JP2002335260A - Ｕｓｂ中継装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＵＳＢの仕様上の制約を回避し、複数のＵＳ
Ｂデバイスを一つのＵＳＢデバイスにするなど、柔軟な
システムを構成できるＵＳＢ中継装置を提供すること。 【解決手段】 ファンクション回路２とホストコントロ
ーラ回路７とＭＰＵ８とメモリ回路９とからなるＵＳＢ
中継装置を構成し、複数のＵＳＢデバイスの構成情報を
もとにして、ファンクション回路２のエンドポイントを
再構成する。

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（ユニバー
サル・シリアル・バス)を介してデータ通信を行う周辺
機器とＵＳＢホストとを接続するためのＵＳＢ中継装置
に関し、特にＵＳＢ仕様の規格の制約を緩和して柔軟な
システムを構築するための構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＵＳＢは、パソコンなどの情報機器に対
して、統一されたバスアーキテクチャであり、これに対
応した多種多様な周辺機器が接続できるなど、ユーザの
使い勝手の良さが受け入れられて、標準インターフェイ
スとして広く採用されるようになってきた。

【０００３】以下、従来の技術について、図面を用いて
説明する。まず、ＵＳＢ仕様の特徴を以下に述べる。Ｕ
ＳＢは、ホストコンピュータと同時アクセス可能な周辺
機器との間でデータ交換するためのバスである。接続さ
れた周辺機器は、上記ホストコンピュータによってスケ
ジュールされたトークン・ベースのプロトコルを介して
データ交換が行われる。

【０００４】ＵＳＢでは、ホストコンピュータや他の周
辺機器の動作中に、電源を切ることなく周辺機器の接
続，構成，使用，及び、切断動作が可能である。これ
を、ホットプラギングという。

【０００５】ＵＳＢシステムでは、ホストは一つしか存
在しない。また、ＵＳＢデバイス（周辺機器）には、Ｕ
ＳＢに対する追加の接続ポイントとなるハブと言われる
機器と、各デバイスの機能を提供するファンクションと
がある。

【０００６】ＵＳＢの物理的な相互接続は、階段(ティ
ア)状のスター型の接続形態である。図５にＵＳＢの物
理的な相互接続の概念図を示す。ハブは、それぞれのス
ターの中央に置かれる。各接続(ワイヤ)は、ＵＳＢホス
トとハブ間、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイス間、また
は、ハブとＵＳＢデバイス間で接続されるポイント・ツ
ーポイント接続の形態をとる。バス接続の分配は、ハブ
を介して分配され、一つのワイヤに複数のＵＳＢデバイ
スが接続されることはない。また、データ交換は、ＵＳ
ＢホストとＵＳＢデバイスとの間で行われ、ＵＳＢデバ
イス同士が直接データ交換をすることはない。

【０００７】また、ＵＳＢシステムでは、ＵＳＢホスト
とＵＳＢデバイスとの間に、ハブは５個まで存在するこ
とが可能である。従って、それ以上の個数のハブを介し
て接続されるＵＳＢデバイスは、ＵＳＢホストには認識
されない。

【０００８】また、ＵＳＢデバイスは、エンドポイント
という通信フローの終端を一つまたは複数持つ。ＵＳＢ
ホスト上で実行されるソフトウェアは、ＵＳＢデバイス
上の特定のエンドポイントとデータ交換を行うことにな
る。なお、規格上、一つのＵＳＢデバイスでは、最大１
６個までのエンドポイントを持つことができるようにな
っている。

【０００９】また、ＵＳＢには、４種類の転送モードが
ある。一つ目は、デバイス固有の情報などの転送や設定
を行うコントロール転送と呼ばれる転送モードである。
コントロール転送は、データの損失なしで転送ができ
る。ＵＳＢデバイスが接続されたときに、ＵＳＢの標準
の手続きに基づきＵＳＢホストがＵＳＢデバイスの識別
情報を取得して、デバイスの構成を行うためにＵＳＢデ
バイスが必ずサポートしなければならない転送モードで
ある。以下では、このコントロール転送に対応したエン
ドポイントをコントロールエンドポイントと呼ぶことに
する。

【００１０】二つ目は、比較的大量のデータを非周期的
に転送するバルク転送と呼ばれる転送モードである。バ
ルク転送は、転送上の制約が動的で、ゆるい特性を持っ
ている。以下では、このバルク転送に対応したエンドポ
イントをバルクエンドポイントと呼ぶことにする。

【００１１】三つめは、文字や座標などの人間からの入
力などのような自発的なデータ転送を行う割り込み転送
と呼ばれる転送モードである。割り込み転送は明示的な
タイミングレートは必要ないが、応答時間に制限がある
ことがある。以下では、この割り込み転送に対応したエ
ンドポイントを割り込みエンドポイントと呼ぶことにす
る。

【００１２】四つ目は、リアルタイムのストリームデー
タを扱うアイソクロノス転送と呼ばれる転送モードであ
る。これは、あらかじめ転送バンド幅と転送レーテンシ
が決められている。以下では、このアイソクロノス転送
に対応したエンドポイントをアイソクロノスエンドポイ
ントと呼ぶことにする。そして、ＵＳＢデバイスの一つ
のエンドポイントは、前記の転送モードのいずれか一つ
だけの転送モードをサポートするようになっている。

【００１３】すべてのＵＳＢデバイスは、一意のＵＳＢ
アドレスによってアクセスされる。それぞれのＵＳＢデ
バイスは、一つまたは複数のエンドポイントをサポート
しており、ＵＳＢホスト上で実行されるアプリケーショ
ンプログラムやデバイスドライバーなどのホストプログ
ラムは、これらのエンドポイントと通信し、データの交
換を行う。

【００１４】すべてのＵＳＢデバイスは、コントロール
転送を用いてＵＳＢの標準の手続きでアクセスできる特
定のエンドポイント(エンドポイント０と呼ばれる。)を
サポートしなければならない。このエンドポイント０か
ら取得されるＵＳＢデバイスの詳細情報（設定情報）に
は、全てのＵＳＢデバイスに共通する定義情報である標
準情報と、ＵＳＢデバイスの種別ごとに異なるクラス情
報と、ＵＳＢデバイスの製造者が自由に定義できるベン
ダー情報とがある。

【００１５】以下に、従来の技術におけるＵＳＢ接続の
具体例について、図４を用いて説明する。図４は、従来
のＵＳＢ接続の具体例を示す図であり、図において、１
０はＵＳＢホストとしてのパソコン（ＰＣと記す）であ
る。１１はＰＣ１０に接続する第１のバスである。１３
は第１のバス１１に接続されたハブ装置である。１４は
ハブ装置１３に接続されたモニター装置である。１５は
ハブ装置１３に接続されたキーボードである。１６はハ
ブ装置１３に接続されたプリンタである。１７はハブ装
置１３に接続されたスピーカである。

【００１６】次に、ＵＳＢデバイスとして、モニター装
置１４を例にとって、ＵＳＢを介して、ディスプレイモ
ニターの状態の取得、および設定を行うＵＳＢモニター
コントロール機能の具体例を以下に述べる。モニター装
置１４は、ＰＣ１０で実行されているホストプログラム
からディスプレイモニターの状態の取得および設定を行
うため、コントロール転送が用いられる。

【００１７】通常は、ＵＳＢデバイスの識別情報および
構成情報などの一部として扱われるため、データの通信
はエンドポイント０が用いられる。モニター装置１４が
ハブ装置１３に接続されると、ＰＣ１０に新たなＵＳＢ
デバイスが接続されたことが認識される。

【００１８】ＰＣ１０はモニター装置１４のエンドポイ
ント０を介して、ＵＳＢ標準の手続きにより、ＵＳＢデ
バイスの識別情報および構成情報などを取得する。ＰＣ
１０は取得した識別情報、および構成情報などにより、
モニター装置１４に適したホストプログラムを起動し、
ホストプログラムとモニター装置１４のエンドポイント
０間で通信を開始し、ＵＳＢ標準の手続きでディスプレ
イモニターの状態の取得および設定を行うことができ
る。

【００１９】次に、ＵＳＢデバイスとして、キーボード
１５を例にあげ、データ転送の具体例を以下に述べる。
キーボード１５は使用者からの非定期的な入力データを
ＰＣ１０に通知するため、割り込み転送が用いられる。
したがって、ＵＳＢデバイスとして、通常、デバイスの
識別情報，構成情報の受渡を行うエンドポイント０と、
使用者からの入力データをＰＣ１０に通知するための割
り込みエンドポイントの２つのエンドポイントを持つ。

【００２０】まず、キーボード１５がハブ装置１３に接
続されると、ＰＣ１０に新たなＵＳＢデバイスが接続さ
れたことが認識される。

【００２１】ＰＣ１０はエンドポイント０を介して、Ｕ
ＳＢ標準の手続きにより、ＵＳＢデバイスの識別情報お
よび構成情報などを取得する。ＰＣ１０は取得した識別
情報、および構成情報などにより、キーボード１５に適
したホストプログラムを起動し、ホストプログラムとキ
ーボード１５の各エンドポイント間で通信を開始する。
ここでは、デバイスがキーボードであるため、キーボー
ドのデバイスドライバーが起動され、ＰＣ１０の入力機
器の一つとして使用が可能になる。

【００２２】そして、キーボード１５から入力されたデ
ータは、割り込みエンドポイントからＰＣ１０へ転送さ
れ、さらにデバイスドライバーへ渡され、処理される。

【００２３】次に、ＵＳＢデバイスとして、プリンタ１
６を例にあげ、データ転送の具体例を以下に述べる。プ
リンタ１６は、比較的大容量の印刷データを転送し、途
中でデータの消失なく転送されなければならないため、
バルク転送が用いられる。従って、ＵＳＢデバイスとし
てデバイスの識別情報，構成情報の受渡を行うエンドポ
イント０と、ＰＣ１０からプリンタ１６へ出力される印
刷データを受信するバルクエンドポイントの２つのエン
ドポイントを持つことになる。

【００２４】以上のような構成において、プリンタ１６
がハブ装置１３に接続されると、ＰＣ１０に新たなＵＳ
Ｂデバイスが接続されたことが認識される。ＰＣ１０は
エンドポイント０を介して、ＵＳＢ標準の手続きによ
り、ＵＳＢデバイスの識別情報および構成情報などを取
得する。そして、ＰＣ１０は取得した識別情報および構
成情報などにより、プリンタ１６に適したホストプログ
ラムを起動し、ホストプログラムとプリンタ１６の各エ
ンドポイント間で通信を開始する。この例では、デバイ
スがプリンタであるため、印刷するためのデバイスドラ
イバーが起動され、ＰＣ１０の印刷機能の一つとして使
用が可能になる。印刷機能から出力された印刷データは
バルクエンドポイントで受信され、プリンタで印刷され
る。

【００２５】さらに次に、ＵＳＢデバイスとしてスピー
カ１７を例にあげ、データ転送の具体例を以下に述べ
る。スピーカ１７はＵＳＢデバイスとして、デバイスの
識別情報，構成情報の受渡を行うエンドポイント０と、
ＰＣ１０のサウンド機能からリアルタイムで出力される
サウンドデータを受信するアイソクロノスエンドポイン
トの２つのエンドポイントを持つ。そして、スピーカ１
７がハブ装置１３に接続されると、ＰＣ１０に新たなＵ
ＳＢデバイスが接続されたことが認識される。ＰＣ１０
はエンドポイント０を介して、ＵＳＢ標準の手続きによ
り、ＵＳＢデバイスの識別情報、および構成情報などを
取得する。ＰＣ１０は、取得した識別情報、および構成
情報などにより、スピーカ１７に適したホストプログラ
ムを起動し、ホストプログラムとスピーカ１７の各エン
ドポイント間で通信を開始する。この例ではデバイスが
スピーカ１７であるため、サウンド機能からのサウンド
データを出力するためのデバイスドライバーが起動さ
れ、ＰＣ１０のサウンド機能の一つとして使用が可能に
なる。サウンド機能から出力されたサウンドデータはＰ
Ｃ１０からリアルタイムで出力され、アイソクロノスエ
ンドポイントで受信され、スピーカ１７からサウンド出
力として再生されることになる。

【００２６】なお、上記の例では、説明のために簡単な
構成での具体例をあげたが、一つのＵＳＢデバイスでも
複数の機能を実現するために、複数のエンドポイントを
組み合わせる場合もある。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＵＳＢ中継装置
は以上のように構成されており、使い勝手の良さから標
準インターフェイスとして広く使用されているが、ＵＳ
Ｂの仕様上の制約から１つのバスに１２７までのアドレ
スが割り当てられており、１つのバスにはＵＳＢデバイ
スが１２７個までしか接続できず、ＵＳＢデバイスの接
続数に制約があるという点や、また、ＵＳＢを分岐する
にはハブ装置が必要であるが、ハブ装置を無制限に重ね
ることができない（規格では５段まで）という問題点が
あった。

【００２８】また、一つの周辺機器内で複数のＵＳＢデ
バイスを内蔵するような構成の場合には、周辺機器内で
ハブ装置を内蔵する必要があり、前記ハブ装置の使用段
数の制約から、内蔵されたＵＳＢデバイスが機能できな
くなるという場合がある。

【００２９】また、ＵＳＢデバイス間で直接データ転送
ができないため、ＵＳＢに接続された周辺機器が別の周
辺機器からのデータを必要とするような場合には、ＵＳ
Ｂとは別の接続経路が必要になるなど、ＵＳＢ制約上の
柔軟なシステムが構成できないという課題があった。

【００３０】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、ＵＳＢデバイスの接続数や接続
形式による制約を解除して柔軟なシステムを構築するこ
とのできるＵＳＢ中継装置を提供することを目的とす
る。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
るＵＳＢ中継装置は、通信フローの終端である、複数の
エンドポイントを有したファンクション回路と、上記複
数のＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）デバイス
を接続するためのホストコントローラ回路と、上記ホス
トコントローラ回路に接続された上記複数のＵＳＢデバ
イスの転送モードを取得し、上記ファンクション回路の
エンドポイントを再構成する機能を有したＵＳＢデバイ
ス管理手段と、上記ファンクション回路のエンドポイン
トから取得したデータ、または、上記ホストコントロー
ラ回路から取得したデータを一時的に記憶する記憶回路
とを備え、上記ホストコントローラ回路に接続されたＵ
ＳＢデバイスの転送モードに従い、上記ファンクション
回路のエンドポイントを再構成することにより、一つの
ＵＳＢファンクションで、上記ホストコントローラに接
続された複数のＵＳＢデバイスのデータをＵＳＢホスト
に中継するものである。

【００３２】また、本発明の請求項２にかかるＵＳＢ中
継装置は、上記請求項１記載のＵＳＢ中継装置におい
て、上記ＵＳＢデバイス管理手段は、上記ホストコント
ローラ回路に接続されたＵＳＢデバイスの転送モードが
コントロール転送である時に、上記ＵＳＢデバイスから
取得され上記記憶回路に記憶された識別情報と設定情報
とからファンクション回路の一つのエンドポイントをコ
ントロール転送モードとして再構成するものであり、定
期的に上記ＵＳＢデバイスの識別情報と設定情報とを取
得し、上記記憶回路に格納されている情報を更新する更
新手段と、上記各ＵＳＢデバイスと接続されたＵＳＢホ
ストからの要求に対して、上記記憶回路に格納されてい
る上記識別情報と設定情報とを応答する応答出力手段
と、上記ＵＳＢホストからの更新要求で上記記憶回路の
設定情報を更新し、さらに上記ホストコントローラ回路
を介して、上記ＵＳＢデバイスに設定情報を出力する設
定手段とを備え、上記ＵＳＢデバイスのコントロール転
送モードでのデータの中継を行うものである。

【００３３】また、本発明の請求項３にかかるＵＳＢ中
継装置は、上記請求項１記載のＵＳＢ中継装置におい
て、上記ＵＳＢデバイス管理手段は、上記ホストコント
ローラ回路に接続されたＵＳＢデバイスの転送モードが
割り込み転送である時に、上記ＵＳＢデバイスから取得
され上記記憶回路に記憶された識別情報と設定情報とか
らファンクション回路の一つのエンドポイントを割り込
み転送モードとして再構成するものであり、上記ＵＳＢ
デバイスから非定期的に入力されるデータを受け、該デ
ータを用いて上記記憶回路に格納されている設定情報を
更新する更新手段と、上記割り込み転送モードとして再
構成された上記ファンクション回路のエンドポイントを
介して、上記記憶装置において更新された上記ＵＳＢデ
バイスからのデータを、該ＵＳＢデバイスと接続された
ＵＳＢホストに割り込み転送モードで送信する送信手段
とを備え、上記ＵＳＢデバイスの割り込み転送モードで
のデータの中継を行うものである。

【００３４】また、本発明の請求項４にかかるＵＳＢ中
継装置は、上記請求項１記載のＵＳＢ中継装置におい
て、上記ＵＳＢデバイス管理手段は、上記ホストコント
ローラ回路に接続されたＵＳＢデバイスの転送モードが
バルク転送である時に、上記ＵＳＢデバイスから取得さ
れ上記記憶回路に記憶された識別情報と設定情報とから
ファンクション回路の一つのエンドポイントをバルク転
送モードとして再構成するものであり、上記ＵＳＢデバ
イスから上記ホストコントローラ回路を介して転送され
たデータ、または、上記ファンクション回路のエンドポ
イントを介して、上記ＵＳＢデバイスと接続されたＵＳ
Ｂホストから転送されたデータを一時的に記憶し、該記
憶されたデータを記憶された順番に従い上記ファンクシ
ョン回路のエンドポイントを介して上記ＵＳＢホストへ
送信、または、上記ホストコントローラ回路を介して接
続されたＵＳＢデバイスへ送信する先読み先出し記憶回
路と、上記データ転送でエラーが発生した時に、上記記
憶回路からデータを再送する再送手段とを備え、上記Ｕ
ＳＢデバイスのバルク転送モードでのデータの中継を行
うものである。

【００３５】また、本発明の請求項５にかかるＵＳＢ中
継装置は、上記請求項１記載のＵＳＢ中継装置におい
て、上記ＵＳＢデバイス管理手段は、上記ホストコント
ローラ回路に接続されたＵＳＢデバイスの転送モードが
アイソクロノス転送である時に、上記ＵＳＢデバイスか
ら取得され上記記憶回路に記憶された識別情報と設定情
報とからファンクション回路の一つのエンドポイントを
アイソクロノス転送モードとして再構成するものであ
り、上記ＵＳＢデバイスから上記ホストコントローラ回
路を介して転送されたデータ、または、上記ファンクシ
ョン回路のエンドポイントを介して、上記ＵＳＢデバイ
スと接続されたＵＳＢホストから転送されたデータを一
時的に記憶し、該記憶されたデータを記憶された順番に
従い上記ファンクション回路のエンドポイントを介して
上記ＵＳＢホストへ送信、または、上記ホストコントロ
ーラ回路を介して接続されたＵＳＢデバイスへ送信する
先読み先出し記憶回路とを備え、上記ＵＳＢデバイスの
アイソクロノス転送モードでのデータの中継を行うもの
である。

【００３６】また、本発明の請求項６にかかるＵＳＢ中
継装置は、通信フローの終端である、複数のエンドポイ
ントを有したファンクション回路と、上記複数のＵＳＢ
（ユニバーサル・シリアル・バス）デバイスを接続する
ためのホストコントローラ回路と、上記ホストコントロ
ーラ回路に接続された上記複数のＵＳＢデバイスの転送
モードを取得し、特定のＵＳＢデバイスを除いて、上記
ファンクション回路のエンドポイントを再構成する機能
を有したＵＳＢデバイス管理手段と、上記ファンクショ
ン回路のエンドポイントから取得したデータ、または、
上記ホストコントローラ回路から取得したデータを一時
的に記憶する記憶回路と、上記特定のＵＳＢデバイスの
データを処理するデータ処理手段とを備え、上記特定の
ＵＳＢデバイスのデータは上記データ処理手段で処理
し、その他のＵＳＢデバイスのデータは中継するもので
ある。

【００３７】また、本発明の請求項７にかかるＵＳＢ中
継装置は、通信フローの終端である、複数のエンドポイ
ントを有したファンクション回路と、上記複数のＵＳＢ
（ユニバーサル・シリアル・バス）デバイスを接続する
ためのホストコントローラ回路と、複数のＵＳＢデバイ
スを接続するためのホストコントローラ回路と、上記ホ
ストコントローラ回路に接続された上記複数のＵＳＢデ
バイスの転送モードを取得し、上記ファンクション回路
のエンドポイントを再構成する機能を有したＵＳＢデバ
イス管理手段と、上記ファンクション回路のエンドポイ
ントから取得したデータ、または、上記ホストコントロ
ーラ回路から取得したデータを一時的に記憶する記憶回
路と、上記ファンクション回路とＵＳＢホストとの接続
状態を制御する接続制御回路とを備え、上記ホストコン
トローラ回路にＵＳＢデバイスが接続、または、切断さ
れる毎に、上記接続制御回路によって上記ＵＳＢホスト
とファンクション回路との接続状態を非接続状態にして
上記ＵＳＢホストから上記ファンクション回路が切断さ
れた状態にし、上記ファンクション回路のエンドポイン
トを、上記ホストコントローラ回路に接続されているＵ
ＳＢデバイスの転送モードに従って再構成し、その後、
上記接続制御回路を接続状態にして上記ファンクション
回路の新たな構成情報をＵＳＢホストに提供するもので
ある。

【００３８】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下に、本発明
の実施の形態１にかかるＵＳＢ中継装置について、図１
を用いて説明する。図１は上記本実施の形態１にかかる
ＵＳＢ中継装置の構成を示すブッロク図である。

【００３９】図１において、１はＵＳＢ中継装置であ
る。２は後述する複数のエンドポイントを有するファン
クション回路である。３〜６はそれぞれ上記ファンクシ
ョン回路２に内蔵された第１〜第４のエンドポイントで
ある。７は複数のＵＳＢデバイスを接続するためのホス
トコントローラ回路である。

【００４０】また、８はＵＳＢデバイスの転送モードの
取得，上記ファンクション回路２の第１のエンドポイン
ト３から第４のエンドポイント６までのエンドポイント
の再構成を行うためのＵＳＢデバイス管理手段を有した
マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵと記す。）であ
る。９はＵＳＢデバイスの構成情報や中継するデータを
一時記憶するためのメモリ回路である。１０はＵＳＢホ
ストとしてのパソコン（以下、ＰＣと記す。）である。

【００４１】１１は上記パソコン１０とファンクション
回路２とを接続している第１のバスである。１２は、第
２のバスであり、ホストコントローラ回路７と後述する
ハブ装置１３とを接続する。１３は第２のバス１２に接
続されたハブ装置であり、これを介して複数のＵＳＢ装
置が接続されている。すなわち、１４はハブ装置１３に
接続されたモニター装置、１５はハブ装置１３に接続さ
れたキーボードである。さらに、１６は上記ハブ装置１
３に接続されたプリンタ、１７はハブ装置１３に接続さ
れたスピーカである。

【００４２】以下、以上のように構成されたＵＳＢ中継
装置の動作について説明する。最初に、ファンクション
回路２のエンドポイントを再構成するためにＵＳＢデバ
イスの構成情報を取得する手順について説明する。

【００４３】ＭＰＵ８はホストコントローラ回路７か
ら、第２のバス１２を介して接続されているハブ装置１
３の構成情報を取得し、取得した構成情報をメモリ回路
９に格納する。さらに、ハブ装置１３を介して、モニタ
ー装置１４の構成情報を取得し、メモリ回路９に格納す
る。同様に、キーボード１５，プリンタ１６、および、
スピーカ１７の構成情報を取得し、それぞれメモリ回路
９に格納する。

【００４４】次に取得した構成情報を元に、ファンクシ
ョン回路２のエンドポイントを再構成する手順について
説明する。ＭＰＵ８は取得した構成情報を元にエンドポ
イントの再構成を行う。ハブ装置１３は第２のバスの信
号を、モニター装置１４，キーボード１５，プリンタ１
６、および、スピーカ１７に分岐するために存在するた
め、エンドポイントの割り当ては行わない。第１のエン
ドポイント３は、再構成したファンクション回路２の構
成情報をＰＣ１０へ転送するために必要なコントロール
転送モードをサポートしたエンドポイントとして構成さ
れる。モニター装置１４はコントロール転送のみを利用
するため、第１のエンドポイント３に割り当てを行う。
キーボード１５は割り込み転送で入力データをＰＣ１０
へ転送するため、第２のエンドポイント４は、割り込み
転送のエンドポイントとして割り当てを行われる。プリ
ンタ１６はバルク転送でＰＣ１０からのデータを受信す
るため、第３のエンドポイント５は、バルク転送のエン
ドポイントとして割り当てを行われる。スピーカ１７は
アイソクロノス転送でＰＣ１０からのデータを受信する
ため、第４のエンドポイント６は、アイソクロノス転送
のエンドポイントとして割り当てを行われる。

【００４５】この様に、ＭＰＵ８はファンクション回路
２のエンドポイントの転送モードを割り当て、モニター
装置，キーボード，プリンタ、および、スピーカの複合
装置としての構成情報をＰＣ１０に提供する。

【００４６】次に、モニター装置１４へのデータを中継
する手順について説明する。ＭＰＵ８はモニター装置１
４から設定情報を取得し、メモリ回路９に確保された設
定情報の格納領域に格納する。この設定情報は定期的に
ＭＰＵ８がモニター装置１４より取得して更新する。Ｐ
Ｃ１０からの要求に対して、第１のエンドポイント３を
介してメモリ回路９に確保された設定情報のデータを応
答出力する。また、ＰＣ１０から更新される設定情報
は、ＭＰＵ８が第１のエンドポイントから取得してメモ
リ回路９に確保された設定情報を更新し、同時にモニタ
ー装置１４の設定情報を更新される。

【００４７】次に、キーボード１５へのデータを中継す
る手順について説明する。ＭＰＵ８はキーボード１５か
ら非定期的に入力されるデータを取得し、メモリ回路９
に確保された設定情報を更新する。同時に第２のエンド
ポイント４を介して、更新された設定情報をＰＣ１０に
割り込み転送モードで送信する。

【００４８】次に、プリンタ１６へのデータを中継する
手順について説明する。ＭＰＵ８はＰＣ１０から第３の
エンドポイント５に転送されてくるデータを一時的にメ
モリ回路９に記憶する。さらに、ＭＰＵ８は記憶された
データを、記憶された順番に従い、ホストコントローラ
回路７を介してプリンタ１６へ転送する。このとき、デ
ータ転送でエラーが発生した場合には、ＭＰＵ８はメモ
リ回路９から転送したデータを再送する。エラーが発生
せずにデータ転送が完了したメモリ回路９の記憶領域は
開放される。なお、プリンタ１６のバルク転送モードの
転送方向は、ＰＣ１０からプリンタ１６への転送方向で
あるが、逆の転送方向をサポートしたバルク転送モード
のＵＳＢデバイスであっても同様の手順で中継すること
ができる。

【００４９】次に、スピーカ１７へデータを中継する手
順について説明する。ＭＰＵ８はＰＣ１０から第４のエ
ンドポイント６に転送されてくるデータを一時的にメモ
リ回路９に記憶する。さらに、ＭＰＵ８は記憶されたデ
ータを記憶された順番に従い、ホストコントローラ回路
７を介してスピーカ１７へ転送する。このとき、データ
転送でエラーが発生した場合には、ＭＰＵ８はデータの
再送は行わない。データ転送が完了したメモリ回路９の
記憶領域は開放される。なお、スピーカ１７のアイソク
ロノス転送モードの転送方向は、ＰＣ１０からスピーカ
１７への転送方向であるが、逆の転送方向をサポートし
たアイソクロノス転送モードのＵＳＢデバイスであって
も同様の手順で中継することができる。

【００５０】次に、キーボード１５のデータをＵＳＢ中
継装置１の内部で処理する場合の手順について説明す
る。ＭＰＵ８は取得した構成情報を元にエンドポイント
の再構成を行う。第１のエンドポイント３は再構成した
ファンクション回路２の構成情報をＰＣ１０へ転送する
ために必要なコントロール転送モードをサポートしたエ
ンドポイントとして構成される。モニター装置１４はコ
ントロール転送のみを利用するため、第１のエンドポイ
ント３に割り当てを行う。キーボード１５はＵＳＢ中継
装置１内で処理されるためにエンドポイントへの割り当
ては行わない。プリンタ１６はバルク転送でＰＣ１０か
らのデータを受信するため、第２のエンドポイント４は
バルク転送のエンドポイントとして割り当てを行う。ス
ピーカ１７はアイソクロノス転送でＰＣ１０からのデー
タを受信するため、第３のエンドポイント５は、アイソ
クロノス転送のエンドポイントとして割り当てを行う。
この構成では、第４のエンドポイント６は使用されな
い。この様に、ＭＰＵ８はファンクション回路２のエン
ドポイントの転送モードを割り当て、モニター装置，プ
リンタ、および、スピーカの複合装置としての構成情報
をＰＣ１０に提供する。

【００５１】モニター装置１４，プリンタ１６、およ
び、スピーカ１７のデータの転送は上記と同様の手順で
行われる。キーボード１５からのデータはＭＰＵ８で直
接処理され、ＵＳＢ中継装置１の設定の変更を行うため
の入力装置として使用される。

【００５２】なお、ここでの説明では、キーボード１５
からのデータとＭＰＵ８で直接処理する構成としたが、
特定のインターフェイス回路を介して別の装置へデータ
を渡して処理することもできる。

【００５３】なお、図１ではホストコントローラ７にハ
ブ装置１３を１個接続した場合を例として説明したが、
ホストコントローラ７に並列に複数のハブ装置１３を接
続して用いることで、現行のハブの接続形式とは異な
り、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間のハブの接続
段数の制約にとらわれることなくハブを増設することが
できる。

【００５４】このように本実施の形態１によれば、ＰＣ
１０とハブ装置１３との間に、複数のエンドポイントを
備えたファンクション回路２と、複数のＵＳＢデバイス
を接続するためのホストコントローラ回路７と、エンド
ポイントの再構成を行うためのＭＰＵ８と、ＵＳＢデバ
イスの構成情報や中継するデータを一時記憶するための
メモリ回路９とからなるＵＳＢ中継装置を備えたものと
し、ファンクション回路２のエンドポイントを、ホスト
コントローラ回路７にハブ装置１３を介して接続された
各ＵＳＢデバイスの転送モードに従い再構成し、前記ホ
ストコントローラ７に接続された複数のＵＳＢデバイス
を、本来ＵＳＢデバイスごとのＵＳＢファンクションと
してデータを処理していたものを、一つのＵＳＢファン
クションとして全てのＵＳＢデバイスのデータを中継す
るようにしたので、ＵＳＢデバイスの接続数を増やすと
きにはハブ装置１３を複数個並列に中継装置１のホスト
コントローラ回路７に接続すればよく、従来あったハブ
のカスケード接続可能な段数の制限（５段まで）を軽減
し、また、ＵＳＢデバイス同士でデータを中継するよう
にして、柔軟なシステムを構成することができる。

【００５５】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２にかかるＵＳＢ中継装置について図２、及び図３を
用いて説明する。図２は本実施の形態２のＵＳＢ中継装
置の構成を示すブッロク図である。図３は上記ＵＳＢ中
継装置を構成する接続制御回路の一構成例を示す回路図
である。

【００５６】図２において、図１と同一符号は同一、ま
たは相当部分を示し、１’は後述する接続制御回路２０
を備えたＵＳＢ中継装置。２０はＭＰＵ８からの制御信
号に従い、第１のＵＳＢ１１にファンクション回路２を
接続したり取り外したりするための接続制御回路であ
る。

【００５７】また、図３において、２１は正極性のデー
タ信号線、２２は負極性のデータ信号線であり、第１の
ＵＳＢ１１のデータ信号線を構成している。２３はプル
アップ抵抗であり、ファンクション回路２の接続状態を
制御するためのものである。上記プルアップ抵抗２３は
データの転送速度により、正極性のデータ信号線２１、
または、負極性のデータ信号線２２に接続される。

【００５８】２４はＮＰＮ型トランジスタであり、その
エミッタ端子は電源へ、そのコレクタ端子は上記プルア
ップ抵抗２３に、さらに、そのベース端子はＭＰＵ８の
制御端子へと接続されている。

【００５９】次に動作について説明する。上記接続制御
回路２０を接続状態とするためには、ＭＰＵ８が制御信
号をＬレベルとし、トランジスタ２４がＯＮ状態とな
り、プルアップ抵抗２３に電源が供給され、正極性のデ
ータ信号線２１がプルアップ状態となり、ＰＣ１０にフ
ァンクション回路２が接続されたことが認識されること
が必要である。

【００６０】逆に接続制御回路２０を取り外し状態とす
るためには、ＭＰＵ８が制御信号をＨレベルとし、トラ
ンジスタ２４がＯＦＦ状態となり、プルアップ抵抗２３
に電源が供給されなくなり、正極性のデータ信号線２１
がプルアップされない状態となり、ＰＣ１０にファンク
ション回路２が取り外されたことが認識されることが必
要である。

【００６１】次にファンクション回路２のエンドポイン
トの再構成を行う場合の手順について説明する。ＭＰＵ
８がホストコントローラ回路７を介して、新たなＵＳＢ
デバイスが第２のバス１２に接続されたり、第２のバス
１２から取り外されたりした場合に制御信号をＨレベル
にして、接続制御回路２０を取り外し状態にする。する
と、ＰＣ１０は、ファンクション回路２が取り外された
ことが認識されて、接続時に取得されていた構成情報を
無効にする。次に、ＭＰＵ８は第２のバス１２に接続さ
れているＵＳＢデバイスの構成情報を取得し、ファンク
ション回路２の新たな構成情報を再構成する。再び、Ｍ
ＰＵ８は制御信号をＬレベルにし、接続制御回路２０を
接続状態にし、ＰＣ１０にファンクション回路２の接続
を認識させる。接続を認識したＰＣ１０は新たな構成情
報に基づいてファンクション回路２を再構成する。

【００６２】このようにして、ＵＳＢ中継装置１’のフ
ァンクション回路２とＰＣ１０の第１のバス１１との間
に接続制御回路２０を設け、バス１１とファンクション
回路２との電気的な接続状態を変更可能な構成とし、上
記ホストコントローラ回路７にＵＳＢデバイスが接続、
または、取り外しされる毎に、上記接続制御回路２０を
上記バス１１と電気的に切り離した状態にして、上記Ｕ
ＳＢホスト７から上記ファンクション回路２が切り離さ
れた状態にし、上記ファンクション回路２のエンドポイ
ントを上記ホストコントローラ回路７に接続されたＵＳ
Ｂデバイスにより再構成し、再び、上記接続制御回路２
０を接続状態にして上記ファンクション回路２の新たな
構成情報をＵＳＢホスト７に提供することで、上記ホス
トコントローラ７に接続されたＵＳＢデバイスをダイナ
ミックに再構成することができ、これによりホットプラ
ギングを実現することができる。

【００６３】なお、上記実施の形態ではメモリ回路９へ
のデータ転送としては、ＭＰＵ８が直接、読出し書き込
みを行う場合を説明したが、ダイレクトメモリアクセス
機能により、ＭＰＵ８がデータ転送に関与しない構成で
装置を構成しても、上記と同様の効果を得ることができ
る。

【００６４】

【発明の効果】以上のように、本発明のＵＳＢ中継装置
によれば、ＵＳＢホストとハブ装置との間に、複数のエ
ンドポイントを備えたファンクション回路と、複数のＵ
ＳＢデバイスを接続するためのホストコントローラ回路
と、エンドポイントの再構成を行うためのＵＳＢデバイ
ス管理手段と、ＵＳＢデバイスの構成情報や中継するデ
ータを一時記憶するための記憶手段とからなるＵＳＢ中
継装置を備えたものとし、ファンクション回路のエンド
ポイントを、ホストコントローラ回路にハブ装置を介し
て接続された各ＵＳＢデバイスの転送モードに従い再構
成し、上記ホストコントローラに接続された複数のＵＳ
Ｂ周辺機器をまとめて、外見上一つのＵＳＢファンクシ
ョンとして全てのＵＳＢデバイスのデータを中継するよ
うにしたので、ＵＳＢの仕様上の制約を回避し、複数の
ＵＳＢ周辺機器を一つのＵＳＢファンクションとしてデ
ータを中継するようにすることが可能となり、柔軟なシ
ステムの構成が可能になるという効果が得られる。

【００６５】また、上記構成において、特定のＵＳＢ周
辺機器のデータをデータ処理手段で処理するようにした
ので、特定のＵＳＢ周辺機器のデータをＵＳＢ周辺機器
間で転送することができるようになり、柔軟なシステム
を構成することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるＵＳＢ中継装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態２におけるＵＳＢ中継装置
の構成を示すブロック図である。

【図３】上記実施の形態２によるＵＳＢ中継装置を構成
する接続制御回路の一例を示す回路図である。

【図４】従来のＵＳＢ接続の具体例を示すブロック図で
ある。

【図５】ＵＳＢの物理的な相互接続を示す概念図であ
る。

【符号の説明】

１，１’ ＵＳＢ中継装置 ２ ファンクション回路 ３ 第１のエンドポイント ４ 第２のエンドポイント ５ 第３のエンドポイント ６ 第４のエンドポイント ７ ホストコントローラ回路 ８ ＭＰＵ ９ メモリ回路 １０ ＰＣ １１ 第１のバス １２ 第２のバス １３ ハブ装置 １４ モニター装置 １５ キーボード １６ プリンタ １７ スピーカ ２０ 接続制御回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信フローの終端である、複数のエンド
   ポイントを有したファンクション回路と、 上記複数のＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）デ
   バイスを接続するためのホストコントローラ回路と、 上記ホストコントローラ回路に接続された上記複数のＵ
   ＳＢデバイスの転送モードを取得し、上記ファンクショ
   ン回路のエンドポイントを再構成する機能を有したＵＳ
   Ｂデバイス管理手段と、 上記ファンクション回路のエンドポイントから取得した
   データ、または、上記ホストコントローラ回路から取得
   したデータを一時的に記憶する記憶回路とを備え、 上記ホストコントローラ回路に接続されたＵＳＢデバイ
   スの転送モードに従い、上記ファンクション回路のエン
   ドポイントを再構成することにより、一つのＵＳＢファ
   ンクションで、上記ホストコントローラに接続された複
   数のＵＳＢデバイスのデータをＵＳＢホストに中継する
   ことを特徴とするＵＳＢ中継装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＵＳＢ中継装置におい
   て、 上記ＵＳＢデバイス管理手段は、上記ホストコントロー
   ラ回路に接続されたＵＳＢデバイスの転送モードがコン
   トロール転送である時に、上記ＵＳＢデバイスから取得
   され上記記憶回路に記憶された識別情報と設定情報とか
   らファンクション回路の一つのエンドポイントをコント
   ロール転送モードとして再構成するものであり、 定期的に上記ＵＳＢデバイスの識別情報と設定情報とを
   取得し、上記記憶回路に格納されている情報を更新する
   更新手段と、 上記各ＵＳＢデバイスと接続されたＵＳＢホストからの
   要求に対して、上記記憶回路に格納されている上記識別
   情報と設定情報とを応答する応答出力手段と、 上記ＵＳＢホストからの更新要求で上記記憶回路の設定
   情報を更新し、さらに上記ホストコントローラ回路を介
   して、上記ＵＳＢデバイスに設定情報を出力する設定手
   段とを備え、 上記ＵＳＢデバイスのコントロール転送モードでのデー
   タの中継を行うことを特徴とするＵＳＢ中継装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のＵＳＢ中継装置におい
   て、 上記ＵＳＢデバイス管理手段は、上記ホストコントロー
   ラ回路に接続されたＵＳＢデバイスの転送モードが割り
   込み転送である時に、上記ＵＳＢデバイスから取得され
   上記記憶回路に記憶された識別情報と設定情報とからフ
   ァンクション回路の一つのエンドポイントを割り込み転
   送モードとして再構成するものであり、 上記ＵＳＢデバイスから非定期的に入力されるデータを
   受け、該データを用いて上記記憶回路に格納されている
   設定情報を更新する更新手段と、 上記割り込み転送モードとして再構成された上記ファン
   クション回路のエンドポイントを介して、上記記憶装置
   において更新された上記ＵＳＢデバイスからのデータ
   を、該ＵＳＢデバイスと接続されたＵＳＢホストに割り
   込み転送モードで送信する送信手段とを備え、 上記ＵＳＢデバイスの割り込み転送モードでのデータの
   中継を行うことを特徴とするＵＳＢ中継装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のＵＳＢ中継装置におい
   て、 上記ＵＳＢデバイス管理手段は、上記ホストコントロー
   ラ回路に接続されたＵＳＢデバイスの転送モードがバル
   ク転送である時に、上記ＵＳＢデバイスから取得され上
   記記憶回路に記憶された識別情報と設定情報とからファ
   ンクション回路の一つのエンドポイントをバルク転送モ
   ードとして再構成するものであり、 上記ＵＳＢデバイスから上記ホストコントローラ回路を
   介して転送されたデータ、または、上記ファンクション
   回路のエンドポイントを介して、上記ＵＳＢデバイスと
   接続されたＵＳＢホストから転送されたデータを一時的
   に記憶し、該記憶されたデータを記憶された順番に従い
   上記ファンクション回路のエンドポイントを介して上記
   ＵＳＢホストへ送信、または、上記ホストコントローラ
   回路を介して接続されたＵＳＢデバイスへ送信する先読
   み先出し記憶回路と、 上記データ転送でエラーが発生した時に、上記記憶回路
   からデータを再送する再送手段とを備え、 上記ＵＳＢデバイスのバルク転送モードでのデータの中
   継を行うことを特徴とするＵＳＢ中継装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のＵＳＢ中継装置におい
   て、 上記ＵＳＢデバイス管理手段は、上記ホストコントロー
   ラ回路に接続されたＵＳＢデバイスの転送モードがアイ
   ソクロノス転送である時に、上記ＵＳＢデバイスから取
   得され上記記憶回路に記憶された識別情報と設定情報と
   からファンクション回路の一つのエンドポイントをアイ
   ソクロノス転送モードとして再構成するものであり、 上記ＵＳＢデバイスから上記ホストコントローラ回路を
   介して転送されたデータ、または、上記ファンクション
   回路のエンドポイントを介して、上記ＵＳＢデバイスと
   接続されたＵＳＢホストから転送されたデータを一時的
   に記憶し、該記憶されたデータを記憶された順番に従い
   上記ファンクション回路のエンドポイントを介して上記
   ＵＳＢホストへ送信、または、上記ホストコントローラ
   回路を介して接続されたＵＳＢデバイスへ送信する先読
   み先出し記憶回路とを備え、 上記ＵＳＢデバイスのアイソクロノス転送モードでのデ
   ータの中継を行うことを特徴とするＵＳＢ中継装置。
6. 【請求項６】 通信フローの終端である、複数のエンド
   ポイントを有したファンクション回路と、 上記複数のＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）デ
   バイスを接続するためのホストコントローラ回路と、 上記ホストコントローラ回路に接続された上記複数のＵ
   ＳＢデバイスの転送モードを取得し、特定のＵＳＢデバ
   イスを除いて、上記ファンクション回路のエンドポイン
   トを再構成する機能を有したＵＳＢデバイス管理手段
   と、 上記ファンクション回路のエンドポイントから取得した
   データ、または、上記ホストコントローラ回路から取得
   したデータを一時的に記憶する記憶回路と、 上記特定のＵＳＢデバイスのデータを処理するデータ処
   理手段とを備え、 上記特定のＵＳＢデバイスのデータは上記データ処理手
   段で処理し、その他のＵＳＢデバイスのデータは中継す
   ることを特徴とするＵＳＢ中継装置。
7. 【請求項７】 通信フローの終端である、複数のエンド
   ポイントを有したファンクション回路と、 上記複数のＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）デ
   バイスを接続するためのホストコントローラ回路と、 複数のＵＳＢデバイスを接続するためのホストコントロ
   ーラ回路と、 上記ホストコントローラ回路に接続された上記複数のＵ
   ＳＢデバイスの転送モードを取得し、上記ファンクショ
   ン回路のエンドポイントを再構成する機能を有したＵＳ
   Ｂデバイス管理手段と、 上記ファンクション回路のエンドポイントから取得した
   データ、または、上記ホストコントローラ回路から取得
   したデータを一時的に記憶する記憶回路と、 上記ファンクション回路とＵＳＢホストとの接続状態を
   制御する接続制御回路とを備え、 上記ホストコントローラ回路にＵＳＢデバイスが接続、
   または、切断される毎に、上記接続制御回路によって上
   記ＵＳＢホストとファンクション回路との接続状態を一
   旦非接続状態にして上記ＵＳＢホストから上記ファンク
   ション回路が切断された状態にし、上記ファンクション
   回路のエンドポイントを、上記ホストコントローラ回路
   に接続されているＵＳＢデバイスの転送モードに従って
   再構成し、その後、上記接続制御回路を接続状態にして
   上記ファンクション回路の新たな構成情報をＵＳＢホス
   トに提供することを特徴とするＵＳＢ中継装置。