CN1142641A - 有特殊录制格式的ic卡存储器和从中录制/重放数字语音的方法 - Google Patents

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Abstract

本文揭示了一种具有特殊的录制格式和用来从中录制/重放数字语音的方法的IC卡存储器，它包括一个用来存储IC卡存储器上的信息和格式信息的头区，一个用来存储涉及一节的信息的节属性表区，一个用来存储对应于一个已记录的数据块的一个簇索引的地址的簇索引表区，以及一个用来存储数字语音数据的数据区。

Description

有特殊录制格式的IC卡存储器和 从中录制/重放数字语音的方法
本发明的背景：
本发明涉及一个数字语音录制/重放设备中的IC卡存储器，更具体地说涉及具有特殊录制格式和从中录制/重放数字语音的方法的这样一种IC卡存储器。
至今，在磁带上录制模拟输入语音信号时从未采取过特殊的操作。因此在磁带上录制模拟语音信号致使语音质量下降或存储量减少。
如图1所示，一般的模拟录制/重放设备包括一个用来接收模拟语音信号的话筒MIC，一个用来放大录制信号的录制放大器52，一个用来接收操作信号的接键输入部分51，一个用来控制和驱动磁带的驱动控制器53，一个用来录制/重放磁带上的调制信号的录制/重放部分56，一个用来放大重放信号的重放放大器55，和一个用来重放并产生信号的扬声器SPK。
从话筒MIC接收的模拟语音信号是根据磁头的录制音频率进行调制的。调制根据输入信号的幅度决定输送到磁尖的电压。调制信号被送到磁头上并记录到正在运转的磁带上。如果一个高电压流入磁头，那么根据磁头的特点将会形成一个强磁场。磁场导致信号录制在磁带上。重放过程中，已录制在磁带上的信号被读出并根据信号幅度转换成电信号。转换后的信号被发送到一个安装好的扬声器或者耳机上，或一个外线终端上。
然而，由于模拟语音录制/重放设备具有一种把输入模拟信号发送到磁头上产生磁场的结构，因此各个输入信号是难以区分的而且输入信号上不含任何信息。所以该设备不可能应用到其它领域，例如计算机，通讯等上。而且由于录音的存储量受周围环境的影响，信号不稳定。
如果采用数字信号代替模拟信号，那么语音质量几乎不会下降，且录制和重放时几乎不会出错。此外由于可能对已录制的信息进行分类，因此数字信号具有广泛的应用。
目前IC卡存储器是作为一种新一代的录音媒体出现的。与其他录音媒体比如模拟磁带、压缩磁盘和微型磁盘等相比，IC卡存储器在便携性和数据存储量方面具有更好的性能。但是能应用的设备的开发尚不足够，因为适用的存储器件价格昂贵而且没有统一的录制格式。
因此本发明的目的即是提供一种具有恒定的录制格式的IC卡存储器和从中录制/重放数字语音的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一个IC卡存储器，它包括一个用来存储IC卡存储器上的信息和格式信息的头区，一个用来存储涉及一节的信息的节属性表区，一个用来存储对应于已记录的数据块的一个族索引的地址的族索引表区，以及一个用来存储数字语音数据的数据区。
根据本发明的另一方面，提供了一种利用IC卡存储器来录制和重放数字语音的方法，包括以下步骤：检测IC卡存储器是否已插入；通过读取坏块管理区的校验序列来检查该校验序列是否正确；如果存在已录制的校验序列内容，读取该内容和一个地址并读一个头区；如果头标志正确，载入节属性表和节索引表。
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述。
附图的简要描述
图1是一般的模拟语音录制/重放设备的框图；
图2是利用按照本发明的IC卡存储器的数字语音录制/重放设备的框图。
图3显示了可录制的存储器卡的格式。
图4显示了只能重放的存储器卡的格式。
图5是根据本发明显示录制/重放存储器卡的载入顺序的流程图。
图6是根据本发明显示重放存储器卡的载入顺序的流程图。
图7显示了存储器卡的内部结构；以及
图8显示了节属性表(CAT)与族索引表(CIT)之间的关联结构。
优选实施例的详细描述
在下面的描述中，为了更深刻地了解本发明，显示了如电路组成等的具体细节。但是，很显然对本专业的技术人员而言，没有这些具体细节本发明也可以实施。在其它情况下，为了不使本发明变得含糊，众所周知的功能或构成都不进行描述。
参见图2，显示了一个采用IC卡存储器18的数字语音录制/重放设备。IC卡存储器18存储的是数字语音数据。卡接口17检测IC卡存储器18是否和数字语音录制/重放设备有接触。如果检测到IC卡存储器18已插入，卡接口17提供电源，时钟、数据等，或者从IC卡存储器18上读取数据。控制器13控制数字语音录制/重放设备的全部操作。语音输入终端1通过话筒等接收数字语音。输入放大器2把经语音输入终端接收到的数字语音放大。模/数(A/D)转换器3使放大后的语音信号数字化。输入缓冲器4暂存的是数字化的语音信号(下文中指的是第一数字语音信号)或经卡接口17从IC卡存储器18上提供的第二数字信号。
按键输入终端5把各种指令和数据送入数字语音录制/重放设备。按键接口6使控制器13检测经按键输入终端5接收到的按键输入数据。时序发生器7检查和控制时序。ROM中存储着数据和程序。数字信号处理器14对由输入缓冲器4提供的信号进行数字处理并可以产生压缩格式或非压缩格式的输出数据。输出缓冲器12暂存由数字信号处理器14处理过的信号。数/模(D/A)转换器11把由输出缓冲器12产生的数字信号转换成模拟信号。输出放大器10对模拟转换的语音信号进行放大。语音输出终端9通过扬声器之类发出放大的语音信号。显示控制器15借助于控制器13的控制在显示装置16上显示数字语音录制/重放的过程。
符合本发明的录制格式可分类成用于录制/重放系统中的格式和用于只能重放的系统中的格式。每种格式都包含一个系统区和一个数据区。图3显示了可录制的存储器卡的格式。系统区分为一个头区，一个节属性表(CAT)区，一个族索引表(CIT)区，一个备用区和一个坏块管理区。图4显示的是只能重放的存储器卡的格式。系统区分为头区，CAT区和CIT区。不管是录制/重放系统还是只能重放系统，系统区实现的功能相同。因此，现在将以录制/重放系统的格式为基础进行描述。
整个IC卡存储器上的信息和格式在头区中列出。下表1显示的是录制/重放系统中头区的内容。只使用256个字节，其它为空字节作为保留区。
                           表  1
偏移量(字节) 名称 内容
08h(8) 格式校验码 检查已插入的IC卡存储器是否为FCAF格式“FFh，53h，41h，4Dh，53h，55h，4Eh，47h”
08h(8) 格式名 基本的IC卡存储器格式名字ASCII码为“FCAF-1.0”
10h(18) 系统ID 记录制造厂家和公司的名字，最多为16个字符的ASCII码
20h(6) 格式日期和时间 记录首次格式化IC卡存储器的日期和时间“xxh，xxh(年)，xxhxx(日)，hxxhxx(日)”“xxhxxh(时)，xxhxxh(分)，xxhxxh(秒)”只记录按年附加到1994上的值和24小时体系下的时间。
26h(1) 卡类型指示器 IC卡存储器类型。指示IC卡存储器是否可录制(2位高字节比特)00-只读，11-可录制，使用的存储器(6位低字节比特)x0-ROM，x1-SRAM，x2-EPROM，x3-EEPROM，x4-NAND闪存，x5-WOR闪存，其它值-保留。
27h(1) 每族块数   以二进制数显示一簇有多少块(目前为4096字节)
28h(4) 保留区 用“FFH”填充
2ch(4) CAT的起始块号 CAT起始的块号(等于块地址)
30h(2) CAT入口数目 格式化期间产生的CAT总数，例如128，256，512和1024之一
32h(4) CIT起始块号 CIT起始的块号(等于模块地址)
36h(3) CIT入口数目 格式化期间产生的CIT总数。一个CIT相应于一簇。
39h(11) 复制的CIT数 当一个CIT被破坏时使用的复制的CIT数目。
3Ah(4) 保留区 用“FFH”填充
3Eh(1) 已录制的节数 已录制的节的总数当前最大数目为128
3Fh(1) 数据区起始块数 数据区的大小(单位为字节)。高位字节为3，低位字节为0。模块数-(备用区+坏块管理区+头区+CAT区+CIT区)
43h(4) 数据区块总数 数据区块总数。数据区的实际大小是通过从上述数据区大小减去数据区内的坏块总数得到的
47h(2) 坏块数 数据区的最初块数(等于块地址)
49h(183) 保留区 用“FFH”填充。
           下表2显示的是只能重放系统中头区的内容。
                         表2
偏移(字节) 名称 内容
08h(8) 格式校验码 核查已插入的IC卡存储器是否为FCAF格式“FFh，53h，41h，4Dh，53h，55h，4Eh，47h”
08h(8) 格式名 基本的IC卡存储器格式名ASCII码为“FCAF-1.0”
10h(18) 系统ID 记录制造厂家和公司的名字，最多为16个字符的ASCII码。
20h(6) 格式日期和时间 记录首次格式化IC卡存储内的日期和时间。“xxh，xxh(年)，xxhxx(月)，hxxhxx(日)”“xxh，xxh(时)，xxhxxh(分)，xxhxxh(秒)”只记录按年加到1994上的值和24小时体系下的时间。
26h(1) 卡类型指示器 IC卡存储器类型指示IC卡存储器是否可录制(2位高字节比特)：00-只读，11-可录制，使用的存储器(6位低字节比特)xp-ROM，x1-SRAM，x2-EPROM，x3-EEPROM，x4-NAND闪存，x5-NUR闪存。其它值-保留。
27h(1) 每簇块数 以二进制数显示一簇含有多少个块。(目前为4096字节)
28h(4) 保留区 用“FFH”填充。
2ch(4) CAT起始块号 CAT起始的块号(等于块地址)
30h(2) CAT入口数目 格式化期间产生的CAT总数。例如128，256，512和1024之一。
32h(4) CIT起始块号 CIT起始的块号(等于块地址)。
36h(3) CIT入口数目 格式化期间产生的CIT总数。一个CIT对应一簇。
39h(1) 复制的CIT数目 当一个CIT被破坏时使用的复制的CIT数目。
3Ah(4) 保留区 用“FFH”填充
3Eh(1) 已录制的节数 已录制的节的总数。当前最大数目为128。
3Fh(1) 数据区起始块数 数据区的大小(单位为字节)高位字节为3和低位字节为0。
43h(4) 数据区的块总数 数据区的坏块总数
47h(185) 保留区 用“FFH”填充。
下表3显示的是CAT区的内容。CAT区是收集与节有关的信息的一个区。一个记录操作开始执行之后，节的内容为已录制的数据直至执行完毕。一节包含32字节，并且有128个节是可录制的。也就是说，由于32×128＝4.096(＝4K)字节，因此占满一个块。在一页中仅使用256字节，其余80字节用来记录与页有关的附加信息。
                          表  3
偏移量(字节) 名称 内容
00h(12) 节名 适合的节名。在MASK ROM中该值更为有效。
och(3) 录制日期 录制的起始日期“xxhxxh(年)，xxhxxh(月)，xxhxxh(日)”
OFh(3) 录制时间 录制的起始时间“xxhxxh(时)，xxhxxh(分)，xxhxxh(秒)”
12h(4) 节的容量 节的容量(单位为字节)
16h(6) 节的方式 已录制数据的方式。例如，语音+图像+文本+诸如此类表示各种数据的特征。从高位字节开始分别用2字节记录语音、图像、文本。
1ch(2) 保留区 用“FFM”填充。
1Eh(2) CIT起始数目 相应的节开始的CIT数目。(块和页地址)
下表4表示的是存储着涉及簇的信息的CIT区。簇是删除和管理的基本单位。一簇代表一个或多个块。每簇为2字节，表示实际数据的一个地址。换句话说，记录着已录制块所对应的一个簇索引的一个地址。除CIT地址外的专用数据如下：
FFFFh：未使用的簇
FFF5h：坏簇
FFFAh：最后的簇，以及
其他值：其余簇的地址
其中“FFFAh”记录在最后一个被录制的簇中。也就是说，在“FFFAh”出现之前读到的是连续地连接着的簇索引、簇的起始地址记录在相应的CAT的最后2字节中。
                              表  4
    xxxxh     xxxxh         .  .  .  .     xxxxh
    xxxxh     xxxxh         .  .  .  .     xxxxh
      .       .             .       .
      .       .             .       .
    xxxxh     xxxxh         .  .  .  .     xxxxh
数据区是用来记录数据的。在一页中，只有256字节记录的是纯数据，其余8字节记录的是各种控制信号和对应于每页的附加信息。页信息按如下设置：
字节7-4：保留区
字节3：指示是否是数据结束(EOD)
字节2：数据的末地址
字节1-0.：保留区
如果把上述信息与数据一起录制，那么重放期间就可以知道数据区准确的容量和末地址。数据结束(EOD)与计算机中使用的文件结束(EOF)具有几乎相同的意义。
备用区含有块数的基本值是4个块。该区预先准备好来应付头区，CAT区，CIT区和坏块管理区中的任何一个区被断定为坏块的情况，备用区的数量是在头区中指示的。备用区的起始地址是预先指定的，由此占用了4个块。即使系统中设有坏块，数据区最多也只能记录到备用区的起始地址处。因此，备用区必需是空的。如果用其中一个系统区来代替(复制)数据区，那么这个区将记录到坏块管理区中。当已经录制了相应地址和替代区上的信息并再次插入卡时，可以读取系统区。如果数据区内有坏块的话，不使用坏块。
下表5表示的是坏块管理区的内容。坏块管理区最初是和系统中的头区一并读取的。为了正确地读取数据区、包含头区的系统区，应该也读取坏块管理区。数据区中产生的坏块是在坏块管理区中进行管理的，以达到不再使用坏块。
                            表5
偏移量(字节) 名称 内容
00h(16) 校检序列 “FFh，FFh，AAh，55h，0Fh，Foh，24h，DBh，03h，OCh，30h，C0h，33h，66h，cch，99h”。
10h(2) 版本号 FCAF版本号
12h(2) 备用区数量 IC卡存储器中的备用区(块)总数
14h(8) 备用区地址 每个备用区的块地址
1ch(4) 备用区内容 每个备用区的内容(替代的系统名)
20h(2) 块数 IC卡存储器中的块的总数
22h(2) 坏块数 IC卡存储器的数据区中坏块的总数
24h 坏块地址 每个坏块的地址
在上述表5中，校验序列指示坏块管理区是否正确。如果没有正确检出校验序列，那么将坏块管理区置于备用区。校验序列是用来从备用区中搜索坏块管理区的准则。
图5显示了录制/重放存储器卡的载入顺序。如果检测到卡已插入，则通过读取坏块管理区中的校验序列核查校验序列是否正确无误(步骤5a-5d)。如果备用区中已录制了内容，则读取这些内容和一个地址并读头区(步骤5e-5g)。如果头标志(ID)是正确的，则载入CAT和CIT(步骤5h-5j)。与此同时，如果坏块管理区中的校验序列不正确，则重复地读备用区的块直到该块被判断是坏块管理区为止(步骤5k-5n)。如果头的ID错误，则在显示装置16上将显示“不可读”的消息(步骤50)。
图6显示的是正在重放的存储器卡的载入顺序。如果检测到卡已插入，则通过读头区来检查头的ID以判断它们是否正确(步骤6a和6b)。如果头的ID正确无误，则载入CAT和CIT(步骤6c和6d)。如果头的ID错误，则在显示装置16上显示“不可读”的消息(步骤6e)。
图7显示的是存储器卡的一种内部结构。一个存储器卡包含一片或多片存储器芯片。一片存储器芯片含有规定数量的块，每块含有现定数量的页。一页包含规定数量的列，每列含有一个或多个存储器单元(字节)。例如，一个存储器卡含有4片芯片，每片芯片含有512个块。每块包含16页，每页有256列(字节)。
录制/重放存储器卡由可录制/可重现的半导体存储器芯片，比如EEPROM(电子可擦除和可编程只读存储器)或快闪存储器组成。录制存储器卡包含可重现的半导体存储器芯片，比如掩模ROM。
图8显示了CIT和CAT之间的关联结构。由于CIT是数据区已记录的数据所需的重要因素，因此复制了若干个CIT以避免损坏。如果数据区发生变化，那么CIT也应修正。当重复录制和擦写时，即使出现了许多数据碎块，也可以保证任意的录制和擦写。
如前所述，由于录制格式是统一的，因此开发产品和生产市场上可买到的商品是很便利的。与其他录制媒体如模拟磁带、压缩磁盘，微型磁盘等相比这样一种IC存储器卡便携性，数据存储量等方面具有更好的性能。
尽管本文已显示和描述了本发明的一个最佳实施例所应考虑的问题，但显示要作各种屐和修改是可能的。因此，应认为本发明包括不违背所附的权利要求中陈述的本发明的原则的所有可能的实施例。

Claims (7)

1.一个IC卡存储器包含：
一个用来存储该IC卡存储器上的信息和格式信息的头区；
一个用来存储涉及一节的信息的节属性表区；
一个用来存储对应于一个已录制的数据块的一个簇索引的地址的簇索引表区；以及
一个用来存储数字语音数据的数据区。
2.一个如权利要求1中要求的IC卡存储器，还包括一个用来为上述头区，节属性表区，簇索引表表区或数据区中出现坏块的情况提供的备用区。
3.一个如权利要求1或2中要求的IC卡存储器，还包括一个用来管理上述数据区中产生的坏块的坏块管理区。
4.一个如权利要求1或2中要求的IC卡存储器，其中上述簇索引表区的起始地址存储在上述节属性表区的最后比特中。
5.一个如权利要求4中要求的IC卡存储器，其中认为上述簇索引表区的所述的起始地址指定了上述簇索引表区的一个簇索引地址，并且其中已指定的簇索引地址又指定了其他的簇索引地址。
6.一种利用IC卡存储器来录制和重放数字语音的方法，包括以下步骤：
检测上述IC卡存储器是否插入；
通过读取所述坏块管理区的校验序列核查该校验序列是否正确无误；
如果存在上述校验序列的已记录的内容，则读取这些内容和一个地址，并读头区；并
如果头标志是正确的，则载入节属性表和索引表。
7.一种如权利要求6中所要求的用来录制和重放数字语音的方法，还包括以下步骤：
如果上述坏块管理区的上述校验序列错误的话，则重复地读备用区的块，直至该块被断定是上述坏块管理区为止。
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