[发明专利]带有闪存控制器的电子数据闪存卡

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子数据闪存卡(electronic data flash card)，尤其是指一种在电子数据闪存卡内控制闪存的系统和方法。

背景技术

存储于软盘或通过网络进行传输的个人数据文件通常需要通过密码或加密编码来保证文件的安全，个人文档通过安全封装或压缩打包后进行发送。然而，在传输过程中，个人数据文件和文档很可能因为密码、加密码、全封装或安全压缩包遭到破坏而被泄露，从而导致个人信息遭到未授权的访问。

随着闪存技术的发展，闪存将逐渐取代传统的磁盘作为移动系统的存储介质，闪存较软盘或磁硬盘有显著的优点，如高G阻抗和低耗电。由于物理尺寸较小，闪存也更有利于移动系统。一般，闪存由于它的高容量和低消耗的特点已成为发展趋势。因此为了各种性能、成本、容量的需求，很多种类的闪存设备应运而生，因此，当一个仅适配一种闪存卡的移动系统使用另一种不兼容的闪存时问题就出现了。

新一代个人计算机卡技术已经发展到将闪存和兼容USB标准的架构结合起来了，得益于USB标准对于PC使用者来说更易实现和普遍，这进一步促进了闪存的发展趋势。除了代替硬盘，还将取代软盘，这是因为闪存较软盘能提供更高的存储能力和更快的访问速度。

然而，USB标准的几个特性如封帧时间、处理数据包和列举处理等要求另外的处理器资源。为更好的优化，这些部件已经应用于各种专用集成电路。

USB大容量设备的缺点是存取速度慢，USB接口的存取速度比电子集成驱动器(IDE)接口慢得多，这是因为上述的USB标准包含了例如USB管理命令以及握手包需要的附加资源。USB标准引入的Bulk-only事务协议解除了一些资源，但仅限于USB传输空闲的时候。

除了USB标准引入的限制因素外，闪存也有固有的限制因素。首先，已被编程写入的闪存扇区在被重新编程写入之前应进行擦除，其次，闪存扇区的使用寿命有限，例如，它们在报废之前只能被擦除有限次数。相应地，根据写前擦除特性存取闪存不会太快，而且随着时间推移，擦除将破坏闪存扇区。

为解决USB标准闪存的速度问题，硬件和固件利用存在的小电脑系统接口(SCSI)协议以便闪存能如近似于磁硬盘的大容量设备一样运行。在闪存设备被广泛应用为存储媒介之前，SCSI协议早已被应用于USB标准大容量设备。相应地，USB标准结合传统SCSI协议用于管理闪存。

SCSI协议的缺点是它们没有擦除命令来解决闪存的写前擦除特性。因此，擦除管理是通过主机系统进行处理的，这将占用主机资源。

一种解决办法是引入了新的USB包定义，如写闪存、读闪存和擦除闪存定义。然而，这些定义并非是一个有效的处理闪存的途径，这是因为它们引入了额外的协议，这些协议要求额外的主机处理资源。同时，它们同样无法解决扇区损耗问题。

另一种解决办法是为闪存写处理提供一个驱动程序，这些程序拥有三个不同的子程序。一般，首先读取被请求闪存地址的数据，如果该地址中已有数据写入，固件会执行一个擦除命令。此时，如果擦除命令执行正确，固件会执行一个写入请求。然而，该驱动程序利用需要额外的主机处理资源的协议。

再一种解决办法是提供一个拥有两个区域：即数据区域和冗余区域的闪存扇区格式，冗余区域包含有有助于管理扇区标记的控制数据。然而当主机系统写入扇区时，标记增加了ASIC复杂性。

上述方法和其他已知设备的缺点是包含了额外的用于处理专用协议的占用主机系统资源的和由此增加的用于管理闪存的处理时间。

因此，必须研制一种带有智能处理单元的可支持多种闪存种类的电子数据闪存卡。

同时还必须开发一个改进的用于控制闪存的系统和方法。该系统和方法能适用于USB标准，能适配ASIC硬件执行，能简单、经济、方便适配现有技术。

发明内容

本发明提供了一种包含闪存设备、指纹感应器(fingerprint sensor)、输入/输出接口电路和处理单元(processing unit)的电子数据闪存卡。该电子数据闪存卡可被主机如个人电脑、笔记本电脑或其他电子主机设备访问。由于电子数据闪存卡易于携带和耐用性好，个人数据可以加密形式存储于闪存设备中，从而使得其仅能被授权用户访问，例如，通过在卡体上设置指纹传感器来确保未授权用户无法误用该卡。

一种适配可建立通讯连接的主机访问的电子数据闪存卡，其中，电子数据闪存卡包括：

卡体；

设于卡体上的闪存设备，闪存设备包含有大量用于存储数据文件的非易失性存储单元；

一设于卡体上用于和主机建立通讯的输入输出接口电路；和