JP2005175936A - Ｕｓｂ対応型デジタル複合機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＳＢ対応型デジタル複合機において、エンドポイントリソースの使用を抑制するデバイスインターフェースを構成することによって、エンドポイントリソースの少ない低コストのＵＳＢコントローラの内蔵を可能にする。
【解決手段】ＵＳＢ対応型デジタル複合機において、実行可能な周辺機器の機能を選択設定するための複合機能選択設定手段と、複数のエンドポイントを機能毎のデータ転送に割り当てて、デバイスインターフェースを構成するＵＳＢコントローラと、上記複合機能選択設定手段によって選択された選択設定情報を参照して、上記ＵＳＢコントローラに装備された複数のエンドポイントのうち、デバイスインターフェースの構成時にコントロール転送に使用する双方向のエンドポイントを、デバイスインターフェースが構築された後には、上記選択設定情報によって特定された機能のうちの少なくとも一方のデータ転送に割り当てる制御手段とを備えている。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ＵＳＢインターフェースを介してホストコンピュータを接続して、プリンタ・スキャナなどとして使用できるＵＳＢ対応型デジタル複合機の改良に関するものである。

一般にＵＳＢ対応デバイスでは、規格によりホストとのデータ転送にエンドポイントＥＰ０〜ＥＰ１５を持つことができるが、特にＵＳＢ対応型の複合機では、その各機能に対応したデバイスインターフェースを互いに重複しないエンドポイントによって構成させるために、多くのエンドポイントリソースを要することになり、多数のエンドポイントを実装したＵＳＢコントローラの採用を余儀なくされていた。
例えば、ＧＤＩ対応プリンタとＴＷＡＩＮ対応スキャナの機能を有する複合機では、プリンタ部に対応したデバイスインターフェースでは、エンドポイントＥＰ１をデータ送出用に、エンドポイントＥＰ２をデータ受信用に使用するが、スキャナ部に対応したデバイスインターフェースでは、エンドポイントＥＰ３をデータ送出用に、エンドポイントＥＰ４をデータ受信用に使用しており、デバイスのセットアップ時に、コントロール転送用に使用されるエンドポイントＥＰ０と合わせれば、合計５のエンドポイントリソースが使用されていた。
そこで、特許文献１では、このようなエンドポイントに関するリソースについて、エンドポイントに対するバッファを、エンドポイントＥＰ０〜ＥＰ２に対して共通に用いられる単一のバッファで構成する点が提案されており、特許文献２では、データ転送装置が１つのエンドポイントを介して転送される情報として第１、第２の情報を含む複数種類の情報が割り当てられている場合に対応して、第１の情報用の第１の記憶領域と第２の情報用の第２の記憶領域とが１つのエンドポイントに対応して用意されるバッファを有する点を教示し、提案している。
しかしながら、上記特許文献のいずれも、２以上の機能を有している複合機のエンドポイントの有効利用については何ら注目されていない。
特開２００１−１３４５２８号 特開２００２−３４４５３７号

本発明は、ＵＳＢ対応型デジタル複合機において、ＵＳＢコントローラの構成に必要なエンドポイントリソースの数を抑制して、エンドポイントリソースが少ない、低コストで、簡易な構成のＵＳＢコントローラが使用できるようにした、デジタル複合機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明請求項１では、実行可能な周辺機器の機能を選択設定するための複合機能選択設定手段と、複数のエンドポイントを搭載し、上記複数種類の周辺機器の機能を実行するために、ホストコンピュータとの間で所定の通信プロトコルに従ったデータを送受させるように、上記エンドポイントを機能毎のデータ転送に割り当てて、デバイスインターフェースを構成するＵＳＢコントローラと、上記複合機能選択設定手段によって選択された選択設定情報を参照して、上記ＵＳＢコントローラに装備された複数のエンドポイントのうち、デバイスインターフェースの構成時にコントロール転送に使用する双方向のエンドポイントを、デバイスインターフェースが構築された後には、上記選択設定情報によって特定された機能のうちの少なくとも一方のデータ転送に割り当てる制御手段とを備えている。

また、請求項２では、上記制御手段は、デバイスインターフェースの構成後に、上記複合機能選択手段によって選択設定された２つの機能を実行するために転送されるべきデータのそれぞれを、上記双方向のエンドポイントの転送方向に対応させて割り当てるようにしており、請求項３では、更に、請求項２において、上記制御手段が、双方向のエンドポイントに割り当てている転送データが、コピー、プリンタ、スキャナ、カメラ、ファクシミリ送受信用の画像データ、それらのコマンド、応答信号のうちから、互いに転送方向が反対になる２つのものが特定されている。なお、ここでの複合機能はコピー、プリンタ、スキャナ、カメラ、ファクシミリのみに限定されず、他の機能であっても、その転送データの転送方向が反対になっていれば、本発明の技術思想を適用可能である。

請求項１〜３の本発明によれば、ＵＳＢ対応型のデジタル複合機に２以上の機能が選択設定され、デバイスインターフェースが構成された後には、ＵＳＢコントローラとホストコンピュータとの間で転送されるデータの少なくとも一方を、従来はデバイスインターフェースを構成する際にコントロール転送にしか使用されていなかった双方向のエンドポイントに割り当てて使用する方法を採用したため、ＵＳＢコントローラ側でのエンドポイントリソースの有効利用が図れ、そのため、デジタル複合機に内蔵すべきＵＳＢコントローラを安価でかつ構成の簡易なものにできる。

以下、本発明のＵＳＢ対応型のデジタル複合機として、プリンタ・スキャナ複合機を実施例として、図面を参照しながら説明する。

図１は、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳの基本構成を説明するブロック図である。
このプリンタ・スキャナ複合機ＰＳはＵＳＢ１．Ｘに対応しており、ページ記述に対応するＰＣＬ（プリンタ・コントロール・ランゲージ）プリンタ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）専用のＧＤＩ（グラフィック・デバイス・インタフェース）プリンタ、そしてＴＷＡＩＮ対応スキャナとしての機能を有する。
この複合機ＰＳは、ソフトウェア処理により、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳの制御手段を形成しているＭＰＵ１１と、ＵＳＢコネクタ１２ａを備えたＵＳＢコントローラ１２と、ＬＣＤパネル等を有する表示部１３と、シリアルインタフェース１４と、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳの制御プログラムを記憶しているＲＯＭ１８と、設定データ、変数、画像データなどを書換可能に保持するＲＡＭ１９とをローカルバスで接続し、シリアルインタフェース１４には、操作ボタン等で形成された操作部１５と、記録紙に印字を行うプリンタ部１６と、原稿の画像データを読み取るスキャナ部１７とが各々制御マイコンを備え、シリアルバスにより接続されている。
なお、ＵＳＢコネクタ１２ａは、ＵＳＢバスパワーに対するＶｂｕｓ端子と、平衡型の転送信号に対するＤ＋端子、Ｄ−端子と、グランドに対するＧＮＤ端子を備え、プラグアンドプレイに対応している。
以下では、上記のプリンタ・スキャナ複合機ＰＳとホストのワークステーションＰＣとのＵＳＢ１．Ｘ（１．０または１．１）による接続を例にして説明する。

図２は、ＵＳＢケーブルによって、ホストコンピュータに互いに接続された本発明の複合機を含むシステムを説明する図面である。
図において、ワークステーションＰＣは、ＵＳＢケーブルよって、ハブＨを介して、キーボードＫＢ、マウスＭ、スピーカＳＰ、及びプリンタ・スキャナ複合機ＰＳと接続されて、ホストとして機能している。ＵＳＢ１．Ｘは１フレーム１ｍｓのパケット転送により、ホストからのポーリングに対してキーボードＫＢ等が応答して、最大１２Ｍｂ／ｓの速度でデータを転送するものである。

図３は、本発明で使用されるそのパケット転送の形態を概念的に表したものである。
図において、第１、第２フレームの先頭にあるＳＯＦパケットは、ホストが１ｍｓ毎に発行するフレーム開始パケットを示している。第１、第２フレームのＡｕｄｉｏは、スピーカＳＰのためのデータ転送、第１フレームのＫｅｙはキーボードＫＢのためのデータ転送、第１フレームのＰｒｉｎｔｅｒは、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳのためのデータ転送、第２フレームのＭｏｕｓｅは、マウスＭのためのデータ転送を示している。
また、転送には、後述のするように、主にセットアップ時に使用され、３ステージで構成されるコントロール転送と、次の３種類のデータ転送が用意されている。その３種類のデータ転送とは、キーボードＫＢなど、データ量は少ないがリアルタイムでデータ転送する必要がある場合に使用され、トークン、データ、ハンドシェークの３パケットで構成されるインタラプト転送と、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳなど、実時間性は低いが大量のデータが必要な場合に使用され、トークン、データ、ハンドシェークの３パケットで構成されるバルク転送、スピーカＳＰなど、データ量が比較的多く一定の転送レートを確保する必要がある場合に使用され、転送レートや転送時間が保証されているがエラー保証はされていない、トークン、データの２パケットで構成されるアイソクロナス転送とである。
このように、ＵＳＢ１．Ｘでは、パケット単位でデータを転送するが、複数のパケットがトランザクションを構成し、さらにいくつかのトランザクションが集まって１つの転送を構成する。ついで、そのパケットの構成を説明する。

図４は、図３に対応して、４種類のパケットの構成を示す図面である。
図において、ＳＯＦパケットは、上述のようにホストが１ｍｓ毎に発行するフレーム開始パケット、トークンパケットはホストがトランザクション開始に発行するパケット、データパケットは転送時に使用するパケット、ハンドシェークパケットは、インタラプト転送やバルク転送などのフロー制御を行うトランザクションで使用されるパケットである。トークンパケットのＡＤＤＲは、ＵＳＢケーブルを介してホストに接続されているキーボードＫＢなどデバイス各々に対し、ホストがユニークに割り当てたアドレスを表しており、ＥＮＤＰはそれらデバイス個々に対してデバイスインターフェースを形成しているエンドポイントを特定している。また、データパケットにおけるＤＡＴＡはビット列のデータであり、転送の種類に応じて０〜１０２３バイトの大きさになる。
各デバイスは、ＵＳＢ１．Ｘの規格の場合、最大１６個のエンドポイントＥＰ０〜ＥＰ１５を持つことができ、そのエンドポイントは、例えばプリンタ・スキャナ複合機ＰＳであればＵＳＢコントローラ１２に実装されている。
ここで現実に実装されるエンドポイントリソースは、そのＵＳＢコントローラの機種に依存しており、多数のエンドポイントを実装する機種は、コストがその分高くなっている。
なお、エンドポイントＥＰ０は、従来のＵＳＢプロトコルではコントロール転送に使われることが決まっており、いずれのＵＳＢコントローラでも実装している。これらエンドポイントＥＰ０〜ＥＰ１５には、各々ＦＩＦＯバッファが用意され、ホストとの間でパイプを形成して、独自にホストとデータ転送を行えるようになっている。
ついで、デバイスのセットアップ時のプラグアンドプレイによるデバイス構成を説明する。デバイスはＵＳＢ１．ｘに対するステート（状態）を有し、プラグアンドプレイの処理に応じて、そのステート間を遷移する。

図５は、ＵＳＢデバイス装置の状態遷移を示す図面であり、この図５及び図１、２を参照して、更に本発明の実施例であるプリンタ・スキャナ複合機ＰＳについて、そのデバイス構成を説明する。
ここで、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳのプリンタ部１６は、操作部１５からの設定オプションの操作入力により、ＧＤＩプリンタ部として作動させるように、予め設定が済まされているものとする。
まず、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳの電源が投入されると、ＭＰＵ１１は、ソフトウェア処理によって、ＵＳＢコントローラ１２を初期化し、その各レジスタに所定の値を設定する。これにより、ＵＳＢコントローラ１２を電源投入ステートにして、ハブＨに接続されるまで保留ステート（Ｓ１０１〜Ｓ１０２）で待機させる。
ここで、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳが、図２に示すようにハブＨへ接続されれば、ハブＨがプリンタ・スキャナ複合機ＰＳを検出して、それをホストのＵＳＢプロトコルスタックへ報告する。
これに応じてＵＳＢプロトコルスタックは、ハブＨに対する指示を送信させて、ハブＨのプリンタ・スキャナ複合機ＰＳが接続されたポートを開かせるが、このとき、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳでは、ＵＳＢコントローラ１２のＳＢコネクタ１２ａのＤ＋端子におけるプルアップ電圧の検知がＭＰＵ１１に通知される。
ＭＰＵ１１はそれに応じて、ＵＳＢコントローラ１２をデフォルトステート（Ｓ１０３）に遷移させ、ＵＳＢ１．Ｘ規格に従ってデフォルトアドレス０でホストからの受信を待機させる（Ｓ１０４）。ＵＳＢプロトコルスタックは、ＵＳＢ１．Ｘの規格により、コントロール転送を開始して、デフォルトアドレス０のデバイスに向けてＧＥＴ＿ＤＥＳＣＲＩＰＴＯＲ標準デバイスリクエストを送信させ、そのデバイスを特定するデバイスディスクリプタを要求する。この要求をＵＳＢコントローラ１２から受けたＭＰＵ１１は、ＵＳＢコントローラ１２に所定のデバイスディスクリプタを応答させる。

ＵＳＢプロトコルスタックは、そのデバイスディスクリプタを取得すれば、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳへシステム内でユニークなアドレスを割り当てるために、
ＳＥＴ＿ＡＤＲＥＳＳ標準デバイスリクエストをアドレス０へ送信させる一方、その取得したデバイスディスクリプタ中の、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳを特定するＶＩＤやＰＩＤに基づいて、それに対する所定のデバイスドライバをロードさせ、ロードされたデバイスドライバに制御を移す。ＳＥＴ＿ＡＤＲＥＳＳ標準デバイスリクエストを受けたＵＳＢコントローラ１２から、その通知を受けたＭＰＵ１１は、ＳＥＴ＿ＡＤＲＥＳＳ標準デバイスリクエストで指定されたアドレスをＵＳＢコントローラ１２に設定させ、ＵＳＢコントローラ１２をアドレスステート（Ｓ１０５）に遷移させる。
ＵＳＢプロトコルスタックから制御を移されたデバイスドライバは、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳからデバイス構成のための各ディスクリプタを取得し、ＳＥＴ＿ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ標準デバイスリクエストを送信させる。ＳＥＴ＿ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ標準デバイスリクエストを受信したＵＳＢコントローラ１２からその通知を受け、ＭＰＵ１１はＵＳＢコントローラ１２に所定のデバイスインターフェースを構成させて、構成ステート（Ｓ１０７）へ遷移させる。
上記のステート各々において、ＵＳＢコントローラ１２は、待機時間経過により、保留ステート（Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８）へと自動的に遷移して、転送やＭＰＵ１１の指令により、元のステートに復帰するようになっている。

このようなプラグアンドプレイによるデバイス構成はコントロール転送によって行われ、標準デバイスリクエストのためには、必ずエンドポイントＥＰ０が使用される。
そのため、エンドポイントＥＰ０は６４バイト固定長の双方向転送（ホスト←→デバイス）が可能になっている。なお、エンドポイントＥＰ１〜ＥＰ１５は、０〜１０２３バイトの単方向転送（ホスト→デバイスまたはホスト←デバイス）が可能となっているが、デバイス構成では、これらエンドポイントＥＰ１〜ＥＰ１５を使用することはできない。

本発明は、上述のようなデバイスインターフェースの構成仕方に特徴があり、デジタル複合機に内蔵した制御手段は、実施例のプリンタ・スキャナ複合機ＰＳでは、従来は、デバイスインターフェースの構成時に、コントロール転送用としてしか使用がされていなかった双方向のエンドポイントＥＰ０を、デバイスインターフェースの構成後は、プリンタ部１６とスキャナ部１７との両者に対するデータ転送のために使用させるようになっている。
これにより、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳでは、エンドポイントリソースの使用が抑制され、そのためＵＳＢコントローラ１２は、エンドポイントリソースの少ない機種を採用することが可能となり、コストも抑制される。
次いで、本発明によって構成されるデバイスインターフェースを、図１Ａについて説明する。
この図１Ａは、プリンタ・スキャナ複合機ＰＳにおけるＧＤＩプリンタ部のデバイスインターフェースと、ＴＷＡＩＮスキャナ部のデバイスインターフェースの基本構成を概念的に示している。
図において、エンドポイントＥＰ０には、上記のプラグアンドプレイによるデバイス構成における標準デバイスリクエストの外、更にＧＤＩプリンタ部のコントロール応答と、ＴＷＡＩＮスキャナ部のコントロールを割り当てている。また、ＧＤＩプリンタ部のデバイスインターフェース０では、ＥＰ１にＧＤＩプリンタコントロールと印字データ転送をホストからデバイスへのバルク転送として割り当てている。そして、ＴＷＡＩＮスキャナ部のデバイスインターフェース１では、ＥＰ２にＴＷＡＩＮスキャナ部のコントロール応答と、読み取りデータの転送をデバイスからホストへのバルク転送として割り当てている。

このように、本発明の実施例であるプリンタ・スキャナ複合機ＰＳでは、ＧＤＩプリンタ部のコントロール応答とＴＷＡＩＮスキャナ部のコントロールにエンドポイントＥＰ０を割り当ててデバイス構成することにより、エンドポイントリソースの使用を抑制して（ＥＰ１、ＥＰ２のみ使用）、エンドポイントリソースの少ない低コストのＵＳＢコントローラ１２を利用可能としている。
なお、本発明の実施例であるプリンタ・スキャナ複合機ＰＳのプリンタ部をＰＣＬプリンタ部として使用することももちろん可能であって、上記と同様のプラグアンドプレイによるデバイス構成が行われる。
また、上記実施例では、ＵＳＢ１．Ｘ規格に適合したプリンタ・スキャナ複合機ＰＳについて説明したが、本発明をＵＳＢ２の規格に適合させることも可能である。更に、本発明はプリンタ・スキャナ複合機だけに限定されず、同様の技術思想はキーボード・マウス複合機を始めとする外の複合機にも適用できる。

本発明の実施例であるプリンタ・スキャナ複合機の基本構成を説明するブロック図である。 プリンタ・スキャナ複合機のデバイスインターフェースの基本構成を示す概念図である。 ＵＳＢケーブルによって互いに接続されたシステムを説明する図面である。 ＵＳＢのパケット転送を説明する概念図である。 ＵＳＢのパケットの構成を示す図面である。 デバイスのセットアップ時の状態遷移を示す図面である。

符号の説明

１１ ＭＰＵ
１２ ＵＳＢコントローラ
１２ａ ＵＳＢコネクタ
１６ プリンタ部
１７ スキャナ部
１８ ＲＯＭ
ＥＰ０〜ＥＰ２ エンドポイント

Claims (3)

1. ホストコンピュータとＵＳＢインターフェースを通じて、プリンタ、スキャナなどの複数の周辺機器として動作するＵＳＢ対応型デジタル複合機において、
   実行可能な周辺機器の機能を選択設定するための複合機能選択設定手段と、
   複数のエンドポイントを搭載し、上記複数種類の周辺機器の機能を実行するために、ホストコンピュータとの間で所定の通信プロトコルに従ったデータを送受させるように、上記エンドポイントを機能毎のデータ転送に割り当てて、デバイスインターフェースを構成するＵＳＢコントローラと、
   上記複合機能選択設定手段によって選択された選択設定情報を参照して、上記ＵＳＢコントローラに装備された複数のエンドポイントのうち、デバイスインターフェースの構成時にコントロール転送に使用する双方向のエンドポイントを、デバイスインターフェースが構築された後には、上記選択設定情報によって特定された機能のうちの少なくとも一方のデータ転送に割り当てる制御手段とを備えている、ＵＳＢ対応型デジタル複合機。
2. 請求項１において、
   上記制御手段は、デバイスインターフェースの構成後に、上記複合機能選択手段によって選択設定された２つの機能を実行するために転送されるデータのそれぞれを、上記双方向のエンドポイントの転送方向に対応させて割り当てるようにしているＵＳＢ対応型デジタル複合機。
3. 請求項２において、
   上記制御手段が、双方向のエンドポイントに割り当てているデータが、コピー、プリンタ、スキャナ、カメラ、ファクシミリ送受信用の画像データ、それらのコマンド、応答信号のうちから、互いに転送方向が反対になる２つのもので特定されている、ＵＳＢ対応型デジタル複合機。
   

Images