[发明专利]一种USB读卡控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种USB读卡控制器。

背景技术

目前，USB读卡器正得到广泛应用，其控制芯片实现USB主机和各存储卡之间传输数据的功能。USB读卡控制芯片的常见结构是以片上微控制器MCU(Micro Control Unit)为核心，MCU执行固件程序来控制片上的其他部件。如图1所示，USB设备接口负责和USB主机之间收发数据，实现USB协议要求的主要功能。卡接口则实现存储卡的协议规定的功能和存储卡之间交换数据。片上MCU则控制这些接口，完成数据的传送过程。

USB设备接口如图2所示。串行接口引擎SIE(Serial Interface Engine)实现USB协议要求的主要功能，如：同步字段的识别、数据位填充、地址识别、数据包标识符识别、CRC校验、硬件握手等功能。USB收发器进行数据的差分转换。接收数据时，数据先存放在数据包缓冲区中，SIE对该数据进行分析处理，解包，去包头包尾，检查CRC，识别包类型、地址等信息，把与不同功能模块相关的数据送到功能模块数据缓冲区中；同时SIE给相关的功能模块发送控制命令，通知其在自己的数据缓冲区中取出数据并执行相应的操作。发送数据时，SIE对各功能模块要求发送的数据进行打包，产生CRC校验码和包头，再通过UTMI总线送到收发器发送出去。

卡接口控制模块要能够识别连接的存储卡类型，采用相应的数据格式来收发数据，对其读写并校验数据，并通知MCU处理异常和错误。

当USB主机尝试通过发送命令启动一个数据传输时，一个批传输过程就开始了。读卡芯片作为一个USB设备，接收到这个USB命令后，对该封包进行检查、译码，根据解析出的命令类型及其参数，对存储卡进行读写，读写操作正常完成或出错退出后，然后通过数据包给USB主机返回该命令执行的状态。

通常片上MCU有两种：一种通用微控制器，在其基础上扩展了USB功能。通用微控制器易于进行开发；另一种是有特定指令集的微控制器，具有专门为USB应用优化的指令集，实现USB通信非常方便。

但是，由于MCU需要有完整的取指、译码及执行电路，还需要配置相应的程序存储器和数据存储器，其实现规模相对较大。另外MCU通过执行指令序列和中断响应来进行过程的控制，对外部事件进行处理时，耗费时间也比较长。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种USB读卡控制器。采用本发明减小了USB读卡控制器的电路规模，并且提高了数据的传输速率。

本发明的技术解决方案是：一种USB读卡控制器，包括：数据缓冲区管理模块、实现设备的端点层的USB设备接口模块、对存储卡操作流程进行控制的存储卡接口模块、对数据进行读写控制的数据读写控制模块。

在USB读卡控制器接入USB主机时，所述USB设备接口模块利用端点层中的设备配置端点完成USB主机对读卡控制器的配置；所述存储卡接口模块完成对存储卡的初始化和配置；

在进行数据读写操作时，所述USB设备接口模块利用端点层中数据读写端点接收USB主机输入的命令，并发送给数据读写控制模块；所述数据读写控制模块根据接收的命令进行操作或对数据缓冲区管理模块、USB设备接口模块和存储卡接口模块进行控制完成USB主机对存储卡的读写。

所述USB设备接口模块包括：设备配置状态和数据传输状态；所述存储卡接口模块包括：卡检测状态、初始化状态、识别状态和数据读写状态；所述数据读写控制模块包括：收命令状态、解析命令状态、传送数据块状态和返回执行结果状态。

在USB读卡控制器接入USB主机时，USB设备接口模块进入设备配置状态，利用所述设备配置端点接受USB主机对USB读卡控制器的识别，实现USB主机对USB读卡控制器的配置；数据读写控制模块进入收命令状态；

当存储卡接入时，存储卡接口模块从卡检测状态转入初始化状态然后转入识别状态，完成对存储卡工作模式的设定；

当USB主机通过USB读卡控制器对存储卡进行数据读写时，所述数据读写控制模块在收命令状态完成对命令的接收后，转入命令解析状态；在命令解析状状态中，根据对命令的解析结果，进入传送数据块状态，使USB设备接口模块进入数据传输状态，使存储卡接口模块进入数据读写状态，由USB设备接口模块和存储卡接口模块完成对数据的读写操作，或者，根据对命令的解析结果进入返回执行结果状态；所述数据读写控制模块在完成传送数据块状态后转入返回执行结果状态，由执行结果状态返回收命令状态。

本发明与现有技术相比具有如下优点：