Un dispositivo (46) de memoria relámpago USB para conexión a un canal de comunicaciones (48) definido USB,

cuyo dispositivo (46) de memoria relámpago comprende:

(a) al menos un módulo (58) de memoria relámpago;

(b) un conectador USB (52) destinado a conectarse a un canal de comunicaciones (48) definido USB y a enviar y recibir paquetes definidos USB a través del canal de comunicaciones (48) definido USB; y

(c) un controlador USB (56) configurado para interconectarse con un anfitrión (44) a través del conectador USB (52) y destinado a llevar a cabo al menos una de entre lecturas y grabaciones en dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago, de acuerdo con los paquetes definidos USB,

en el que el controlador USB (56) comprende:

un interpretador (72) de órdenes destinado a interpretar órdenes de lectura o de grabación recibidas como códigos de operación extraídos de paquetes de datos (20, 90, 104) definidos USB, recibidos a través del conectador USB (52), convirtiéndolas en acciones de lectura o de grabación para dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago; y caracterizado porque, además, comprende

una estructura de identificación para contener información sobre el tipo de fabricación y el tamaño de memoria de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago determinado por el controlador USB (56), en el que el controlador USB (56) está destinado, además, a utilizar la información sobre el tipo de fabricación y el tamaño de la memoria para construir una tabla de traducción de direcciones para uso por el controlador USB (56)

Arquitectura para unidad relámpago para ordenador personal basada en canal de comunicaciones serie universal.

Campo y antecedentes del invento

El presente invento se refiere a dispositivos semiconductores de memoria y, en particular, a módulos de memoria no volátiles, borrables y programables, que se conectan a una plataforma anfitrión utilizando el canal de comunicaciones USB del PC (ordenador personal).

Los módulos de memoria no volátiles borrables y programables, denominados en lo que sigue memorias relámpago o dispositivos relámpago son conocidos, en la técnica del almacenamiento de información. Los dispositivos relámpago incluyen memorias de sólo lectura eléctricamente borrables y programables (EEPROM) fabricadas con transistores con electrodo de mando flotante, del tipo relámpago y son memorias no volátiles de funcionalidad y comportamiento similares a las memorias EPORM, con la funcionalidad adicional de que permiten una operación en circuito, programable, para borrar páginas de la memoria. Un ejemplo de ejecución práctica de un dispositivo relámpago de esta clase, se ofrece en la patente norteamericana núm. 5.799.168.

Este documento describe un controlador de memoria relámpago que informa del número de chips relámpago presentes. Utilizando el modo Read ID (leer identificación) inherente en los chips relámpago (en el que una lectura de cualquier dirección devuelve uno de varios códigos fijos que identifican el tipo y el fabricante del chip), el controlador normalizado identifica dinámicamente la agrupación que está gestionando emitiendo órdenes de leer ID a direcciones ascendentes con el fin de identificar la presencia de chips en ese lugar y, de esta manera, detectar automáticamente el número de chips y la intercalación.

Los dispositivos relámpago tienen la ventaja de ser relativamente baratos y de necesitar relativamente poca potencia en comparación con los discos magnéticos de almacenamiento tradicionales. Sin embargo, en un dispositivo relámpago no es práctico grabar de nuevo sobre un área previamente grabada de la memoria sin borrar una página precedente del área. Esta limitación de los dispositivos relámpago les hace incompatibles con los programas para sistemas operativos típicos existentes, ya que no pueden grabarse datos en un área de la memoria del dispositivo relámpago en la que se han grabado datos previamente, a no ser que, primero, se borre el contenido del área.

El documento US 5404485 describe un controlador de memoria relámpago que proporciona un espacio de dirección virtual completamente re-grabable, de modo que la memoria relámpago emula una memoria de acceso aleatorio en la que el controlador actualiza una tabla de traducción de direcciones.

Corrientemente, estos dispositivos de memoria relámpago tienen una segunda limitación, consistente en que deben conectarse estáticamente a la plataforma anfitrión, o conectarse y desconectarse dinámicamente utilizando la interconexión PCMCIA (Asociación internacional de tarjetas de memoria para ordenadores personales). Ambas ejecuciones prácticas presentan inconvenientes que incluyen dificultad de uso y coste elevado.

Una ejecución práctica más útil seguiría el estándar USB, como se describe en la versión 1.1 de la especificación USB. El estándar USB le ofrece, al usuario final, un factor de forma menor y una mayor facilidad de uso, al tiempo que reduce el coste de su puesta en práctica. Este estándar se ha especificado para que constituya un estándar a nivel industrial promovido por compañías tales como Compaq Computer Corporation, Microsoft, IBM e Intel, para servir como extensión de la arquitectura de los ordenadores personales con vistas a la integración de telefonía por ordenador (CTI), el consumidor y las aplicaciones de productividad.

La "Revisión de la especificación de clase de almacenamiento masivo mediante canal de comunicaciones serie universal V 1.0", del 22 de Octubre de 1998, sugiere utilizar el USB para dispositivos de almacenamiento masivo y envolver los protocolos de almacenamiento existentes para los dispositivos de almacenamiento masivo con un paquete USB. Uno de los protocolos considerados en este documento es el de "Órdenes de bloque reducido (RBC)" que, típicamente, se utiliza para los dispositivos relámpago.

Los criterios que se aplicaron para definir la arquitectura para el estándar USB incluyen la facilidad de expansión de periféricos en un PC (ordenador personal), el bajo coste, el soporte de velocidades de transmisión de hasta 12 Mb/segundo y el soporte completo para datos, voz, audio y video comprimido, en tiempo real. Este estándar ofrece, también, flexibilidad de protocolos para transmisiones de datos isócronas en modo mixto y mensajería asíncrona, integración en tecnología de dispositivos de conveniencia y la provisión de una interconexión estándar para integración rápida en cualquier producto anfitrión dado. Además, el estándar USB representa un modelo único para conectadores de conexión y de cableado, tal que todos los detalles de las funciones eléctricas, incluyendo las terminaciones de canales de comunicaciones, están aislados del usuario final. Merced a este estándar, los dispositivos periféricos se identifican automáticamente y soportan la correspondencia automática de funciones para un controlador. Además, el estándar hace posible que todos los dispositivos periféricos puedan conectarse y reconfigurarse de forma dinámica.

Un sistema construido de acuerdo con el estándar USB se describe mediante tres áreas definidas, separadas: interconexión USB, dispositivos USB y plataforma anfitrión USB. La interconexión USB es la manera en que los dispositivos USB se conectan con la plataforma anfitrión y se comunican con ella. Los componentes y las funciones asociadas incluyen la topología del canal de comunicaciones, que es el modelo de conexión entre dispositivos USB y la plataforma anfitrión.

La interconexión USB física tiene una topología en estrella de varios niveles. Un concentrador es el centro de cada estrella. Cada segmento de conductor es una conexión de punto a punto entre la plataforma anfitrión y un concentrador o función, o un concentrador conectado a otro concentrador o función.

En términos de pila de aptitudes, las tareas USB que se ejecutan en cada capa del sistema incluyen un modelo de flujo de datos y un programa de planificación. Un modelo de flujo de datos es la manera en que los datos se mueven en el sistema por el USB entre los productores de datos y los consumidores de datos. Un programa de planificación determina el acceso a la interconexión, que está compartida. Tal programa de planificación hace posible soportar las transmisiones de datos isócronas y elimina la sobrecarga de arbitraje.

El USB es, en sí mismo, un canal de comunicaciones escrutado. El controlador anfitrión de la plataforma anfitrión inicia todas las transmisiones de datos. Todas las transacciones por el canal de comunicaciones suponen la transmisión de hasta tres paquetes. Cada transacción se inicia cuando el controlador anfitrión, sobre una base planificada, envía un paquete USB que describe el tipo y la dirección de la transacción, la dirección del dispositivo USB y el número de punto final. Este paquete se denomina "paquete testigo". El dispositivo USB al que está dirigido el paquete se selecciona por sí mismo descodificando los campos de dirección apropiados. En una transacción dada, los datos son transmitidos desde la plataforma anfitrión hasta un dispositivo o desde un dispositivo a la plataforma anfitrión. La dirección de transmisión de los datos se especifica en el paquete testigo. La fuente de la transacción envía luego un paquete de datos o indica que la fuente carece de datos para transmitir. El destino, en general, responde con un paquete de reconocimiento que indica si la transmisión tuvo éxito.

El modelo de transmisión de datos USB entre una fuente y un destino en la plataforma anfitrión y un punto final en un dispositivo, se denomina "vía". Hay dos tipos de vías: de flujo y de mensajes. Los datos de flujo carecen de estructura definida USB, mientras que los datos de mensaje la tienen. Además, las vías tienen asociaciones de anchura de banda de datos, tipo de servicio de transmisión y características de punto final, como direccionalidad y tamaños de memoria intermedia. La mayoría de las vías comienzan su existencia cuando se configura un dispositivo USB. Una vía de mensajes, la vía de control por defecto, siempre existe una vez que se ha activado un dispositivo, con el fin de proporcionar acceso a la información...

1. Un dispositivo (46) de memoria relámpago USB para conexión a un canal de comunicaciones (48) definido USB, cuyo dispositivo (46) de memoria relámpago comprende:

(a) al menos un módulo (58) de memoria relámpago;

(b) un conectador USB (52) destinado a conectarse a un canal de comunicaciones (48) definido USB y a enviar y recibir paquetes definidos USB a través del canal de comunicaciones (48) definido USB; y

(c) un controlador USB (56) configurado para interconectarse con un anfitrión (44) a través del conectador USB (52) y destinado a llevar a cabo al menos una de entre lecturas y grabaciones en dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago, de acuerdo con los paquetes definidos USB,

en el que el controlador USB (56) comprende:

un interpretador (72) de órdenes destinado a interpretar órdenes de lectura o de grabación recibidas como códigos de operación extraídos de paquetes de datos (20, 90, 104) definidos USB, recibidos a través del conectador USB (52), convirtiéndolas en acciones de lectura o de grabación para dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago; y caracterizado porque, además, comprende

una estructura de identificación para contener información sobre el tipo de fabricación y el tamaño de memoria de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago determinado por el controlador USB (56), en el que el controlador USB (56) está destinado, además, a utilizar la información sobre el tipo de fabricación y el tamaño de la memoria para construir una tabla de traducción de direcciones para uso por el controlador USB (56).

2. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador USB (56) comprende, además:

un módulo (74) de resolución de direcciones que está destinado a traducir una dirección lógica (94) de los paquetes (20, 90, 104) de datos definidos USB, en una dirección física dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago utilizando la tabla de traducción de direcciones.

3. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con la reivindicación 2, en el que si una de las órdenes es una orden de grabación para grabar datos (98) en dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago y la dirección (94) es una dirección lógica para grabar los datos (98), el módulo (74) de resolución de direcciones está configurado para resolver la dirección lógica (94) obteniendo una dirección física de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

4. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con la reivindicación 2, en el que si una de las órdenes es una orden de lectura para leer datos (114) de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago y la dirección (108) es una dirección lógica para leer los datos (114), el módulo (74) de resolución de direcciones está configurado para resolver la dirección lógica (108) obteniendo una dirección física de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

5. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además:

un gestor de datos (76) destinado a ejecutar una rutina de detección y de corrección de errores en dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

6. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además:

un gestor de estado (76) destinado a recibir los paquetes (90, 104) de datos definidos USB y a enviar paquetes de estado (100, 110) concernientes a un estado de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago, de acuerdo con los paquetes (90, 104) de datos definidos USB.

7. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el dispositivo (46) está configurado para que actúe como dispositivo de almacenamiento no volátil conectable/desconectable dinámicamente para el anfitrión (44).

8. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el controlador USB (56) está incorporado como un único circuito integrado.

9. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el controlador USB (56) está configurado para interpretar órdenes de grabación y extraer datos (98) que han de ser grabados, a partir de los paquetes (90) de datos definidos USB.

10. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el canal de comunicaciones (48) definido USB está configurado para ser conectado al anfitrión (44) y el anfitrión (44) está configurado para proporcionar órdenes al controlador USB (56) utilizando protocolo propietario.

11. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el canal de comunicaciones (48) definido USB está configurado para ser conectado al anfitrión (44) y el anfitrión (44) está configurado para proporcionar órdenes al controlador USB (56) utilizando un protocolo estándar.

12. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además un canal de comunicaciones (62) de direcciones/datos para interconectar el controlador USB (56) y dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

13. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el canal de comunicaciones (62) de direcciones/datos está configurado para transmitir direcciones y datos asociados con las acciones de leer o de grabar desde o hacia dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

14. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además una línea de control (60) para interconectar el controlador USB (56) y dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago, en el que el controlador USB (56) está configurado para utilizar la línea de control (60) a fin de controlar la potencia de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

15. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el controlador USB (56) está configurado para negociar con dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago para determinar al menos una característica de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

16. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el controlador USB (56) está configurado para notificar al anfitrión (44) de que está listo para el uso tras la negociación.

17. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la notificación incluye al menos un paquete de datos definido USB.

18. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con la reivindicación 17, en el que dicho al menos un paquete de datos definido USB de la notificación contiene información sobre el tamaño de dicha al menos una característica del citado al menos un módulo de memoria relámpago.

19. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el controlador USB (56) incluye, además:

unidades (78) de tecnología de memoria destinados, cada uno, a realizar acciones de lectura o de grabación en un tipo respectivo de módulo de memoria relámpago; y

un módulo de identificación destinado a determinar un tipo de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago y para determinar, de acuerdo con el tipo determinado, cuál de las unidades (78) de tecnología de memoria activar para llevar a cabo las acciones de lectura o grabación.

20. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el controlador USB (56) incluye una pluralidad de líneas (60) de señal de habilitación de chip para conexión a una pluralidad de módulos (58) de memoria relámpago.

21. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el conectador USB (52) está unido al controlador USB (56) mediante una interconexión (66) física/lógica en combinación.

22. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con la reivindicación 21. en el que la interconexión (66) física/lógica en combinación es parte del controlador USB (56).

23. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago comprende una pluralidad de módulos (58) de memoria relámpago.

24. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el controlador USB (56) comprende, además:

(i) una interconexión funcional destinada a recibir los paquetes definidos USB, tal que si uno de los paquetes definidos USB es un paquete testigo USB, la interconexión funcional está configurada para actuar sobre el paquete testigo; e

(ii) un extractor de paquetes conectado en serie después de la interconexión funcional y destinado a recibir los paquetes definidos USB, estando configurado el extractor de paquetes para extraer al menos las órdenes de los paquetes definidos USB;

en el que el dispositivo puede conectarse/desconectarse de manera dinámica.

25. El dispositivo (46) de memoria relámpago USB de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, que comprende:

(d) medios (66, 68) para proporcionar una funcionalidad de interconexión USB al conectador USB (52); y en el que el controlador USB (56) comprende, además:

26. Un método de tratamiento de datos ejecutado por un dispositivo (46) de memoria relámpago USB, en el que el dispositivo (46) de memoria relámpago USB incluye al menos un módulo (58) de memoria relámpago, un controlador USB (56) y un conectador USB (52), destinado a conectar dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago y el controlador USB (56) a un anfitrión (44) a través de un canal de comunicaciones (48) definido USB, cuyo método comprende:

recibir paquetes definidos USB del anfitrión (44) por el canal de comunicaciones (48) definido USB y el conectador USB (52), en el que los paquetes definidos USB incluyen uno o más paquetes de datos definidos USB (20, 90, 104);

en el controlador USB (56):

convertir la dirección lógica en una dirección física del citado al menos un módulo (58) de memoria relámpago utilizando la tabla de traducción de direcciones; y

llevar a cabo las acciones de lectura o de grabación en la dirección física del citado al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

27. El método de tratamiento de datos de acuerdo con la reivindicación 26, en el que la tabla de traducción de direcciones está configurada para convertir direcciones lógicas en un espacio de direcciones lógicas del anfitrión (44) en direcciones físicas en un espacio de direcciones físicas de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

28. El método de tratamiento de datos de acuerdo con la reivindicación 26, que comprende, además, almacenar la información sobre el tamaño de la memoria y el tipo de fabricación en una estructura de identificación del controlador USB (56).

29. El método de tratamiento de datos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, que incluye:

extraer una orden de grabación y una cantidad de datos previamente definida de dicho al menos uno de los paquetes de datos (90) definidos USB; y

grabar la cantidad de datos previamente definida en lugares que incluyen la dirección física de acuerdo con la orden de grabación.

30. El método de tratamiento de datos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, que incluye:

extraer una orden de lectura de dicho al menos uno de los paquetes de datos (104) definidos USB;

recuperar datos de lugares que incluyen la dirección física de acuerdo con la orden de lectura; y

transmitir los datos recuperados al anfitrión (44) a través del conectador USB (52) y el canal de comunicaciones (48) definido USB.

31. El método de tratamiento de datos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 30, que incluye:

en el controlador USB, ejecutar una unidad (78) de tecnología de memoria para realizar las acciones de lectura o de grabación correspondientes a la orden de lectura o de grabación sobre datos asociados con la dirección física.

32. El método de tratamiento de datos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 31, que comprende, además:

bajo el control del controlador USB (56), negociar con dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago, para determinar al menos una característica de dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

33. El método de tratamiento de datos de acuerdo con la reivindicación 32, que comprende, además:

bajo el control del controlador USB (56), notificar al anfitrión (44) después de su negociación con dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

34. El método de tratamiento de datos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 30, en el que el controlador USB (56) incluye unidades (78) de tecnología de memoria destinadas, cada una, a realizar acciones de lectura o de grabación sobre un tipo respectivo de módulo de memoria relámpago, cuyo método comprende, además, utilizar el tipo de fabricación para determinar una unidad (78) de tecnología de memoria respectiva para activar dicho al menos un módulo (58) de memoria relámpago.

35. El método de tratamiento de datos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 34, que incluye:

recibir señales eléctricas desde el anfitrión (44) a través del canal de comunicaciones (48) definido USB y el conectador USB (52), en el que las señales eléctricas son compatibles con USB; y

extraer, de las señales eléctricas, los paquetes definidos USB.