JP2002190848A - インターフェース適合化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大電流１００ｍＡの仕様のポートを有する
ＵＳＢハブに対して最大電流５００ｍＡのバスパワード
ＦＤＤを接続することができなかった。 【解決手段】 最大電流１００ｍＡの仕様のポートを有
するＵＳＢハブ２と最大電流５００ｍＡの仕様のバスパ
ワードＵＳＢ−ＦＤＤ３との間に電源アダプタ４を配置
する。電源アダプタ４はセルフパワード形式でＵＳＢ−
ＦＤＤ３に電力を供給すると共に、ホスト側にＵＳＢ−
ＦＤＤ３はセルフパワードデバイスである旨の偽りの報
告をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＵＳＢ周辺機器等
の下位装置をパソコン等の上位装置に接続するために好
適な適合化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周辺機器の接続形態を簡単にすることが
できるＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）はパソ
コンに広く使用されている。ＵＳＢインターフェースに
適合するＵＳＢ機器にはバスパワー仕様の機器とセルフ
パワー仕様の機器とがある。バスパワー仕様の機器の最
大電流は５００ｍＡに制限される。バスパワー仕様の機
器であっても、パソコンに対して複数台のＵＳＢ機器を
接続する場合には、１台のＵＳＢ機器の最大電流が１０
０ｍＡに制限される。最大１００ｍＡのローパワーデバ
イスの場合の一対の電源端子間の電圧は４．４〜５．２
５Ｖと規定され、最大５００ｍＡのハイパワーデバイス
の場合の一対の電源端子間の電圧は４．７５〜５．２５
Ｖと規定されている。一般に複数台のローパワーデバイ
スをカスケード接続して使用する場合にはＵＳＢハブ
（ＨＵＢ）が使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、複数台のロ
ーパワーデバイスを接続するためのＵＳＢハブにハイパ
ワーデバイスを接続することができない。ハイパワーデ
バイス使用するためにはハイパワーデバイス用のＵＳＢ
ハブを用意しなければならない。もし、ローパワーデバ
イス用のＵＳＢハブにハイパワーデバイスを接続するこ
とができれば好都合である。電源仕様の異なるインター
フェースの相互接続に限らず、電源以外の仕様の異なる
上位装置側インターフェースと下位装置側インターフェ
ースとを接続することができれば好都合である。

【０００４】そこで、本発明の目的は、仕様の異なるイ
ンターフェースを相互に接続するための適合化装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、第１の仕様のインター
フェースを有する上位装置に対して第２の仕様のインタ
ーフェースを有する下位装置を適合化するための装置で
あって、前記下位装置を第２の仕様で動作させるための
補助装置を設けると共に、前記下位装置が第１の仕様に
従う動作が可能である旨の偽りの通知を発行する手段を
設けたことを特徴とするインターフェース適合化装置に
係わるものである。

【０００６】なお、請求項２に示すように、前記第１の
仕様のインターフェースはローパワー仕様のＵＳＢイン
ターフェースであり、前記第２の仕様のインターフェー
スはハイパワー仕様のＵＳＢインターフェースであり、
前記補助装置は、セルフパワード用電源装置であること
が望ましい。 また、請求項３に示すように、前記
上位装置は前記第１の仕様のインターフェースに従う複
数の下位装置を接続するための複数のポートを有するＵ
ＳＢハブであり、前記適合化装置は、前記複数の下位装
置を識別するための識別情報を記憶する手段を有してい
ることが望ましい。また、請求項４に示すように、更
に、上位装置側信号端子と、上位装置側電源端子と、下
位装置側信号端子と、下位装置側電源端子と、前記下位
装置のデータ転送速度を検知する手段と、前記下位装置
のデータ転送速度を前記上位装置に知らせるために前記
上位装置側信号線をプルアップするプルアップ手段とを
有していることが望ましい。

【０００７】

【発明の効果】各請求項の発明によれば、本発明に従う
適合化装置が第１の仕様のインターフェースを有する上
位装置と第２の仕様のインターフェースを有する下位装
置との間に介在し、上位装置に対して下位装置が第１の
仕様のインターフェースに従う装置であると言う偽りの
報告をすることができる。これにより、上位装置は第１
の仕様を満足する下位装置が接続されたと判断し、上位
装置と下位装置との通信が可能となる。この結果、上位
装置及び下位装置の使用形態を増やすことができる。ま
た、請求項２の発明によれば、第１の仕様のインターフ
ェースが例えば最大１００ｍＡのようなローパワー仕様
であり、第２の仕様のインターフェースが例えば最大５
００ｍＡのようなハイパワー仕様の場合であっても、適
合化装置にハイパワー仕様に適合するセルフパワード用
電源装置を設けることによってハイパワー仕様の下位装
置を見掛上ローパスパワー仕様装置と見なして使用する
ことができる。また、請求項３の発明によれば、複数の
下位装置を使用する場合であっても、本発明に従う適合
化装置は識別情報を記憶する手段を有しているので、仕
様の異なる下位装置であるにも拘らず、第１の仕様に従
う下位装置であることを示す偽りの識別信号を上位装置
に通知し、上位装置と通信することができる。また、請
求項４の発明によれば、下位装置のデータ転送速度を上
位装置に通知することができる。

【０００８】

【実施形態】次に、本発明の一実施形態に係わるパソコ
ンに対してＵＳＢフロッピー（登録商標）ディスク装置
即ちＵＳＢ−ＦＤＤを適合化するための装置としての電
源アダプタを図１〜図３を参照して説明する。

【０００９】図１に示すコンピュータシステムは、上位
装置又はホストとしてのパソコン１と上位装置の一部と
して機能するＵＳＢハブ２と下位装置としてのＵＳＢ−
ＦＤＤ３と本発明に従う電源アダプタ４とマウス５とＵ
Ｓキーボード６とから成る。

【００１０】パソコン１の本体部７のＵＳＢコネクタ８
にはＵＳＢハブ２に接続されたＵＳＢケーブル９のコネ
クタ１０が結合されている。ＵＳＢハブ２は電源を持た
ないバスパワードハブであり、ローパワーデバイス用の
第１、第２及び第３のハブ側ポート即ちコネクタ１１、
１２、１３を有する。第１、第２及び第３のハブ側コネ
クタ１１、１２、１３は第１の仕様（ローパワー仕様）
のローパワーデバイスをカスケード接続（縦続接続）す
るように形成されており、ＵＳＢ電源端子によって４．
４〜５．２５Ｖで最大１００ｍＡを供給することができ
る。第１、第２及び第３のハブ側コネクタ１１、１２、
１３には第１、第２及び第３の周辺機器側コネクタ１
４、１５、１６が結合されている。ローパワーデバイス
であるＵＳＢマウス５及びＵＳＢキーボード６はＵＳＢ
ケーブル１７、１８によってＵＳＢハブ２に接続されて
いる。

【００１１】ＵＳＢ−ＦＤＤ３は１００ｍＡよりも大き
い最大で５００ｍＡ流すことができる第２の仕様に従う
ハイパワーデバイスである。従って、ＵＳＢ−ＦＤＤ３
をＵＳＢハブ２に直接に接続することができない。この
問題を解決するために、ＵＳＢハブ２とＵＳＢ−ＦＤＤ
３との間に本発明に従う適合化装置として電源アダプタ
４が接続されている。電源アダプタ４は、第１、第２及
び第３の端子群１９、２０、２１を有し、第１の端子群
１９はＵＳＢケーブル２２によってＵＳＢハブ２に接続
され、第２の端子群２０はＵＳＢケーブル２４によって
ＵＳＢ−ＦＤＤ３に接続され、第３の端子群２１はプラ
グ２３によって商用交流電源に接続される。

【００１２】電源アダプタ４は、パソコン１と共に上位
装置として機能するＵＳＢハブ２に対するＵＳＢ−ＦＤ
Ｄ３の接続を可能にするためのものであって、図２に示
すように制御回路２５、第１及び第２のプルアップ抵抗
２６、２７、第１及び第２のスイッチ２８、２９、ＮＯ
Ｔ回路３０、整流平滑回路３１、電圧調整回路３２、抵
抗３３、３４を有している。

【００１３】第１の端子群１９は第１及び第２の信号端
子３５、３６と、第１及び第２の電源端子３７、３８と
から成り、ＵＳＢハブ２に接続される。周知のように第
１の信号端子３５はＵＳＢインターフェースの正相信号
ラインに接続され、第２の信号端子３６はＵＳＢインタ
ーフェースの逆相信号ラインに接続される。第１の電源
端子３７は４．４〜５．２５Ｖ、最大電流１００ｍＡの
第１の仕様のＵＳＢインターフェースの電源ラインに接
続され、第２の電源端子３８はＵＳＢインターフェース
のグランド側電源ライン３８に接続される。ＵＳＢ−Ｆ
ＤＤ３は上位装置の電源を使用しないので、電源端子３
７、３８を省くこともできる。

【００１４】制御回路２５は、ＣＰＵ３９、ＲＡＭ４
０、ＲＯＭ４１とから成るマイコンを含み、ＵＳＢ−Ｆ
ＤＤ３の上位装置に対する適合化処理を実行する。この
ために制御回路２５の第１及び第２の端子４１、４２は
第１及び第２の信号端子３５、３６に接続され、第３及
び第４の端子４４、４５は第１及び第２の電源端子３
７、３８に接続されている。第５及び第６の端子４６、
４７は第３の端子群２１の第１及び第２の信号端子４
８、４９に接続されている。第２の端子群２０はＵＳＢ
−ＦＤＤ３をセルフパワー駆動するものであるので、第
１及び第２のセルフパワー用電源端子５０、５１を有
し、一方の電源端子５０は電圧調整回路３２の５Ｖ出力
端子５２に接続され、他方の電源端子５１はグランドに
接続されている。

【００１５】第３の端子群２１の端子５３、５４は交流
電源に接続される。端子５３、５４に接続された整流平
滑回路３１は交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と
平滑回路とから成る。整流平滑回路３１に接続された電
圧調整回路３２は５Ｖ出力端子５２の他に３．３Ｖ出力
端子５５を有する。

【００１６】第１のプルアップ抵抗２６は、第１のスイ
ッチ２８を介して第１の信号端子３５と３．３Ｖ出力端
子５５との間に接続されている。第２のプルアップ抵抗
２７は第２のスイッチ２９を介して第２の信号端子３６
と３．３Ｖ出力端子５５との間に接続されている。電子
スイッチから成る第１のスイッチ２８の制御端子は制御
回路２５の第７の端子５６に接続されている。電子スイ
ッチから成る第２のスイッチ２９の制御端子はＮＯＴ回
路３０を介して第７の端子５６に接続されている。第１
及び第２のスイッチ２８、２９は互いに逆に動作する。
第１のスイッチ２８がオンの時には、上位装置に対して
下位装置が第１のスピードのデバイス即ちハイスピード
デバイスであることを通知する。第２のスイッチ２９が
オンの時には、上位装置に対して下位装置が第２のスピ
ードのデバイス即ちロースピードデバイスであることを
通知する。

【００１７】

【上位装置の動作】図１のコンピュータシステムにおい
て上位装置としてのパソコン１には、例えばMicrosoft
社のWindows シリーズ等の周知のＯＳが格納されてお
り、このＯＳにはＵＳＢ機器との通信を行うためのソフ
トウエア（デバイスドライバ）が内包されている。ＵＳ
Ｂデバイスドライバは、ＵＳＢ機器の接続を確認する
と、以下の動作を行う。 （１） 例えば図２の信号端子３５、３６に接続されて
いるＵＳＢケーブルの２本の信号線のどちらがプルアッ
プされたかで、デバイスのデータ転送速度を知る。接続
された直後であるこの時点では、ＵＳＢ機器は自身の識
別番号又はアドレス（以下ＩＤと言う）を“０”として
いる。 （２） 接続されたＩＤ＝０のＵＳＢ機器に対し、未使
用のＩＤを新規に割り当てる。 （３） 新しくＩＤを付与したＵＳＢ機器に対し、その
素性を問い合わせる （コマンド）。 （４） ＵＳＢ機器は問い合わせを受けて、その素性
（ステータス情報）を次のように報告する。 （ａ） どのような種類の機器であるか。 例：キーボード、マス、ＦＤＤ、ＨＤＤ、光ディスク装
置、スキャナ、プリンタ等。 （ｂ） バスワードデバイスと、セルフパワードデバイ
スとの区別。 （ｃ） バスワードデバイスの場合は消費電流の大き
さ。 （５） 上位装置は、得られたステータス情報により、
自身が保持するＵＳＢ機器の接続構成情報と照合して、
消費電流が規格に合致しているか否かを判断し、当該Ｕ
ＳＢ機器をこの接続に加えるか否かを判断する。もし、
この時点で消費電流が規格を越えていると判断された場
合には、通信を行わない旨のコマンドを当該ＵＳＢ機器
に送信し、ＩＤ情報を破棄する。もし、図１に示されて
いるようなＵＳＢ機器の構成で、電源アダプタ４がない
状態であると、ＵＳＢ−ＦＤＤ３がバスパワードハブに
接続された時点で、ＵＳＢ規格を越える消費電流になっ
てしまう。そうなると、ホスト装置であるパソコン１
は、ＵＳＢ−ＦＤＤ３が接続されて、ＵＳＢ−ＦＤＤ３
から消費電流の報告を受けた段階で、ＵＳＢ−ＦＤＤ３
をＵＳＢバスから理論的に切断し、ＵＳＢ−ＦＤＤ３を
動作させないようにする。

【００１８】

【電源アダプタの動作】周辺機器の適合化装置としての
電源アダプタ４は、ホストとしてのパソコン１からのコ
マンドデータ、ＵＳＢ−ＦＤＤ３、即ちデバイスからの
ステータスデータを全て一旦ＲＡＭ４０上のバッファに
保持し、自らに割り当てられているＩＤであるか否かを
照合して、一致したら、動作の段階に応じて次に示す所
定の処理を行う。 （１） デバイスの接続を確認する処理。 （２） ホストパソコン１からデバイスに割り当てられ
るデバイスＩＤを認識する処理。 （３） ホストパソコン１からデバイスに対してデバイ
スの詳しい情報を聞き出す命令を認識する処理。 電源アダプタ４の制御回路２５は、上記（１）（２）
（３）の３つの処理を経てホストパソコン１に対してバ
スパワードデバイスをセルフパワードデバイスとする
「嘘の報告」を行う。

【００１９】図３は制御回路２５を等価的又は機能的に
示すものである。制御回路２５は、ＩＤ（アドレス）送
受信手段６１、ＩＤ記憶手段６２、デバイス情報検知手
段６３、デバイス情報送受信手段６４、デバイス情報記
憶手段６５、データ転送手段６６とを有する。

【００２０】アダプタ４が交流電源に接続されると、ア
ダプタ４の第２の端子群２０に例えばＵＳＢ−ＦＤＤ３
等のデバイスが接続されているか否かをチェックする。
このチェックは、例えばデバイス情報検知手段６３に含
まれている電圧比較コンパレータによって行う。即ち、
デバイスが接続されているか否かによって制御回路２５
の端子４６、４７の電位が変化する。ＵＳＢ−ＦＤＤ３
は第１のスピード（ハイスピード）デバイスの時には端
子４６をプルアップし、第２のスピード（ロースピー
ド）デバイスの時には端子４７をプルアップする。従っ
て、デバイス情報検知手段６３によって端子４６、４７
の電位を検知することによってデバイスの接続とデバイ
スのデータ転送速度仕様との両方を検知することができ
る。この検知でデバイスが接続されていないことが検知
されたら、そのまま何もせずに待機する。ハイスピード
（第１の速度）のデバイスが接続されたことが検知され
ると、端子５６の制御信号によって第１のスイッチ２８
がオン制御され、第１の信号端子３５がプルアップされ
る。ロースピード（第２の速度）のデバイスが接続され
たことが検知されると、第２のスイッチ２９がオンにな
って第２の信号端子３６がプルアップされる。なお、プ
ルアップ抵抗２６、２７は１．５ＫΩに設定され、第２
の端子群２０側に接続された抵抗３３、３４は１５ＫΩ
に設定されている。

【００２１】プルアップ用スイッチ２８、２９のいずれ
かがオンになると、ホストとしてのパソコン１は、図３
のデバイス情報検知手段６３と同様な技術によってデバ
イスの接続、デバイスのスピードを検知することができ
る。制御回路２５のＩＤ記憶手段６２にはデバイスのＩ
Ｄの初期値ＩＤ＝０が格納されている。

【００２２】アダプタ４は、パソコン１からの「ＩＤ＝
０」に対するコマンドの入来及びデバイスからの「ＩＤ
＝０」のステータスを待つ。なお、アダプタ４をホスト
としてのパソコン１に接続してからデバイスを接続する
と、デバイスが接続されていないうちはパソコン１に対
して「装置が接続されていない状態」を維持している。
具体的には、ホストに接続されている信号線のプルアッ
プ抵抗が両方とも接続されていないので、ホストはデバ
イスの存在を認識しないこととなる。

【００２３】パソコン１即ちホストが、デバイスの接続
を認識すると、パソコン１は、デバイスに対して初期化
動作を始めるべく、所定のコマンドを発行する。 （１） まず、ホストは「Setup Set Address 」コマン
ドを、「ＩＤ＝０」のデバイスに送信する。 （２） この時、アダプタ４のマイコンは「ＩＤ＝０」
のデバイスに対してＩＤが割り振られるコマンドである
ことを認識し、そのコマンドに含まれているＩＤを読み
取り、自身のＲＡＭ即ちＩＤ記憶手段６２に記憶する。
即ち、これ以降、アダプタ４のマイコンは初期値である
ＩＤ＝０に代わり、更新されたＩＤに対するコマンド及
びステータス情報にのみ感応する。 （３） マイコンは、ホストからのコマンドをそのまま
の形で下位装置へ送信する。これにより、下位装置であ
るＵＳＢ−ＦＤＤ３には、新規のＩＤが割り振られる。
ＵＳＢ−ＦＤＤ３は、ＩＤを受け取った旨を示すステー
タス情報をホスト送信する。 （４） 次に、ホストは「Get Configuration Descript
or」コマンドを発行する。マイコンはこれを受けて、Ｉ
Ｄが一致していることと、コマンドがアダプタ４の「Ge
t Configuration Descriptor」コマンドであることを認
識し、直後のデバイスからのステータス情報を待つ。 （５） デバイスからステータス情報を受信すると、マ
イコンはそのステータス情報のＩＤが一致していること
を認識し、そのステータス情報を見る。もし、そのデバ
イスがバスパワードデバイスであるなら、この部分の情
報をセルフパワードデバイスに書き換えて、ホストに報
告する。或いは、このデバイスの消費電流の情報を極端
に小さい値に書き換えて、報告することも可能である。

【００２４】上述のＩＤ＝０及びホストから割り当てら
れたＩＤ（アドレス）は図３のＩＤ記憶手段２５に格納
される。ＩＤ送受信手段６１はホストから割り当てられ
たＩＤを受信してＩＤ記憶手段６２に送る。ホストとデ
バイスとの通信はホストが指定したＩＤとデバイス側の
ＩＤとの比較に基づいて実行される。デバイス情報検知
手段６３で検知されたデバイス情報はデバイス情報記憶
手段６５に格納されると共に、ホストからのコマンドに
応じてデバイス情報送受信手段６４でホストに通知され
る。

【００２５】上述から明らかなように本実施形態は次の
効果を有する。 （１） ＵＳＢハブ２の最大１００ｍＡのポート即ちコ
ネクタ１１に対して最大電流５００ｍＡのバスパワード
デバイスであるＵＳＢ−ＦＤＤ３を接続することが可能
になる。即ち、ＵＳＢ−ＦＤＤ３が最大電流５００ｍＡ
のバスパワードデバイスであることを電流アダプタ７が
検知すると、電源アダプタ４はセルフパワードデバイス
であると言う偽りの報告、又は最大電流が１００ｍＡ以
下のデバイスであると言う偽りの報告をホストに対して
行う。この結果、ＵＳＢハブ２の最大１００ｍＡのポー
ト即ちコネクタ１１を使用して最大電流５００ｍＡのＵ
ＳＢ−ＦＤＤ３を使用することが可能になる。 （２） ホストに対してセルフパワードデバイスである
と報告すると共に、ＵＳＢ−ＦＤＤ３がハイスピードデ
バイスの場合にはプルアップスイッチ２８をオンにして
ハイスピードデバイスである旨をホストに通知するの
で、最大電流１００ｍＡの仕様のコネクタ１１を使用し
てハイスピード転送を行うことができる。

【００２６】

【変形例】本発明は上述の実施形態に限定されるもので
なく、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 下位装置をＵＳＢ−ＦＤＤ以外のデバイスにす
ることが可能である。 （２） 電源アダプタ４をＵＳＢ−ＦＤＤ３等の下位装
置と一体に構成することができる。 （３） ＵＳＢハブ２の第１、第２及び第３のコネクタ
１１、１２、１３に相当するものをパソコン１側に設け
ることもできる。 （４） 第１及び第２のインターフェース仕様を電流と
したが、この他の仕様の相違がある場合にも適合化装置
を設け、偽りの仕様報告をホストに対して行うことがで
きる。また、ＵＳＢインターフェース以外のインターフ
ェースにも適用可能である。 （５） 図２の整流平滑回路３１と電圧調整回路３２と
をアダプタとは別体に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に従うコンピュータシステム
を示すブロック図である。

【図２】図１の電源アダプタを詳しく示す回路図であ
る。

【図３】図２の制御回路を機能的に示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ パソコン ２ ＵＳＢハブ ３ ＵＳＢ−ＦＤＤ ４ 電源アダプタ ２５ 制御回路 ２８、２９ プルアップ用スイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の仕様のインターフェースを有する
   上位装置に対して第２の仕様のインターフェースを有す
   る下位装置を適合化するための装置であって、 前記下位装置を第２の仕様で動作させるための補助装置
   を設けると共に、前記下位装置が第１の仕様に従う動作
   が可能である旨の偽りの通知を発行する手段を設けたこ
   とを特徴とするインターフェース適合化装置。
2. 【請求項２】 前記第１の仕様のインターフェースはロ
   ーパワー仕様のＵＳＢインターフェースであり、前記第
   ２の仕様のインターフェースはハイパワー仕様のＵＳＢ
   インターフェースであり、前記補助装置は、セルフパワ
   ード用電源装置であることを特徴とする請求項１記載の
   適合化装置。
3. 【請求項３】 前記上位装置は前記第１の仕様のインタ
   ーフェースに従う複数の下位装置を接続するための複数
   のポートを有するＵＳＢハブであり、前記適合化装置
   は、前記複数の下位装置を識別するための識別情報を記
   憶する手段を有していることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の適合化装置。
4. 【請求項４】 更に、上位装置側信号端子と、上位装置
   側電源端子と、下位装置側信号端子と、下位装置側電源
   端子と、前記下位装置のデータ転送速度を検知する手段
   と、前記下位装置のデータ転送速度を前記上位装置に知
   らせるために前記上位装置側信号線をプルアップするプ
   ルアップ手段とを有していることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載の適合化装置。