读写功能。在这种模式下，SDRAM存储器及与存储卡无关的功能都处于省电睡眠模式，以降低系统功耗；
(3)待机，在这种工作模式下，除了部分功能单元工作以监视手机MicroSD主控外，整个系统处于深度睡眠模式，降低整个系统的待机功耗和漏电流。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
协处理器-专利编号CN105930132A	2020-05-11	134
一种协处理器-专利编号CN102750127B	2020-05-12	473
ECC协处理器-专利编号CN102609239A	2020-05-11	938
ECC协处理器-专利编号CN102279725A	2020-05-11	344
一种协处理器-专利编号CN100489765C	2020-05-12	856
协处理器-专利编号CN105930132B	2020-05-11	591
滤波协处理器-专利编号CN1205133A	2020-05-12	983
一种协处理器-专利编号CN102750127A	2020-05-13	404
一种协处理器-专利编号CN101082859A	2020-05-13	493
模拟协处理器-专利编号CN108780492A	2020-05-13	85

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