JP2015537297A - 全二重差動対を有するｕｓｂインタフェース上のイーサネット（登録商標） - Google Patents

Abstract

ＵＳＢポートおよびＵＳＢ接続（例えばＵＳＢケーブル）を介して提供されたイーサネット通信またはＵＳＢ通信を用いて、ホストデバイスが外部デバイスと通信することを可能にするシステムおよび方法が開示される。ホストデバイスはプロセッサと、プロセッサに接続されるイーサネットメディアアクセス制御（ＭＡＣ）回路と、プロセッサに接続されるＵＳＢコントローラと、ＵＳＢ接続を介して外部デバイスに接続されるＵＳＢポートと、モード選択信号に応答して、ＵＳＢポートと、イーサネットＭＡＣ回路およびＵＳＢコントローラのいずれかと、の間に接続されるトランシーバと、を含む。ホストデバイスはさらに、外部デバイスがＵＳＢデバイスであるかあるいはイーサネットデバイスであるかの決定に応答して、前記モード選択信号を生成する検出回路を含むことができる。

Description

［０００１］本実施形態は、概してコンピュータネットワークに関し、特に、ＵＳＢインタフェース上のイーサネット通信を提供することに関する。

［０００２］コンピュータ、外部周辺機器、ネットワークを接続するための種々のインタフェース標準が、高速で簡単な接続性を提供するために用いられる。例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）は、ＰＣおよびラップトップなどのコンピュータをマウス、キーボード、プリンタ、フラッシュドライブ、などの広範な周辺装置に接続するのに共通して使用される高速シリアルバスプロトコルであり、イーサネットプロトコルは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）におけるコンピュータに接続するためのネットワーク標準である。

［０００３］より詳細には、ＵＳＢプロトコルは、非常に多様な範囲の周辺機器をそのコンピュータに接続するために、強化されたかつ使用が簡単なインタフェースを、ＰＣユーザに提供するために開発された。ＵＳＢの開発は最初、小型プロファイルの周辺コネクタから大きな恩恵を受ける、ラップトップコンピュータに対する考慮によって推し進められた。さらに、ＵＳＢ装置は、ホットプラグ可能であり、それらは、ＰＣを電源オフすることなしにＰＣに接続したりＰＣから取り外したりすることができる。

［０００４］ＩＥＥＥ８０２．３シリーズ標準において実現されたイーサネットプロトコルは、例えば同軸ケーブル、より対線ケーブル（例えばＣＡＴ−５およびＣＴＡ−６ケーブル）、そして光ファイバ線、を含むいくつかの異なる媒体を介したイーサネット通信を可能にする。イーサネットは、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層でのネットワークアクセスを介して、および共通のアドレシングフォーマットを通して物理層（ＰＨＹ）のための多数の書き込みおよびシグナリング標準を規定する。ＭＡＣ層は、７層オープンシステムインターコネクト（ＯＳＩ）モデルにおいて規定されたデータリンク層のサブレイヤであり、論理リンク制御（ＬＬＣ）サブレイヤと、ネットワークの物理（ＰＨＹ）レイヤとの間のインタフェースとして機能する。

［０００５］ＰＣなどの多くのホストデバイスにとって、イーサネット技術は、デバイスのマザーボード内に埋め込まれており、ホストデバイスは、デバイス内に提供されたイーサネットポートに取り付けられたイーサネットケーブルを介してイーサネットネットワークに容易に接続することができる。例えば多くの現代のイーサネットポートは、イーサネットより対ケーブル（例えばＣＡＴ−５およびＣＡＴ−６）と接合するＲＪ４５コネクタを含む。しかしながら、非常に薄いノートブックコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータなどのより小さい計算装置に関連して、イーサネットポートのフォームファクタ（form factor）が比較的大きいので、多くのこれらの小さな計算装置は、イーサネットケーブルと接続するイーサネットポートを含まない。

［０００６］イーサネットポートを含まないホストデバイスの場合、イーサネット機能は、デバイスのＵＳＢポート（ＲＪ４５ポートよりもより小さい）を用いて提供されることができる。そのようなデバイスの場合、ユーザは、ＵＳＢ対イーサネットアダプタをデバイスの利用可能なＵＳＢポートの１つに取り付けて、デバイスに対するイーサネット機能性を提供する。動作において、ＵＳＢ対イーサネットアダプタは、ホストデバイスのＵＳＢポートと、アダプタのイーサネットポートと、の間のインタフェースを提供する。アダプタのイーサネットポートには、ＣＡＴ−５ケーブルなどのイーサネットケーブルを用いてイーサネットネットワークが接続される。

［０００７］（例えばイーサネットポートではなく）ＵＳＢポートを用いてホストデバイスをイーサネットネットワークに効果的に接続することができるが、従来のＵＳＢ対イーサネットアダプタは、高価であり、大きな量の電源を消費し、複雑なアレイの回路素子を含む。例えば、従来のＵＳＢ対イーサネットアダプタは概して、ホストデバイスのＵＳＢポートと通信するためのＵＳＢコントローラと、アダプタのイーサネットポートを介してイーサネットケーブルと通信するためのイーサネットＰＨＹと、アダプタのＵＳＢコントローラとイーサネットＰＨＹ間の通信を確立するためのイーサネットＭＡＣとを含む。そのようなシステムの場合、ホストデバイスは概して、ＵＳＢコントローラを介してそのＵＳＢポートに接続されたイーサネットＭＡＣを含む。

［０００８］すなわち、より少ない電力を消費し、より少ない回路を使用し、より大きなスループットを可能にする、より小さいフォームファクタのＵＳＢ対イーサネットアダプタおよび関連するホストデバイスアーキテクチャに対する必要性が存在する。

［０００９］ＵＳＢポートおよびＵＳＢ接続（例えばＵＳＢケーブル）を介して提供された、イーサネット通信あるいはＵＳＢ通信を用いて、ホストデバイスが外部デバイスと通信することを可能にするシステムおよび方法が開示される。一部の実施形態の場合、ホストデバイスは、外部デバイスに送信するべきデータを生成するためのプロセッサと、前記プロセッサに接続されたイーサネットメディアアクセス制御（ＭＡＣ）回路と、前記プロセッサに接続されたＵＳＢコントローラと、ＵＳＢ接続を介して外部デバイスに接続されるべきＵＳＢポートと、前記ＵＳＢポートに接続された第１の端子と、モード選択信号に応答して、イーサネットＭＡＣ回路あるいはＵＳＢコントローラに接続される第２の端子とを含むトランシーバと、を含む。ホストデバイスは、外部デバイスがＵＳＢデバイスであるかイーサネットデバイスであるかの決定に応答して、モード選択信号を生成する検出回路を含む。

［００１０］少なくとも一部の実施形態において、トランシーバはＵＳＢ３．０準拠のインタフェースの一部を構成し、ＵＳＢ接続を介してホストデバイスと外部デバイス間に全二重シグナリングを提供するために、少なくとも２つの差動トランジスタ対を含む。少なくとも一部の実施形態において、トランシーバは、ＵＳＢ２．０プロトコルにしたがって通信するレガシーデバイスと逆方向の両立性を提供するために、第３の差動対を含む。

［００１１］一部の実施形態において、外部デバイスがＵＳＢデバイスであると決定されたならば、モード選択信号は、ホストデバイスをＵＳＢモードの動作に移行させる第１の状態に駆動される。ＵＳＢモードの動作において、選択回路は、トランシーバをＵＳＢコントローラに接続するとともに、トランシーバをイーサネットＭＡＣ回路から分離する。その後、トランシーバは、ＵＳＢポートを介してホストデバイスのＵＳＢコントローラと外部デバイス間でＵＳＢ信号を交換するために、ＵＳＢ準拠のトランシーバとして動作することになる。

［００１２］逆に、外部デバイスがイーサネットデバイスであると決定されたならば、モード選択信号は、ホストデバイスをイーサネットモードの動作に移行させる第２の状態に駆動される。イーサネットモードの動作において、選択回路は、トランシーバをイーサネットＭＡＣ回路に接続するとともに、トランシーバをＵＳＢコントローラから分離する。そのあと、トランシーバは、ＵＳＢポートを介して、ホストデバイスのイーサネットＭＡＣ回路と外部デバイス間でイーサネット信号を交換するために、ＭＡＣサイドメディア独立インタフェースとして動作する。このようにして、外部イーサネットデバイス上に提供されたＰＨＹサイドメディア独立インタフェースは、ホストデバイス上に提供されたトランシーバとともに動作することができ、ホストデバイス上に提供されたイーサネットＭＡＣと、外部イーサネットデバイス上に提供されたイーサネットＰＨＹ回路間で信号の交換を確立するシリアルギガビットメディア独立インタフェースを提供する。その結果、外部イーサネットデバイスは、ＵＳＢコントローラもイーサネットＭＡＣ回路の含まないことになり、外部イーサネットデバイスの面積と電力消費を低減することができる。

［００１３］さらに、ホストデバイスは、任意のイーサネットＰＨＹ回路を含まず、ホストデバイスは（例えば外部イーサネットデバイス上の８Ｂ／１０Ｂ符号化機能を実行するのとは逆に）イーサネット通信のための８Ｂ／１０Ｂ符号化機能を実行することができる。さらに、ホストデバイスのＵＳＢ３．０準拠のインタフェースの一部をイーサネット通信のためのメディア独立インタフェースとして使用することは、スループットを増大させることができる。これは、（外部デバイスへの送信のためにイーサネットデータをＵＳＢ信号に変換し、その後、当該信号を外部デバイス内でイーサネットデータに変換するのとは逆に）イーサネット信号はＵＳＢ接続を介してホストデバイスから外部デバイスに直接送信されるからである。

［００１４］
少なくとも１つの他の実施形態に関して、トランシーバは他のタイプのインタフェース（例えばＰＣＩタイプインタフェース）の一部を形成し、ＵＳＢ接続を介してホストデバイスと外部デバイス間に全二重シグナリングを提供するために、少なくとも２つの差動トランジスタ対を含む。

［００１５］本実施形態は、例によって示され、添付の図面の図によって限定されることはない。
［００１６］図１は、イーサネットネットワークデバイスのブロック図である。 ［００１７］図２は、いくつかの実施形態にしたがったコンピュータシステムのブロック図である。 ［００１８］図３Ａは、図２の外部デバイスの一実施形態である例示的ＵＳＢデバイスのブロック図である。 ［００１９］図３Ｂは、図２の外部デバイスの他の実施形態である例示的ＵＳＢ対イーサネットアダプタのブロック図である。 ［００２０］図４は、いくつかの実施形態にしたがった、図２のシステムの模範的動作を示す例示的フローチャートである。 ［００２１］図５Ａは、ＵＳＢモードにおいて動作するように構成された、図２のコンピュータシステムの簡略化された機能ブロック図である。 ［００２２］図５Ｂは、イーサネットモードにおいて動作するように構成された、図２のコンピュータシステムの簡略化された機能ブロック図である。

［００２３］同じ参照番号は図面全図にわたって対応する部分を意味する。

［００２４］以下の説明において、多くの特定の詳細は、本開示の完全な理解を提供するために述べられる。また、以下の説明において、本実施形態の完全な理解を提供するために、特定の術語が列挙される。しかしながら、当業者にとって、本実施形態を実施するために、これらの特別の詳細は要求されないことは明らかである。他の例においては、本開示をあいまいにするのを避けるために、よく知られた回路およびデバイスはブロック図で示される。ここで用いられる“接続された”という用語は、直接接続されるかあるいは1つ以上の仲介する部品あるいは回路を介して接続されることを意味する。さらに、術語“プロトコル”および“標準”は、適用可能なプロトコルあるいは標準によって統制される通信を意味し、この開示の目的のために交換可能である。ここに記述された種々のバスを介して提供される任意の信号は、他の信号と時間多重されることができ、1つ以上の共通バスを介して提供される。さらに、回路要素あるいはソフトウエアブロック間の連結は、バスあるいは単一の信号線として示される。バスの各々は、代替的に単一の信号線であり、単一の信号線の各々は、代替的にバスであり、単一の線あるいはバスは部品間での通信のための種々の物理的または論理的機構の1つまたはそれ以上のものを表す。

［００２５］ここでの開示によれば、オープンシステムインターコネクション（ＯＳＩ）モデルに対して参照が行われ、ＯＳＩモデルは７つのロジカルレイヤを含み、レイヤ１は、フィジカルレイヤであり、レイヤ２はデータリンクレイヤであり、レイヤ３はネットワークレイヤであり、レイヤ４はトランスポートレイヤであり、レイヤ５はセッションレイヤであり、レイヤ６はプレゼンテーションレイヤであり、レイヤ７はアプリケーションレイヤである。ＯＳＩレイヤにおいて階層が高くなるほどエンドユーザに近づく。ＯＳＩレイヤにおいて階層が低くなるほど物理チャネルに近くなる。例えば、ＯＳＩモデル階層の最上位はアプリケーションレイヤであり、エンドユーザのソフトウエアアプリケーションと直接相互交信する。逆に、ＯＳＩモデル階層の最下位はフィジカルレイヤであり、ネットワークデバイスと物理通信媒体間の関係を規定する。

［００２６］より詳細には、フィジカルレイヤは物理媒体に対して電気的および物理的仕様を提供し、媒体を介して送信するべきデータを変調するとともに受信するべきデータを復調することが可能なトランシーバを含む。データリンクレイヤは、デバイス間のデータ通信のために、アドレシングおよびチャネルアクセス制御機構などの、機能およびプロシージャに関する詳細を提供する。データリンクレイヤは、ロジカルリンク制御（ＬＬＣ）と、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）レイヤ、の２つのサブレイヤを含む。

［００２７］イーサネットプロトコルを使用して通信するシステムおよびデバイスにおいて、ＭＡＣレイヤとＰＨＹレイヤ間に、当該２つのレイヤ間で情報の交換を確立するためのインタフェースが存在する。ＭＡＣレイヤはデータ送信に使用される物理媒体に関して非依存性（agnostic）であり（すなわち使用される特定のＰＨＹデバイスに関して非依存性であるので）、このインタフェースは、メディア独立インタフェース（ＭＩＩ）と呼ばれる。このようにして、ＭＩＩは、与えられたＭＡＣデバイスを広範囲のＰＨＹデバイスとともに使用することを可能にする。術語ＭＩＩは、全体的な類（genus）に加えて、特別なタイプのメディア独立インタフェースを意味する。ここに使用されているように、術語“メディアアクセスインタフェース”および“ＭＩＩ”は、別途記述されない限りにおいてそのようなインタフェースの全体的な類を意味する。ＭＩＩの例は、アタッチメントユニットインタフェース（ＡＵＩ）、ＭＩＩ、縮小された（reduced）ＭＩＩ、ギガビットＭＩＩ（ＧＭＩＩ）、縮小された（reduced）ＧＭＩＩ、シリアルＧＭＩＩ（ＳＧＭＩＩ）、クワッドＳＧＭＩＩ（ＱＳＧＭＩＩ）、１０ＧＭＩＩ、そしてソースシンクロナスシリアルＭＩＩ（Ｓ３ＭＩＩ）を含む。

［００２８］例えば、図１は、物理媒体Ｍ１（例えばより対線ケーブルなどのイーサネットケーブル）を介して、外部イーサネットネットワーク（簡略化のために図示しない）と通信可能なネットワークデバイス１００の機能ブロック図である。ネットワークデバイス１００は、プロセッサ１１０、メモリ１２０、ＰＨＹデバイス１３０、そしてＭＡＣデバイス１４０を含む。ＰＨＹデバイス１３０は、物理媒体Ｍ１に接続されたイーサネットトランシーバ１３５を含む。イーサネットトランシーバ１３５は、図１においてＰＨＹデバイス１３０内に含まれるものとして示されているが、トランシーバ１３５はスタンドアロンデバイスあるいは一体化された回路であることができる。メモリ１２０は、例えばＥＥＰＲＯＭあるいはフラッシュメモリを含む、任意の適切なメモリ要素あるいはデバイスであることができる。プロセッサ１１０は、例えばメモリ１２０に記憶された1つ以上のソフトウエアプログラムのスクリプトまたは命令を実行することができる任意の適切なプロセッサであることができる。

［００２９］ＰＨＹデバイス１３０およびＭＡＣデバイス１４０はそれぞれ、一組の信号経路１６０を介して２つのデバイス間で信号を送信するための、それぞれメディア独立インタフェース１５０−１および１５０−２を含む。いくつかの実施形態において、信号経路１６０は、ＰＨＹデバイス１３０からＭＡＣデバイス１４０へ信号を送信するための、信号線の第1の差動対（例えば低電圧差動シグナリング対）と、ＭＡＣデバイス１４０からＰＨＹデバイス１３０へ信号を送信するための、信号線の第２の差動対（例えば低電圧差動シグナリング対）とを含む。各差動対は、ＰＨＹデバイス１３０とＭＡＣデバイス１４０間に1ビットデータパスを提供する。すなわち信号パスはＰＨＹデバイス１３０からＭＡＣデバイス１４０への第1のシリアルパスと、ＭＡＣデバイス１４０からＰＨＹデバイス１３０への第２のシリアルパスとを含む。

［００３０］より詳細には、より詳細には、ＭＩＩ１５０−１はそれぞれ、ＭＡＣデバイス１４０にデータを送信するとともに、ＭＡＣデバイス１４０からデータを受信するための、第1および第２のＰＨＹサイド差動トランジスタ対（簡略化のために図示せず）を含むことができる。ＭＩＩ１５０−２はそれぞれ、ＰＨＹデバイス１３０にデータを送信するとともに、ＰＨＹデバイス１３０からデータを受信するための、第１および第２のＭＡＣサイド差動トランジスタ対（簡略化のために図示せず）を含むことができる。すなわち、ＭＩＩ１５０−１はここではＰＨＹサイドＭＩＩと呼ぶことができ、ＭＩＩ１５０−２はここではＭＡＣサイドＭＩＩと呼ぶことができる。いくつかの実施形態において、信号パス１６０は、ＰＨＹデバイス１３０とＭＡＣデバイス１４０間でクロック信号を送信するための信号線を含まない。例えば、インタフェース１５０−１および１５０−２はソースシンクロナスでなくともよい。

［００３１］ＭＡＣデバイス１４０は、ＯＳＩ ＭＡＣサブレイヤの機能を実装する任意のデバイスあるいは集積回路であることができ、スタンドアロンデバイスであるかあるいはネットワークデバイス１００内に一体化することができる。同様にして、」ＰＨＹデバイス１３０は、ＯＳＩ物理レイヤの機能を実装する任意のデバイスあるいは集積回路であることができ、スタンドアロンであるかあるいはネットワークデバイス１００内に一体化することができる。いくつかの実施形態において、ＰＨＹデバイス１３０およびＭＡＣデバイス１４０はそれぞれ回路基板に取り付けられた集積回路内に実装されることができ、信号経路１６０は、回路基板上のトレースとして実装することができる。

［００３２］データ送信動作の間、ネットワークデバイス１００上のエンドユーザソフトウエアアプリケーションが媒体Ｍ１を介してネットワークにデータを送信するときに、プロセッサ１１０は、ＯＳＩモデルの最上位レイヤにしたがってデータを処理し、それから当該データをＭＡＣデバイス140を介してＰＨＹデバイス１３０に送信する。その後、ＰＨＹデバイス１３０は、データをトランシーバ１３５を介して物理チャネルＭ１に送信する。

［００３３］上記したように、ホストデバイスが、ＵＳＢ接続を介して、外部デバイスとのイーサネット通信あるいはＵＳＢ通信を確立することを可能にする、システムおよび方法が開示された。例えば、図２は、いくつかの実施形態にしたがった、ホストデバイス２００および外部デバイス２８０を含むシステム２０を示す。ホストデバイス２００は、プロセッサ２１０、イーサネットＭＡＣ回路２２０、ＵＳＢコントローラ２３０、選択回路２４０、トランシーバ２５０、ＵＳＢポート２６０、そして検出回路２７０を含む。

［００３４］プロセッサ２１０は、関連するメモリ（簡略化のために図示せず）に記憶された1つ以上のソフトウエアプログラムのスクリプトあるいは命令を実行することができる任意の適切なプロセッサであることができ、外部デバイス２８０に送信されるべきデータを生成することができ、および／または外部デバイス２８０から受信したデータを処理することができる。

［００３５］イーサネットＭＡＣ回路２２０は、バス２０１を介してプロセッサ２１０に接続されるが、（例えば図1のＭＡＣデバイス１４０に関して上記されたような）ＯＳＩ ＭＡＣサブレイヤの機能を実装する任意のデバイスあるいは集積回路であることができ、スタンドアロンかあるいはホストデバイス２００内に一体化することができる。少なくともいくつかの実施形態において、イーサネットＭＡＣ回路２２０は、イーサネット通信のための８Ｂ／１０Ｂ符号化機能を提供することができる物理コーディングサブレイヤ（ＰＣＳ）回路（簡略化のために図示せず）を含むかあるいは同回路に関連付けることができる。

［００３６］バス２０２を介してプロセッサ２１０に接続されたＵＳＢコントローラ２３０は、プロセッサ２１０とＵＳＢポート２６０間にＵＳＢ通信を確立することができる適切なＵＳＢコントローラであることができる。少なくともいくつかの実施形態において、ＵＳＢコントローラ２３０は、ＵＳＢ通信のための符号化機能を提供するためにＰＣＳ回路（簡略化のために図示せず）を含むかあるいは同回路に関連付けることができる。

［００３７］バス２０１および２０２は、任意の適切な信号線であるかあるいは、例えばＰＣＩ、ＰＣＩＥ、ＡＨＢおよび／またはＡＸＩを含む、任意の適切なバスアーキテクチャを実装することができる。一実施形態において、バス２０１および２０２は同じバスであることができる。

［００３８］トランシーバ２５０は、イーサネットＭＡＣ回路２２０あるいはＵＳＢコントローラ２３０に選択的に接続するための第１の端子と、ＵＳＢポート２６０に接続するための第２の端子と、接続２７５（例えばＵＳＢケーブル）を介してホストデバイス２００と外部デバイス２８０間の全二重シグナリングを可能にする少なくとも２つの差動対（簡略化のための図示せず）と、を含む。例えば、トランシーバ２５０の第１の差動対（例えば低電圧差動シグナリングトランジスタ対）は、ＵＳＢケーブル２７５を介してホストデバイス２００から外部デバイス２８０に信号を送信するのに用いることができ、トランシーバ２５０の第２の差動対（例えば低電圧差動シグナリングトランジスタ対）は、ＵＳＢケーブル２７５を介して外部デバイス２８０からの信号を受信するのに用いることができる。すなわち、以下に詳細に述べるように、ホストデバイス２００のトランシーバ２５０は、イーサネットＭＡＣ回路２２０およびＵＳＢコントローラ２３０によって共有されることができる。これは、別個のＵＳＢおよびイーサネットトランシーバを含むことができる従来のホストデバイスアーキテクチャと対照的である。

［００３９］いくつかの実施形態において、トランシーバ２５０は、ＵＳＢ３．０標準に準拠しており、（例えば上記した第１および第２の差動対に加えて）ＵＳＢ２．０標準にしたがって動作するレガシーデバイスのために半二重シグナリングを提供可能な第３の差動対を含む。

［００４０］他の実施形態において、トランシーバ２５０は、ＰＣＩ、ＰＣＩ−Ｘ、ＰＣＩエクスプレス、あるいはＰＣＩ−ＳＩＧなどのペリフェラルコンポーネントインタフェース（ＰＣＩ）の一部を形成することができる。さらに他の実施形態において、トランシーバ２５０は、より進んだマイクロコントローラバスアーキテクチャーハイパフォーマンスバス（ＡＨＢ）の一部を形成することができる。さらに他の実施形態において、トランシーバ２５０は、より進んだ拡張可能なインタフェース（ＡＸＩ）の一部を形成することができる。これらの実施形態において、トランシーバ２５０は、接続２７５を介してホストデバイスと外部デバイス間に全二重シグナリングを提供するために、少なくとも２つの差動トランジスタ対を含む。ホストデバイス２００と外部デバイス２８０間の接続２７５は、ＵＳＢ以外の１つ以上の通信プロトコルにしたがって動作することができる。

［００４１］選択回路２４０は、イーサネットＭＡＣ回路２２０に接続された第1の端子と、ＵＳＢコントローラ２３０に接続された第２の端子と、トランシーバ２５０の第1の端子に接続された第3の端子と、モード選択信号を受信するための制御入力と、を含む。選択回路２４０は、モード選択信号に応答して、トランシーバ２５０を選択的に、イーサネットＭＡＣ回路２２０かあるいはＵＳＢコントローラ２３０に接続する任意のスイッチングまたはマルチプレックス回路であることができる。ここに記述された実施形態の少なくとも一部において、モード選択信号は検出回路２７０によって生成される。この検出回路２７０は、外部デバイス２８０が（例えばＵＳＢ通信プロトコルを用いてホストデバイス２００と通信する）ＵＳＢデバイスであるか、（例えばイーサネット標準を用いてホストデバイス２００と通信する）イーサネットデバイスであるかを決定することができる。例えば、検出回路２７０は、外部デバイス２８０はＵＳＢデバイスであることを示すためにモード選択信号を第1の状態に駆動することができ、外部デバイス２８０がイーサネットデバイスであることを示すためにモード選択信号を第2の状態に駆動することができる。少なくとも別の実施形態において、モード選択信号はホストデバイス２００のユーザによって生成されることができる。

［００４２］外部デバイス２８０は、ＵＳＢポート２６０に直接接続されるかあるいはＵＳＢケーブル２７５を介してＵＳＢポート２６０に接続される任意の適切なデバイスであることができる。上記したように、外部デバイス２８０はＵＳＢデバイス（例えばＵＳＢフラッシュドライブ、マウス、など）あるいは、イーサネットデバイス（例えば外部イーサネットネットワークに接続されたイーサネットアダプタ）であることができる。より詳細には、図３Ａは、図２の外部デバイス２８０の一実施形態である外部デバイス３００を示す。外部デバイス３００が、ＵＳＢ回路３２０に接続されたＵＳＢコントローラ３１０を含むように示される。ここでは外部デバイス３００は、ＵＳＢ準拠の（例えばＵＳＢ２．０及び／またはＵＳＢ３．０プロトコルに合致する）シグナリング技術を用いてホストデバイス２００と通信することができるので、“ＵＳＢデバイス”と呼ばれる。ＵＳＢコントローラ３１０は、任意の適切なＵＳＢコントローラであり、ホストデバイス２００のＵＳＢポート２６０、トランシーバ２５０、ＵＳＢコントローラ２３０を介して、ＵＳＢ回路３２０とホストデバイス２００間にＵＳＢ通信を確立する。ＵＳＢ回路３２０は、データを配送、処理、および／または記憶する任意の適切な回路を含むことができる。一例として、外部デバイス３００がＵＳＢフラッシュドライブである実施形態において、ＵＳＢ回路３２０はフラッシュメモリ及び関連するメモリコントローラを含むことができる。他の例として、外部デバイス３００がマウスである実施形態において、ＵＳＢ回路３２０はマウスアーキテクチャおよび関連するコントローラを含むことができる。

［００４３］
図３Ｂは、図２の外部デバイス２８０の他の実施形態である外部デバイス３５０を示す。外部デバイス３５０は、いくつかの実施形態にしたがって構成されたＵＳＢ対イーサネットアダプタである。外部デバイス３５０は、イーサネット標準によって統制される通信を用いてホストデバイス２００と通信することができるので、ここでは、“イーサネットデバイス”と呼ばれる。外部デバイス３５０は、イーサネットＭＩＩ３６０と、イーサネットＰＨＹ３７０とを含むように示されている。イーサネットＰＨＹ３７０は、（例えば図１のＰＨＹデバイス１３０に関して上記したような）ＯＳＩ物理層の機能を実装する任意のデバイスあるいは集積回路であることができ、（例えばより対線ＣＡＴ−５あるいはＣＡＴ−６ケーブルなどの）適当なイーサネットケーブルによって外部イーサネットネットワークに接続されることができるイーサネットポート（例えばＲＪ４５コネクタ）に関連する。

［００４４］
イーサネットＭＩＩ３６０は、ホストデバイス２００のＵＳＢポート２６０、トランシーバ２５０、そしてイーサネットＭＡＣ回路２２０を介して、イーサネットＰＨＹ３７０とホストデバイス２００間のイーサネット通信を確立する。以下により詳細に説明されるように、外部デバイス３５０がホストデバイス２００のＵＳＢポート２６０を介してホストデバイス２００に接続されるとき、外部デバイス３５０のイーサネットＭＩＩ３６０とホストデバイス２００のトランシーバ２５０とは、ホストデバイス２００のイーサネットＭＡＣ回路２２０と外部デバイス３５０のイーサネットＰＨＹ３７０間にデータの交換を確立する（例えばＳＧＭＩＩなどの）ＭＩＩを形成する。このようにして、トランシーバ２５０はＭＡＣサイドＭＩＩとして動作するとともに、イーサネットＭＩＩ３６０はＰＨＹサイドＭＩＩとして動作し、外部デバイス３５０およびホストデバイス２００が、図１のＰＨＹデバイス１３０およびＭＡＣデバイス１４０間でのデータ交換と類似の方法で、データを交換することを可能にする。その結果、（例えば図３Ｂに示されるような）ＵＳＢ対イーサネットアダプタとして構成される外部デバイス３５０の実施形態は、ＵＳＢコントローラあるいは外部デバイス３５０上に設けられるイーサネットＭＡＣ回路なしに、ホストデバイス２００に対して信号を送信したりホストデバイス２００から信号を受信することができ、ホストデバイス２００は、別個のイーサネットトランシーバなしに外部デバイス３５０に信号を送信したり外部デバイス３５０から信号を受信することができる。

［００４５］
外部デバイス２８０と通信するホストデバイス２００の例示的動作について、図４の例示的フローチャート４００に関連して以下に記述される。ユーザが、（例えば、外部デバイス２８０のＵＳＢインタフェースをホストデバイス２００のＵＳＢポート２６０にプラグインすることによって）外部デバイス２８０をホストデバイス２００に接続した後で、検出回路２７０は、外部デバイス２８０がＵＳＢデバイスであるかイーサネットデバイスであるかを決定する（４０２）。外部デバイス２８０がＵＳＢデバイスであるならば、ブロック４０４で試験されたように、検出回路２７０は、モード選択信号を動作のＵＳＢモードをｓｈメス第１の状態に駆動する（４０６）。モード選択信号の第１の状態に応答して、ホストデバイス２００は、動作のＵＳＢモードに移行し、選択回路２４０は、トランシーバ２５０をＵＳＢコントローラ２３０に接続するとともに、トランシーバ２５０をイーサネットＭＡＣ回路２２０から分離する（４０８）。いくつかの実施形態において、イーサネットＭＡＣ回路２２０は、例えば、モード選択信号の第１の状態に応答して、ＵＳＢモードの間、不作動状態にされる（４１０）。その後、トランシーバ２５０は、（例えばＵＳＢ２．０プロトコル、ＵＳＢ３．０プロトコル、あるいは他のＵＳＢプロトコルのいずれかにしたがって）ＵＳＢ ＰＨＹデバイスとして動作し、ホストデバイス２００と外部デバイス２８０とは、ＵＳＢプロトコルと合致した方法で、ＵＳＢポート２６０を介して、ＵＳＢコントローラ２３０およびトランシーバ２５０を用いて信号を交換することができる（４１２）。

［００４６］
例えば、図５Ａは、図３Ａの外部デバイス３００に接続されるときにＵＳＢモードにおいて動作するホストデバイス２００を示す。より詳細には、ホストデバイス２００がＵＳＭモードで動作するときに、（上記したようにＵＳＢ３．０準拠のインタフェースを形成する）トランシーバ２５０は、例えば図５Ａに示されるように、ＵＳＢポート２６０を介した外部デバイス３００への送信のためにＵＳＢコントローラ２３０から受信した信号を変調するとともに、ＵＳＢコントローラ２３０への送信のためにＵＳＢポート２６０を介して外部デバイス３００から受信した信号を復調する。すなわち、図５Ａに示されるように、ホストデバイス２００は、ＵＳＢ通信プロトコルにしたがって外部デバイス３００とデータを交換することができる。

［００４７］
再び図４を参照すると、４０４で試験されたように、もし検出回路２７０が外部デバイス２８０はイーサネットデバイスであると決定したならば、ホストデバイス２００は動作のイーサネットモードに移行し、検出回路２７０は、モード選択信号を、動作のイーサネットモードを示す第２の状態に駆動する（４１６）。モード選択信号の第２の状態に応答して、選択回路２４０はトランシーバ２５０をイーサネットＭＡＣ回路２２０に接続するとともに、トランシーバ２５０をＵＳＢコントローラ２３０から分離する（４１８）。少なくとも一部の実施形態において、ＵＳＢコントローラ２３０は、例えば、モード選択信号の第２の状態に応答して、イーサネットモードの間、不作動状態にされることができる（４２０）。その後、トランシーバ２５０はイーサネットＭＡＣサイドＭＩＩとして動作し、ホストデバイス２００と外部デバイス２８０とは、イーサネットＭＡＣ回路２２０および通信プロトコルに合致した方法で、ＵＳＢポート２６０を介してイーサネットＭＡＣ回路２２０およびトランシーバ２５０を用いて信号を交換することができる（４２２）。

［００４８］
例えば、図５Ｂは、図３Ｂの外部ＵＳＢ対イーサネットアダプタ３５０に接続されたときにイーサネットモードで動作するホストデバイス２００を示す。ホストデバイス２００がイーサネットモードで動作するときに、（上記したようにＵＳＢ３．０準拠のインタフェースの一部を形成することができる）トランシーバ２５０は、ＵＳＢポート２６０を介した外部デバイス３５０への送信のためにイーサネットＭＡＣ回路２２０から受信した信号を変調するとともに、イーサネットＭＡＣ回路２２０への送信のためにＵＳＢポート２６０を介して外部デバイス２５０から受信した信号を復調するべくＭＡＣサイドＭＩＩとして動作することができる。すなわち、ホストデバイス２００は、（例えばＩＥＥＥ８０２．３標準などの）イーサネット標準によって統制される通信を用いて外部デバイス３５０とデータを交換することができる。より詳細には、イーサネットモードの間、トランシーバ２５０は、ＭＡＣサイドＭＩＩとして動作し、イーサネットＭＩＩ３６０はＰＨＹサイドＭＩＩとして動作する。合わせて、トランシーバ２５０およびＰＨＹサイドＭＩＩ３６０によって実装されるＭＡＣサイドＭＩＩは、ホストデバイス２００のイーサネットＭＡＣ回路と外部デバイス３５０のイーサネットＰＨＹ３７０間にイーサネット通信を確立する。すなわち、従来のシステムとは対照的に、イーサネットＰＨＹ３７０は外部デバイス３５０内に停留するとともに、イーサネットＭＡＣ回路２２０はホストデバイス２００内に停留し、ＭＡＣサイドＭＩＩは、ＵＳＢ３．０準拠のインタフェースの一部を形成するトランシーバを用いて実装されることができる。

［００４９］
その結果、いくつかの実施形態によれば、イーサネットポートあるいはホストデバイス２００上に設けられた専用のイーサネットトランシーバなしに、イーサネット信号を、ホストデバイス２００のＵＳＢポート２６０を介して送信することを可能にし、ホストデバイス２００の回路領域および複雑さを低減する。さらに、いくつかの実施形態によれば、自身のイーサネットＭＡＣ回路あるいはＵＳＢコントローラを含む、外部デバイス３５０なしに、外部デバイス３５０などの外部ＵＳＢ対イーサネットアダプタが、ホストデバイス２００とイーサネット信号を交換することを可能にし、回路領域および複雑さを低減するとともに、外部デバイス３５０の電力消費を低減する。これは、ＵＳＢポートを介してＵＳＢ通信プロトコルを提供し、外部デバイス上でＵＳＢ信号をイーサネット信号に変換する（上記したように、外部デバイスを自身のＵＳＢコントローラおよびイーサネットＭＡＣ回路を含めることが必要となる）従来のホストデバイスとは対照的である。さらに、従来のＵＳＢ対イーサネットアダプタは８Ｂ／１０Ｂ符号化機能を実行することができるが、ホストデバイス２００の少なくともいくつかの実施形態によれば、８Ｂ／１０Ｂ符号化機能を、トランシーバ２５０からの送信に先立って、ホストデバイス２００上で実行することができ、これによれば、外部デバイス３５０をさらに簡略化してそのサイズを低減することができる。

［００５０］上記した明細書において、本実施形態は、特定の例示的実施形態に関連して記述された。しかしながら、添付の請求の範囲に記述された開示の範囲から逸脱することなしに種々の変更および変形が可能であることは明らかである。したがって、明細書および図面は、限定的な意味合いではなく、例示的な意味合いの中で理解されるべきである。

Claims (22)

1. ＵＳＢ接続を介して外部デバイスとの、イーサネット通信またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信を確立するためのホストデバイスであって、前記ホストデバイスは、
   前記外部デバイスに送信されるべきデータを生成するためのプロセッサと、
   前記プロセッサに接続されたイーサネットメディアアクセス制御（ＭＡＣ）回路と、
   前記プロセッサに接続されたＵＳＢコントローラと、
   前記ＵＳＢ接続を介して前記外部デバイスに接続されるＵＳＢポートと、
   トランシーバと、を備え、
   前記トランシーバは、
   前記ＵＳＢポートに接続された第１の端子と、
   モード選択信号に応答して、前記イーサネットＭＡＣ回路かあるいは前記ＵＳＢコントローラに接続される第２の端子と、を含むホストデバイス。
2. 前記トランシーバはさらに、
   前記ＵＳＢ接続を介して前記ホストデバイスと前記外部デバイス間に全二重シグナリングを提供するために多数の差動トランジスタ対をさらに具備する請求項１に記載のホストデバイス。
3. 第１のモードの間に、前記トランシーバは、ペリフェラルコンポーネントインタフェース（ＰＣＩ）標準に準拠したインタフェースとして動作し、第２のモードの間に、前記トランシーバは、イーサネット標準に準拠したＭＡＣサイドメディア独立インタフェースとして動作する請求項１に記載のホストデバイス。
4. ＵＳＢモードの間に、前記トランシーバと前記ＵＳＢポートはともに、ＵＳＢ標準に準拠するインタフェースとして動作し、イーサネットモードの間に、前記トランシーバは、イーサネット標準に準拠するＭＡＣサイドメディア独立インタフェースとして動作する請求項１に記載のホストデバイス。
5. 前記外部デバイスは、イーサネット物理レイヤ（ＰＨＹ）回路とＰＨＹサイドメディア独立インタフェースとを含むＵＳＢ対イーサネットアダプタを備える請求項４に記載のホストデバイス。
6. 前記ＭＡＣサイドおよび前記ＰＨＹサイドメディア独立インタフェースは、前記ＵＳＢ接続を介して、前記ホストデバイスの前記イーサネットＭＡＣ回路と、前記ＵＳＢ対イーサネットアダプタの前記イーサネットＰＨＹ回路との間にイーサネット信号の交換を確立する請求項５に記載のホストデバイス。
7. 前記ＵＳＢ対イーサネットアダプタは、ＵＳＢコントローラを含まない請求項５に記載のホストデバイス。
8. 前記ＵＳＢ対イーサネットアダプタは、イーサネットＭＡＣ回路を含まない請求項５に記載のホストデバイス。
9. 前記モード選択信号がイーサネットモードを示すならば、前記トランシーバは、前記ＵＳＢポートを介して前記イーサネットＭＡＣ回路と前記外部デバイス間でイーサネット信号を交換すべくメディア独立インタフェースとして動作し、
   前記モード選択信号がＵＳＢモードを示すならば、前記トランシーバは、前記ＵＳＢポートを介して前記ＵＳＢコントローラと前記外部デバイス間でＵＳＢ信号を交換すべくＵＳＢ準拠トランシーバとして動作する、請求項１に記載のホストデバイス。
10. 前記モード選択信号に応答して、前記トランシーバを前記イーサネットＭＡＣ回路かあるいは前記ＵＳＢコントローラに選択的に接続するための選択回路を、さらに備える請求項１に記載のホストデバイス。
11. 前記モード選択信号がイーサネットモードを示すときに、前記選択回路は、前記トランシーバを前記イーサネットＭＡＣ回路に接続するとともに、前記トランシーバを前記ＵＳＢコントローラから分離し、
    前記モード選択信号がＵＳＢモードを示すときに、前記選択回路は、前記トランシーバを前記ＵＳＢコントローラに接続するとともに、前記トランシーバを前記イーサネットＭＡＣ回路から分離する請求項１０に記載のホストデバイス。
12. 前記イーサネットモードの間に、前記選択回路は、前記ＵＳＢコントローラを動作不能にし、前記ＵＳＢモードの間に、前記選択回路は、前記イーサネットＭＡＣ回路を動作不能にする請求項１１に記載のホストデバイス。
13. ＵＳＢケーブルを介してイーサネット通信かあるいはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信を確立するためのシステムであって、ホストデバイスを備え、
    前記ホストデバイスは、
    送信するべきデータを生成するためのプロセッサと、
    前記ＵＳＢケーブルと接続するためのＵＳＢポートと、
    前記プロセッサに接続されるイーサネットメディアアクセス制御（ＭＡＣ）回路と、
    前記イーサネットＭＡＣ回路と前記ＵＳＢポートとの間に接続され、前記ＵＳＢケーブルを介して全二重シグナリングを提供するために多くの差動トランジスタ対を含む、トランシーバと、
    外部デバイスと、を具備し、
    前記外部デバイスは、
    イーサネット物理レイヤ（ＰＨＹ）回路と、
    前記イーサネットＰＨＹ回路に対するＰＨＹサイドメディア独立インタフェースと、を備えるシステム。
14. 前記トランシーバは、ＵＳＢ準拠のインタフェースの一部を形成し、前記ＵＳＢを介して、前記イーサネットＭＡＣ回路と前記イーサネットＰＨＹ回路間に通信を確立するために、ＭＡＣサイドメディア独立インタフェース（ＳＧＭＩＩ）として動作する、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記外部デバイスは、ＵＳＢ対イーサネットアダプタを備え、前記イーサネットＰＨＹ回路は、イーサネットケーブルを介してイーサネットネットワークに接続する請求項１３に記載のシステム。
16. 前記ＵＳＢ対イーサネットアダプタは、ＵＳＢコントローラもイーサネットＭＡＣ回路も含まない請求項１５に記載のシステム。
17. 前記ホストデバイスはさらに、
    前記プロセッサと前記トランシーバ間で前記イーサネットＭＡＣ回路と並列に接続されたＵＳＢコントローラと、
    モード選択信号に応答して、前記トランシーバを、前記ＵＳＢコントローラかあるいは前記イーサネットＭＡＣ回路に選択的に接続するための選択回路と、
    を具備する請求項１３に記載のシステム。
18. 前記モード選択信号がイーサネットモードを示すときに、前記選択回路は、前記トランシーバを前記イーサネットＭＡＣ回路に接続するとともに、前記トランシーバを前記ＵＳＢコントローラから分離し、
    前記モード選択信号がＵＳＢモードを示すときに、前記選択回路は、前記トランシーバを前記ＵＳＢコントローラに接続するとともに、前記トランシーバを前記イーサネットＭＡＣ回路から分離する請求項１７に記載のシステム。
19. 前記イーサネットモードの間に、前記選択回路は、前記ＵＳＢコントローラを動作不能にし、前記ＵＳＢモードの間に、前記選択回路は、前記イーサネットＭＡＣ回路を動作不能にする請求項１８に記載のシステム。
20. ＵＳＢ接続を介してホストデバイスと外部デバイス間で、イーサネット通信かあるいはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信を確立するための方法であって、
    前記外部デバイスがＵＳＢデバイスであるかイーサネットデバイスであるかを決定することと、
    前記外部デバイスがイーサネットデバイスであると決定されたならば、前記ホストデバイス上のイーサネットメディアアクセス制御（ＭＡＣ）回路と、前記外部デバイス上のイーサネット物理レイヤ（ＰＨＹ）デバイスとの間でイーサネット準拠の信号を確立するために、前記ホストデバイス内に設けられたトランシーバを、メディア独立インタフェースとして動作することと、
    前記外部デバイスがＵＳＢデバイスであると決定されたならば、前記外部デバイスとＵＳＢ準拠の信号を交換するために、前記ホストデバイス内に設けられたトランシーバを、ＵＳＢ準拠のインタフェースの一部として動作することと、
    を具備する方法。
21. 前記ＵＳＢデバイスが検出されたならば、モード選択信号を第１の状態に駆動することと、
    前記イーサネットデバイスが検出されたならば、前記モード選択信号を第２の状態に駆動することと、をさらに備える請求項２０に記載の方法。
22. 前記モード選択信号が前記第１の状態にあるならば、前記トランシーバを前記ホストデバイス内のＵＳＢコントローラに接続するとともに、前記トランシーバを前記イーサネットＭＡＣ回路から分離することと、
    前記モード選択信号が前記第２の状態にあるならば、前記トランシーバを前記イーサネットＭＡＣ回路に接続するとともに、前記トランシーバを前記ＵＳＢコントローラから分離することと、をさらに備える請求項２１に記載の方法。

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