JP2007233719A - Ｕｓｂシステム、ｕｓｂホスト、ｕｓｂデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 ＵＳＢデバイス側が要求する最大消費電流に、ＵＳＢホストが安全に対応できるようにする。
【解決手段】 ＵＳＢデバイスと、前記ＵＳＢデバイスに電力を供給するＵＳＢホストとを備えるＵＳＢシステムであって、前記ＵＳＢデバイスは、インタフェースの数が０および１００ｍＡを超える最大消費電流が定義されたコンフィギュレーションを有し、前記ＵＳＢホストは、前記ＵＳＢデバイスが接続された場合に、前記コンフィギュレーションで定義される最大消費電流の供給を許可することを特徴とするＵＳＢシステム。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＵＳＢインタフェースに係り、特に、ＵＳＢデバイス側が要求する最大消費電流に、ＵＳＢホストが安全に対応できるようにする技術に関する。

コンピュータ等のホスト機器と周辺装置とを接続するインタフェースとしてＵＳＢ（Universal Serial Bus）が広く普及している。

ＵＳＢインタフェースでは、特許文献１に記載されているように、ＵＳＢホスト側からＵＳＢデバイス側にバスパワーとして電力を供給できるようになっている。

電力の供給に関し、ＵＳＢデバイス側では、接続時においては、消費電流が最大１００ｍＡで動作するように規定されている。このため、ＵＳＢホスト側は１００ｍＡまでは無条件で供給できるようになっている。

そして、ＵＳＢデバイス側でそれ以上の消費電力が必要な場合には、ＵＳＢホスト側から設定を受けることにより最大５００ｍＡまで供給されるようになっている。

特開２００４−１２７０２０号公報

上述のように、ＵＳＢデバイスがＵＳＢホストから１００ｍＡ以上の消費電流の供給を受ける場合には、ＵＳＢホスト側から設定を受ける必要がある。

しかしながら、ＵＳＢデバイスによってはその仕様上、ＵＳＢホストのサポート対象として認識されず、１００ｍＡ以上の消費電流の供給を受けるための設定を受けることができないものもある。

特に、近年では、ＵＳＢホストとのデータ通信は行なわずに、電源供給のみを目的としてホストとＵＳＢ接続を行なうデバイスが増えてきており、このような装置では、ＵＳＢホスト側からサポート対象として認識されないことも多い。

この場合、ＵＳＢデバイス側が１００ｍＡ以上の供給の要求があり、ＵＳＢホスト側に１００ｍＡ以上の供給能力があったとしても、最大１００ｍＡまでの供給しかできないことになる。また、仮に、設定を受けることなく１００ｍＡを超える電流を消費してしまうと電圧降下による動作不良を招くおそれもある。

本発明は、ＵＳＢデバイス側が要求する最大消費電流に、ＵＳＢホストが安全に対応できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様であるＵＳＢシステムは、
ＵＳＢデバイスと、前記ＵＳＢデバイスに電力を供給するＵＳＢホストとを備えるＵＳＢシステムであって、
前記ＵＳＢデバイスは、インタフェースの数が０および１００ｍＡを超える最大消費電流が定義されたコンフィギュレーションを有し、
前記ＵＳＢホストは、前記ＵＳＢデバイスが接続された場合に、前記コンフィギュレーションで定義される最大消費電流の供給を許可することを特徴とする。

ＵＳＢホスト側で、インタフェースの数が０のコンフィギュレーションを許容することにより、電源供給のみを目的として接続されるＵＳＢデバイスに対して、要求された最大消費電流を安全に供給することができるようになる。

上記課題を解決するため、本発明の第２の態様であるＵＳＢホストは、
接続されたＵＳＢデバイスに電力を供給するＵＳＢホストであって、
前記ＵＳＢデバイスから取得したコンフィギュレーションにインタフェース数として０が定義されている場合に、そのコンフィギュレーションで定義されている最大消費電流の供給を許可することを特徴とする。

本態様においても、ＵＳＢホスト側で、インタフェースの数が０のコンフィギュレーションを許容することにより、電源供給のみを目的として接続されるＵＳＢデバイスに対して、要求された最大消費電流を安全に供給することができるようになる。

ここで、インタフェース数として０が定義されているコンフィギュレーション以外にサポート可能なコンフィギュレーションが存在しない場合に限り、前記最大消費電流の供給を許可するようにしてもよい。

また、インタフェース数として０が定義されているコンフィギュレーション以外にサポート可能なコンフィギュレーションが存在している場合には、あらかじめ定められた規則にしたがって、いずれかのコンフィギュレーションを選択するようにしてもよい。

さらには、インタフェース数として０が定義されているコンフィギュレーション以外は受け付けないモードを備えるようにしてもよい。

この場合、前記モードは、ユーザからの指示にしたがって切り替えられるようにする。

上記課題を解決するため、本発明の第３の態様であるＵＳＢデバイスは、
ＵＳＢホストと接続し、電力の供給を受けるＵＳＢデバイスであって、
インタフェースの数が０および１００ｍＡを超える最大消費電流が定義されたコンフィギュレーションを有することを特徴とする。

インタフェースの数が０のコンフィギュレーションを許容するＵＳＢホストに対して、電源供給のみを目的として接続するＵＳＢデバイスを実現することができる。

ここで、前記コンフィギュレーションとは別に、インタフェースの数として１以上が定義されているコンフィギュレーションを備え、
前記ＵＳＢホストからのコンフィギュレーション情報取得要求に対して、前記インタフェースの数が０および１００ｍＡを超える最大消費電流が定義されたコンフィギュレーションのみを応答するモードを備えることができる。

この場合、前記モードは、ユーザからの指示にしたがって切り替えられるようにする。

本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本実施例におけるＵＳＢシステムの構成を示すブロック図である。本図に示すように、ＵＳＢシステムは、ＵＳＢデバイス１００とＵＳＢホスト２００とがＵＳＢケーブル３００を介して接続されて構成される。なお、ＵＳＢデバイス１００のコネクタの形状によっては、ＵＳＢケーブル３００を介さずに接続することもできる。本発明はいずれの接続形態にも適用することができる。

ＵＳＢデバイス１００は、ＵＳＢホスト２００との通信を行ない、ＵＳＢデバイスとして機能するためのＵＳＢデバイスコントローラ１１０と、ＵＳＢデバイス固有機能部１２０とを備えている。ＵＳＢデバイス固有機能部１２０は、ＵＳＢデバイス１００の固有の処理を行なうための機能部であり、そのＵＳＢデバイス１００の用途に応じて、メモリ機能としたり、音楽再生機能としたり、通信機能等とすることができる。

なお、本発明は、ＵＳＢデバイス固有機能部１２０として、ＵＳＢホスト２００とのデータ通信が要求されない機能、例えば、ライト、クリーナー、ファン等の小物家電機能を備えるＵＳＢデバイス１００に特に効果的に適用することができる。これらのＵＳＢデバイスは、動作電源、充電等の電源供給のみを目的としてＵＳＢ接続を行なうものである。もちろん、本発明は、これらのＵＳＢデバイス１００に限られず、ＵＳＢホスト２００とデータ通信を行なうＵＳＢデバイス１００にも適用することができる。

ＵＳＢホスト２００は、ＵＳＢデバイス１００との通信を行ない、ＵＳＢホストとして機能するためのＵＳＢホストコントローラ２１０と、ＵＳＢホスト２００自身への電源供給およびＵＳＢケーブル３００を介してＵＳＢデバイス１００への電源供給を行なうための電源部２２０と、ＵＳＢホスト固有機能部２３０とを備えている。ＵＳＢホスト固有機能部２３０は、ＵＳＢホスト２００の固有の処理を行なうための機能部であり、そのＵＳＢホスト２００の用途に応じて、情報処理機能等とすることができる。

ＵＳＢデバイス１００とＵＳＢホスト２００との接続に用いられるＵＳＢケーブル３００は、４本の線を備えている。それぞれの線は、データ通信に用いる＋Ｄ・−Ｄ信号線、ＵＳＢホスト２００からＵＳＢデバイス１００に５Ｖのバスパワーとして電力を供給するＶＢＵＳ、グランドＧＮＤである。

一般に、ＵＳＢデバイス１００がＵＳＢホスト２００に接続された場合には、ＵＳＢホスト２００は、ＵＳＢデバイス１００からそのデバイスに関する情報を取得する。そして、接続されたＵＳＢデバイス１００がサポート対象であるかどうかを判断し、サポート対象と判断した場合には、デバイスとして認識して、それぞれの機能に応じた処理を行なう。

図２は、ＵＳＢホスト２００が接続の際に、ＵＳＢデバイス１００から取得する情報の一部を模式的に示した図である。

ＵＳＢデバイス１００は、規格上、デバイス内にコンフィギュレーションを１つ以上持つことになっている。そして、各コンフィギュレーションは、通信のためのインタフェースを持つようになっている。ＵＳＢデバイス１００には、デバイスの属性を記述するためのデータ構造が定められている。このデータ構造は、ディスクリプタと呼ばれる。

ディスクリプタとして、デバイス全般の情報を含むデバイスディスクリプタがＵＳＢデバイス１００に１つ存在する。具体的には、ベンダＩＤ、プロダクトＩＤ、コンフィギュレーションの数等がデバイスディスクリプタに記述される。

そして、デバイスディスクリプタに記述されたコンフィギュレーションの数分のコンフィギュレーションディスクリプタが存在する。コンフィギュレーションディスクリプタには、ＵＳＢデバイス１００の機能性、Ｉ／Ｏの振る舞い等が定義される。具体的には、そのコンフィギュレーションディスクリプタのサイズ、そのコンフィギュレーションがサポートするインタフェースの数、最大消費電力（電流）等が記述される。

通常、コンフィギュレーションは、１つ以上のインタフェースを持つように定められている。元来、ＵＳＢインタフェースはＵＳＢホスト２００とＵＳＢデバイス１００との間でデータ通信を行なうための仕様であるため、データ通信を行なわないことを示すインタフェース数０というコンフィギュレーションは想定する必要がなかった。このため、仮に、インタフェース数が０というコンフィギュレーションを取得した場合には、サポート対象外と判断するようにしていた。

これに対し、本発明では、ＵＳＢホスト２００側で、インタフェース数０というコンフィギュレーションを許容することとし、データ通信は行なわないが、ＵＳＢホスト２００からの電力供給は受けるというＵＳＢデバイス１００の機能を実現できるようにしている。

このため、ＵＳＢホスト２００が、インタフェース数が０のコンフィギュレーションをサポート対象であると判断するようにしている。そして、そのコンフィギュレーションに関しては、データ通信は行なわず、ＵＳＢデバイス１００側が要求する最大消費電流の供給を許可する。これにより、ＵＳＢデバイス１００が、無条件で供給可能な電流である１００ｍＡを超える消費電流を要求している場合であっても、規定限度内の５００ｍＡまで供給できることとなる。

一方、ＵＳＢデバイス１００側は、ＵＳＢホスト２００からデータ通信を行なうことなく、１００ｍＡを超える電力の供給を受ける場合には、インタフェース数が０のコンフィギュレーションを備えるようにすればよい。

図３は、本実施例における、ＵＳＢデバイス１００が接続された場合のＵＳＢホスト２００の処理を説明するフロー図である。

ＵＳＢホスト２００にＵＳＢデバイス１００が接続されると、ＵＳＢホスト２００は、ＵＳＢデバイス１００からデバイスディスクリプタを取得する（Ｓ１０２）。デバイスディスクリプタには、ＵＳＢバージョン、ベンダＩＤ、メーカ名のインデックス番号、製品名のインデックス番号、コンフィギュレーション数等が記述されているため、ＵＳＢホスト２００は、接続されたＵＳＢデバイス１００のコンフィギュレーション数を把握することができる。

次いで、ＵＳＢホスト２００は、ＵＳＢデバイス１００から、１つ目のコンフィギュレーションディスクリプタを取得する（Ｓ１０３）。コンフィギュレーションディスクリプタには、インタフェース数、特性、最大消費電流等が記述されている。

そして、ＵＳＢホスト２００は、取得したコンフィギュレーションディスクリプタに基づいて、そのコンフィギュレーションがサポート対象であるかどうかの判断を行なう（Ｓ１０４）。ここで、サポート対象であるかどうかの判断は、従来どおり、ＵＳＢデバイス１００が要求する最大消費電流に対して電源供給が可能かどうか、ＵＳＢデバイス１００のデータの転送種類・データの転送形態が通信可能なものであるか等によって行なうことができる。

なお、従来は、インタフェース数が０のコンフィギュレーションはサポート対象外と判断されていたが、本実施形態ではインタフェース数が０であってもサポート対象外とは判断しないようにする。

以上のサポート対象の判断を、デバイスディスクリプタが示すすべてのコンフィギュレーションに対して行なう（Ｓ１０５）。

すべてのコンフィギュレーションについて判断を行なった結果、インタフェース数が０のコンフィギュレーションが存在しなかった場合（Ｓ１０６：Ｎ）には、従来どおり、サポート対象のコンフィギュレーションの有無に応じて、接続されたＵＳＢデバイス１００への処理を行なう。

すなわち、サポート対象のコンフィギュレーションが存在している場合（Ｓ１０８：Ｙ）には、ＵＳＢデバイス１００が認識されたとして、通常の使用が可能となる（Ｓ１０９）。したがって、ＵＳＢデバイス１００とのデータ通信を行なえるようになる。一方、サポート対象のコンフィギュレーションが存在していない場合（Ｓ１０８：Ｎ）には、不明なデバイスとして処理する（Ｓ１１０）。具体的には、データ通信は行なわず、「接続されたデバイスは使用できません」という旨の表示等を行なうようにする。

すべてのコンフィギュレーションについて判断を行なった結果、インタフェース数が０のコンフィギュレーションが存在していた場合（Ｓ１０６：Ｙ）には、サポート対象となったコンフィギュレーションが、インタフェース数が０のコンフィギュレーションのみであったかどうかを判断する（Ｓ１０７）。

サポート対象となったコンフィギュレーションが、インタフェース数が０のコンフィギュレーションのみの場合としては、コンフィギュレーション数が１で、そのコンフィギュレーションのインタフェース数が０の場合、および、コンフィギュレーション数が複数で、インタフェース数が０のコンフィギュレーションのみがサポート対象であり、他のコンフィギュレーションがサポート対象外の場合が考えられる。

この結果、サポート対象となったコンフィギュレーションが、インタフェース数が０のコンフィギュレーションのみの場合（Ｓ１０７：Ｙ）には、電力供給のみを要求しているものとして、そのコンフィギュレーションディスクリプタで記述されている最大消費電流の供給を許可する（Ｓ１１１）。この場合、インタフェース数が０であるためそのＵＳＢデバイス１００とのデータ通信は行なわない。

一方、サポート対象となったコンフィギュレーションが、インタフェース数が０のコンフィギュレーションのみではない場合（Ｓ１０７：Ｎ）には、インタフェース数が１以上のコンフィギュレーションに基づいて通常のデータ通信を行なうか、インタフェース数が０のコンフィギュレーションに基づいて、データ通信は行なわずに最大消費電流の供給を行なうかを選択する（Ｓ１１２）。

この選択は、あらかじめ定めた規則にしたがって判断するようにする。例えば、データ通信を優先して、インタフェース数が１以上のコンフィギュレーションに基づく処理を固定的に行なうようにすることができる。あるいは、ＵＳＢデバイス１００の状態により動的に変化させるようにしてもよい。

図６は、ＵＳＢデバイス１００の状態によりコンフィギュレーションの選択を動的に変化させる処理の一例を示すフロー図である。

ここでは、ＵＳＢデバイス１００がデバイス固有機能を使用しているかどうかを判断する（Ｓ１１２１）。例えば、ＵＳＢデバイス１００の固有機能が音楽再生機能の場合には、音楽再生処理を行なっているかどうかを判断する。

その結果、固有機能を使用していると判断した場合（Ｓ１１２１：Ｙ）には、インタフェース数が１以上のコンフィギュレーションに基づいて通常のデータ通信を行なう（Ｓ１１２２）。そして、その機能の終了を監視し（Ｓ１１２３）、終了した場合、例えば、音楽再生が終了し一定時間再生開始がない状態になると、データ通信を修理して（Ｓ１１２４）、インタフェース数が０のコンフィギュレーションに基づいて、データ通信は行なわずに最大消費電流の供給を行なうようにする（Ｓ１１２５）。これにより、例えば、ＵＳＢデバイス１００の充電を行なうことができる。

また、固有機能を使用していると判断した場合（Ｓ１１２１：Ｎ）もインタフェース数が０のコンフィギュレーションに基づいて、データ通信は行なわずに最大消費電流の供給を行なうようにする（Ｓ１１２５）。

その後、固有機能の使用を再開、例えば、音楽再生を再開した場合（Ｓ１１２１）には、インタフェース数が１以上のコンフィギュレーションに基づいて通常のデータ通信を行なう（Ｓ１１２２）ようにすることができる。なお、固有機能の使用の再開は、「Ｗａｋｅｕｐ」信号をＵＳＢデバイス１００側から発行する等により検出することができる。また、従来どおり、固有機能の使用中に充電を行なうことも可能である。

なお、図５のフロー図において図示していないが、処理（Ｓ１０７）において、インタフェース数が０のコンフィギュレーションも含め、いずれのコンフィギュレーションもサポート対象外である場合には、処理（Ｓ１１０）同様に、不明デバイス処理を行なうようにする。

上述の処理例では、処理（Ｓ１１２）に示したように、サポート対象となったコンフィギュレーションが、インタフェース数が０のコンフィギュレーションのみではない場合には、インタフェース数が１以上のコンフィギュレーションに基づいて通常のデータ通信を行なうか、インタフェース数が０のコンフィギュレーションに基づいて、データ通信は行なわずに最大消費電流の供給を行なうかを選択するようにしていた。

この処理の煩雑さを避けるため、あらかじめＵＳＢデバイス１００側あるいはＵＳＢホスト２００側でモードを設定できるようにしてもよい。モードの設定は、例えば、ユーザがＵＳＢデバイス１００の用途に応じて切り替えられるようにする。

図４は、ＵＳＢデバイス１００側でモードを設定する場合を説明する図である。この場合、本図に示すように、ＵＳＢデバイス１００内に、通常通信モードと電力要求モードとを切り替えるためのＵＳＢデバイス切替スイッチ１３０を設けるようにする。なお、ＵＳＢデバイス切替スイッチ１３０は、ハードウェア的に設けるようにしてもよいし、ソフトウェア的に実現するようにしてもよい。

そして、通常通信モードに設定されている場合には、ＵＳＢホスト２００からのデバイスディスクリプタ要求に対して、インタフェース数が０のコンフィギュレーションを含まないコンフィギュレーションの数Ｎを応答するようにする。したがって、ＵＳＢホスト２００からのコンフィギュレーションディスクリプタの要求に対しては、インタフェース数が１以上のコンフィギュレーションが応答されることになり、従来どおりの処理が可能となる。

一方、電力要求モードに設定されている場合には、ＵＳＢホスト２００からのデバイスディスクリプタ要求に対して、コンフィギュレーションの数１を応答するようにする。そして、ＵＳＢホスト２００からのコンフィギュレーションディスクリプタの要求に対しては、インタフェース数が０のコンフィギュレーションを応答するようにする。すなわち、インタフェース数が０のコンフィギュレーションだけがＵＳＢホスト２００に送られることになる。これにより、最大消費電流の供給を受けることが可能となる。

図５は、ＵＳＢホスト２００側でモードを設定する場合を説明する図である。この場合、本図に示すように、ＵＳＢホスト２００内に、通常通信モードと電力供給モードとを切り替えるためのＵＳＢホスト切替スイッチ２４０を設けるようにする。なお、ＵＳＢホスト切替スイッチ２４０は、ハードウェア的に設けるようにしてもよいし、ソフトウェア的に実現するようにしてもよい。

そして、通常通信モードに設定されている場合には、従来とおなじ動作を行なう。すなわち、インタフェース数が０のコンフィギュレーションに対してはサポート対象外であるとの判断を行なう。

一方、電力供給モードに設定されている場合には、ＵＳＢデバイス１００に複数のコンフィギュレーションが存在している場合にも、インタフェース数が０のコンフィギュレーションだけを受け付けるようにする。この際に、ＵＳＢデバイス１００への電力供給に備えて、電流供給体制を整えておくことが望ましい。これにより、ＵＳＢデバイス１００が要求する最大消費電流の供給が可能となる。

以上に示したように、本実施例によれば、ＵＳＢデバイス側が要求する最大消費電流に、ＵＳＢホストが安全に対応することができるようになる。

ＵＳＢシステムの構成を示すブロック図。 ＵＳＢホストがＵＳＢデバイスから取得する情報の一部を模式的に示した図。 ＵＳＢデバイスが接続された場合のＵＳＢホストの処理を説明するフロー図。 ＵＳＢデバイス側でモードを設定する場合を説明する図。 ＵＳＢホスト側でモードを設定する場合を説明する図。 コンフィギュレーションの選択を動的に変化させる処理の一例を示すフロー図。

符号の説明

１００…ＵＳＢデバイス、１１０…ＵＳＢデバイスコントローラ、１２０…ＵＳＢデバイス固有機能部、１３０…ＵＳＢデバイス切替スイッチ、２００…ＵＳＢホスト、２１０…ＵＳＢホストコントローラ、２２０…電源部、２３０…ＵＳＢホスト固有機能部、２４０…ＵＳＢホスト切替スイッチ、３００…ＵＳＢケーブル

Claims (10)

1. ＵＳＢデバイスと、前記ＵＳＢデバイスに電力を供給するＵＳＢホストとを備えるＵＳＢシステムであって、
   前記ＵＳＢデバイスは、インタフェースの数が０および１００ｍＡを超える最大消費電流が定義されたコンフィギュレーションを有し、
   前記ＵＳＢホストは、前記ＵＳＢデバイスが接続された場合に、前記コンフィギュレーションで定義される最大消費電流の供給を許可すること
   を特徴とするＵＳＢシステム。
2. 接続されたＵＳＢデバイスに電力を供給するＵＳＢホストであって、
   前記ＵＳＢデバイスから取得したコンフィギュレーションにインタフェース数として０が定義されている場合に、そのコンフィギュレーションで定義されている最大消費電流の供給を許可することを特徴とするＵＳＢホスト。
3. 請求項２に記載のＵＳＢホストであって、
   インタフェース数として０が定義されているコンフィギュレーション以外にサポート可能なコンフィギュレーションが存在しない場合に限り、前記最大消費電流の供給を許可することを特徴とするＵＳＢホスト。
4. 請求項２に記載のＵＳＢホストであって、
   インタフェース数として０が定義されているコンフィギュレーション以外にサポート可能なコンフィギュレーションが存在している場合には、あらかじめ定められた規則にしたがって、いずれかのコンフィギュレーションを選択することを特徴とするＵＳＢホスト。
5. 請求項２に記載のＵＳＢホストであって、
   インタフェース数として０が定義されているコンフィギュレーション以外は受け付けないモードを備えていることを特徴とするＵＳＢホスト。
6. 請求項５に記載のＵＳＢホストであって、
   前記モードは、ユーザからの指示にしたがって切り替えられることを特徴とするＵＳＢホスト。
7. 請求項２に記載のＵＳＢホストであって、
   前記ＵＳＢデバイスとはデータ通信を行なわないことを特徴とするＵＳＢホスト。
8. ＵＳＢホストと接続し、電力の供給を受けるＵＳＢデバイスであって、
   インタフェースの数が０および１００ｍＡを超える最大消費電流が定義されたコンフィギュレーションを有することを特徴とするＵＳＢデバイス。
9. 請求項８に記載のＵＳＢデバイスであって、
   前記コンフィギュレーションとは別に、インタフェースの数として１以上が定義されているコンフィギュレーションを備え、
   前記ＵＳＢホストからのコンフィギュレーション情報取得要求に対して、前記インタフェースの数が０および１００ｍＡを超える最大消費電流が定義されたコンフィギュレーションのみを応答するモードを備えていることを特徴とするＵＳＢデバイス。
10. 請求項９に記載のＵＳＢデバイスであって、
    前記モードは、ユーザからの指示にしたがって切り替えられることを特徴とするＵＳＢデバイス。
    
    

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