JP3497834B2 - ルートリピータ、ｕｓｂ通信システム、ｕｓｂ通信制御方法 - Google Patents

ルートリピータ、ｕｓｂ通信システム、ｕｓｂ通信制御方法

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JP3497834B2
JP3497834B2 JP2001101854A JP2001101854A JP3497834B2 JP 3497834 B2 JP3497834 B2 JP 3497834B2 JP 2001101854 A JP2001101854 A JP 2001101854A JP 2001101854 A JP2001101854 A JP 2001101854A JP 3497834 B2 JP3497834 B2 JP 3497834B2
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40—Bus structure
    • G06F13/4063—Device-to-bus coupling
    • G06F13/4068—Electrical coupling
    • G06F13/4081—Live connection to bus, e.g. hot-plugging
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2213/00—Indexing scheme relating to interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F2213/0042—Universal serial bus [USB]

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(Universal
Serial Bus)デバイス間の通信を行なうルートリピー
タ、ＵＳＢ通信システムおよびＵＳＢ通信制御方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＵＳＢシステムでは、図１０のよ
うに、デバイスツリー（ツリー状のＵＳＢトポロジー）
におけるルート(根)に位置するＵＳＢホスト(以下ホス
トと称する)がＵＳＢの端点に存在するＵＳＢ周辺機器
（以下デバイスと称する）を認識し、デバイスとの間で
一対一に送受信データをやり取りを行っている。デバイ
スツリーにおける節点に位置する「ＵＳＢハブ」（以下
ハブと称する）は特殊なデバイスであり、上流から下
流、および下流から上流へのパケット伝送を中継する機
能とともに、下流節点／端点に位置するデバイスの接続
・切断検出機能を持っている。
【０００３】そして、デバイスはホストに直結すること
も、ハブの下流に接続することもできる。ハブも一般の
デバイスと同様にホストに直結することも、ハブの下流
に接続することもできる。
【０００４】ＵＳＢ接続におけるホストとデバイスの関
係は非対称である。即ち、通信はすべてホストが起動
し、デバイスはそれに応答する。
【０００５】従って、ホストからデバイスへの通信パケ
ットは、ハブを介してデバイスツリー全体に送られる。
デバイスはパケットに含まれるアドレスフィールドを見
て、自分宛ての通信を認識した場合、ホストへ応答を返
す。この時の応答パケットはハブを介して上流方向に中
継される。
【０００６】デバイスを使用するために、ホストはデバ
イスとの間で一対一に通信を行う。ＵＳＢ上のホスト・
デバイス間の一対一の仮想的通信路を「パイプ」と称す
る。このホストデバイス間の通信は図１１の表１に示す
ようにコントロール型、バルク型、インタラプト型、ア
イソクロナス型の４種類ある。
【０００７】そして、ホストからデバイスへデータを送
信する通信は「ＯＵＴ」、デバイスからのデータをホス
トが受信する通信は「ＩＮ」と呼ばれている。
【０００８】ＵＳＢ通信パケットにはＣＲＣ(Cyclic Re
dundancy Code)が付加されており、受信側は正しくデー
タを受信できたかをデータとＣＲＣをチェックすること
により検出することができる。ハンドシェークのある通
信型では、ＣＲＣチェックによりエラーを検出したとき
にリトライを実行するプロトコルが規定されている。
【０００９】コントロール型通信とバルク型通信は、合
わせて一定のバンド幅を確保されるもので、パイプごと
にスループットやレイテンシは保証されない。一方、イ
ンタラプト型はパイプごとに最悪レイテンシが、アイソ
クロナス型はフレーム毎の割当てバンド幅が保証され
る。このレイテンシ、バンド幅の管理はホストが行って
いる。割当てたバンド幅に応じた通信のスケジューリン
グ、ハンドシェークにより通信エラーが検出されたとき
のリトライもまた、ホストが制御している。ホストはま
た、インタラプト型やアイソクロナス型では通信の計時
単位となるフレーム（１ｍｓ）ごとにＳＯＦ(Start Of
Frame)パケットを送出している。
【００１０】デバイスはホストからの通信パケットを受
けると、ホストへのハンドシェーク応答、およびホスト
からのハンドシェークの解釈、ホストからのリトライへ
の応答を行う。
【００１１】上述したホストとデバイスが持つべき機能
を図１２の表２に示す。同図に示すように、ＵＳＢホス
トとデバイスが持つべきバスレベル機能として、ホスト
はハンドシェーク応答と解釈、リトライ実行、バンド幅
割当て、通信スケジューリング、ＳＯＦ送出、およびデ
バイス接続・切断検出の各バスレベル処理を実行し、デ
バイス側は、ハンドシェーク応答と解釈およびリトライ
応答のバスレベル処理を実行する。
【００１２】先行技術では、パーソナルコンピュータま
たは相当品（以下ＰＣと称する）がホストとして使われ
る。ＰＣは内蔵するＵＳＢホストコントローラ（ハード
ウエア）に対応するシステムソフトウエアを実行し、上
記のバスレベル処理を実現する。そして、レイテンシお
よびバンド幅の割当てはシステムソフトウエアが管理
し、ソフトウエアによる操作に基づいて、通信のスケジ
ューリングとエラー時のリトライをＵＳＢホストコント
ローラが実行する。
【００１３】以下に、従来のホスト（ＰＣ）が行うデバ
イス接続・切断検出処理を説明する。
【００１４】デバイスツリーのどこかでデバイス接続あ
るいは切断が起きると、その個所のハブポートでポート
ステータス変化として検出される。
【００１５】図１３は、ホストが各ハブに対して周期的
に行うポートステータスチェンジ処理を示す。なお、ホ
スト自体が持つポートについても、ポートステータスチ
ェンジを直接検出して同様の処理を行う。
【００１６】すべてのハブは、ホストとの間に制御パイ
プ（コントロール型）とステータスチェンジパイプ（イ
ンタラプトＩＮ型）を持っている。ホストはハブに対し
ステータスチェンジパイプを通じて周期的にデータ読取
り要求を送信する。その要求に対してハブは、ステータ
ス変化が生じたとき、ステータスチェンジを応答する。
ホストはステータスチェンジの応答を受けたときポート
ステータスを読み出し、デバイス接続を検出した場合そ
れを記憶すると共に当該ハブの制御パイプにポートリセ
ット信号を送出する。一方、デバイス接続検出ではなく
且つリセット完了でない場合にはデバイス切断を検出し
これを記憶する。なお、ホストからハブに対する操作は
制御パイプを通じて行われる。
【００１７】図１４は従来のエニュメレーション（デバ
イス認識）処理の概要を示す。
【００１８】エニュメレーションは、電源投入されたハ
ブポート（ホストのポートを含む）へのデバイス接続の
検出から始まる。下流ハブでのデバイス接続は、ハブス
テータスチェンジパイプを通して検出される。デバイス
は上流からリセット信号を受けたらデフォルトアドレス
（アドレス０）を自分宛とみなす状態で起動し、ホスト
から送られる制御コマンドにより固有のデバイスアドレ
スを割当てられて、以後動作する。後述するデバイス切
断時の後処理に備えて、ホストPＣはバストポロジーに
対応してツリー状に各デバイスに関する情報を記録する
必要がある。記録する情報としては、デバイス取得する
ディスクリプタのほか、ソフトウエア的な後処理のため
にドライバソフトウエアを呼び出すための情報も含まれ
る。ホストは、各種ディスクリプタを取得するとデバイ
スツリー情報を更新する。そして接続されたものがハブ
かデバイスかを判断し、ハブであればハブドライバのロ
ード、ポートステータスチェンジパイプを設定して当該
ハブポートの電源をオンにする。一方、デバイスと判断
した場合はデバイスドライバを選択してロードし、デバ
イスを初期化して使用する。
【００１９】次に、図１５に従来のデバイス切断処理を
示す。
【００２０】ホスト（ＰＣ）のシステムソフトエアは、
バストポロジーに相当するデバイスツリー情報を主記憶
上に保持しているので、バスのどこかでデバイスが切断
されたとき、切断個所を認識した上で、影響を受けるツ
リー部に関連するドライバソフトウエアおよび当該デバ
イスを使用していたアプリケーションソフトウエアの後
処理を必要に応じて行い、デバイスツリー情報を削除
し、割当てていたデバイスアドレスや、関連するソフト
ウエアが使用していたシステム資源を解放して以後の再
利用に備えることができる。その際、切断個所と無関係
な部分には影響がない。
【００２１】デバイスにおいては、デバイスコントロー
ラ機能つきマイクロプロセッサを用いて、物理層および
低レベルプロトコル層（電気的信号変換、パケットの組
み立て、ハンドシェーク応答）をハードウエアが分担
し、ハンドシェーク解釈とリトライ応答、及び上位層処
理をファームウエアで処理する実装が広く行われてい
る。
【００２２】上記のように、従来のＵＳＢシステムで
は、ホスト−デバイス間の通信制御方式が定義されてい
るが、デバイス同士が直接にデータをやり取りする仕組
みが何も定義されていない。従って、デバイス間でデー
タをやり取りする場合必ずホストが仲介する。即ち、デ
バイス間でデータをやり取りするには、ホスト（ＰＣ）
を使用し、それぞれのデバイスに対応するデバイスドラ
イバと、データのやり取りを仲介するためのアプリケー
ションソフトエアをホスト（ＰＣ）で実行する必要があ
る。
【００２３】図１６に従来行われているデバイス間通信
の仕組みの概要を示す。
【００２４】ユーザがデータ送り出しデバイスＡとデー
タ受取りデバイスＢをホストに接続すると、ホストのＵ
ＳＢシステムソフトはＵＳＢハードウエアを用いてこれ
らをエニュメレートし、デバイスＡドライバおよびデバ
イスＢドライバをロードして実行する。そして、ユーザ
によって起動されるホスト内の転送制御ソフトがデバイ
スＡドライバを介してデバイスＡからデータを読み出
し、それをデバイスＢドライバを介してデバイスＢへ書
き込むことにより、デバイスＡからデバイスＢへデータ
を転送する。
【００２５】このように先行技術では、各種ソフトウエ
ア（システムソフトウエア、デバイスドライバ、アプリ
ケーションソフトウエア）をインストールすることがで
き、これらソフトウエアを実行するＣＰＵ能力およびメ
モリ容量を持つＰＣをホストとすることを前提としてい
る。
【００２６】従って、ＰＣをホストとして使用しなけれ
ば、デバイス間でデータをやりとりできないという問題
がある。特に、ＰＣが無い使用環境では、デバイス機能
を持つ携帯電話などの小型携帯通信機器、小型携帯入出
力装置や小型携帯外部記憶装置同士をＵＳＢで接続して
使用できないという問題がある。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来技
術においては、各種ソフトウエアをインストールするこ
とができ、これらソフトウエアを実行するＣＰＵ能力お
よびメモリ容量を持つＰＣをホストとすることを前提と
していたので、ＰＣをホストとして使用しなければ、デ
バイス間のデータ伝送が行えないという問題があった。
【００２８】 本発明は上述した事情に鑑みて成された
ものであり、その目的は、ＰＣを使用せずにＵＳＢデバ
イス間のデータ伝送を行うことのできるルートリピー
タ、ＵＳＢ通信システムおよびＵＳＢ通信制御方法を提
供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一態様によるルートリピータは、ＵＳＢデ
バイスの切断を検出するとバス全体をリセットして接続
待ち状態に戻り、システムに接続されたデバイスに所定
値から順にアドレスを与えて登録し、登録されている対
応デバイスそれぞれに対してバルクＩＮ通信を行い、前
記デバイスから応答があれば、そのデータに応じて、登
録されている対応デバイスすべてに対して順次にブロー
ドキャストし、あるいは特定アドレスにデータを送信す
る制御部と、デバイスアドレスをインデックスとして、
ハブ、対応デバイス、それ以外の３種類のデバイス種別
を登録し、前記制御部が前記接続待ち状態となるときそ
の内容が消去されるバス構成レジスタと、接続されたデ
バイスのコンフィギュレーションディスクリプタの先頭
が、既定のパターンと一致するか否かにより対応デバイ
スであるか否かを判定するパターン判定部と、を具備し
たことを特徴とする。
【００３０】本発明によれば、接続待ち状態となると
き、バス構成レジスタの内容を消去することにより、動
作開始時、バスのどこかでデバイスが切断されたとき、
バス全体をリセットしてバス構成全体のエニュメレーシ
ョンを開始することができる。
【００３１】また、バス全体のエニュメレーションにお
いて所定値から順にデバイスアドレスを割当てることに
よりバス上に存在するデバイスは常に１から連続するデ
バイスアドレスを持つことを保証できるため、ルートリ
ピータはデバイスツリートポロジーを保持する必要がな
い。従って、従来のホストＰＣが記憶するデバイスツリ
ー情報に比べて小容量で簡略なバス構成レジスタで、デ
バイスアドレスをインデックスとしてデバイス種別を登
録することで目的を果たすことができる。
【００３２】デバイス種別の分類は、ハブ、対応デバイ
ス、それ以外の３種類で十分である。このことと、コン
フィギュレーションディスクリプタの先頭が既定のパタ
ーンと一致するか否かにより対応デバイスを判定するこ
とにより、ハードウエアのみによってエニュメレーショ
ンを実行することが実用的に可能である。
【００３３】ルートリピータは、登録されている対応デ
バイスそれぞれに対してバルクＩＮ通信を行い、デバイ
スから応答があれば、そのデータに応じて、登録されて
いる対応デバイスすべてに対して順次にブロードキャス
ト、あるいは特定アドレスに、データを送信するので、
システムに接続された対応デバイスは、それぞれの必要
に応じて、特定デバイスへ、あるいはブロードキャスト
でデータを送信することができる。以上の効果から、接
続するデバイスの種類に関わり無く、ルートリピータを
実現することができる。
【００３４】 また、本発明の他の態様によるＵＳＢ通
信システムは、ＵＳＢデバイスの切断を検出するとバス
全体をリセットして接続待ち状態に戻り、システムに接
続されたデバイスに所定値から順にアドレスを与えて登
録し、登録されている対応デバイスそれぞれに対してバ
ルクＩＮ通信を行い、前記デバイスから応答があれば、
そのデータに応じて、登録されている対応デバイスすべ
てに対して順次にブロードキャストし、あるいは特定ア
ドレスにデータを送信する制御部と、デバイスアドレス
をインデックスとして、ハブ、対応デバイス、それ以外
の３種類のデバイス種別を登録し、前記制御部が接続待
ち状態となるときその内容が消去されるバス構成レジス
タと、接続されたデバイスのコンフィギュレーションデ
ィスクリプタの先頭が、既定のパターンと一致するか否
かにより対応デバイスであるか否かを判定するパターン
判定部と、から構成されるルートリピータと、マイクロ
プロセッサおよびＵＳＢデバイスコントローラハードウ
エアを備え、前記ルートリピータを利用して相互にブロ
ードキャストあるいは一対一にデータをやりとりするＵ
ＳＢデバイス装置と、を具備したことを特徴とする。
【００３５】本発明によれば、ホスト（ＰＣ）のドライ
バを必要とせずに、デバイスのファームウエアに機能を
追加するだけで、ルートリピータを利用して相互にデー
タをやり取りする対応デバイスを容易に実現することが
できる。
【００３６】 また、本発明の他の態様によるＵＳＢ通
信制御方法は、ＵＳＢデバイスの切断を検出するとバス
全体をリセットして接続待ち状態に戻り、システムに接
続されたデバイスに所定値から順にアドレスを与えて登
録し、登録されている対応デバイスそれぞれに対してバ
ルクＩＮ通信を行い、前記デバイスから応答があれば、
そのデータに応じて、登録されている対応デバイスすべ
てに対して順次にブロードキャストし、あるいは特定ア
ドレスにデータを送信する制御部と、デバイスアドレス
をインデックスとして、ハブ、対応デバイス、それ以外
の３種類のデバイス種別を登録し、前記制御部が前記接
続待ち状態となるときその内容が消去されるバス構成レ
ジスタと、接続されたデバイスのコンフィギュレーショ
ンディスクリプタの先頭が、既定のパターンと一致する
か否かにより対応デバイスであるか否かを判定するパタ
ーン判定部と、を具備するルートリピータと、ハブと、
アップストリームポートと、ダウンストリームポート
と、前記ハブを前記ルートリピータ又はアップストリー
ムポートに切り換え接続する切換部とを具備し、ダウン
ストリームポートにＵＳＢデバイスを接続し、切換部を
ルートリピータ側に切換えてホストパーソナルコンピュ
ータなしにＵＳＢデバイス間通信を行い、あるいは前記
切換部をアップストリームポート側に切換えてアップス
トリームポートにホストパーソナルコンピュータを接続
してＵＳＢデバイス間通信を行うことを特徴とする。
【００３７】本発明によれば、ダウンストリームポート
にＵＳＢデバイスを接続し、切替部をルートリピータ側
に切替えて、ホスト（ＰＣ）なしに使用することができ
る。また、切替部をアップストリームポート側に切替え
て、アップストリームポートにホスト（ＰＣ）を接続し
て従来技術と同様のハブ内蔵デバイスとして使用するこ
とも出来るので、ホスト（ＰＣ）のある使用環境だけで
なく、ホスト（ＰＣ）がない使用環境でも使用すること
ができる。
【００３８】本発明により提供されるルートリピータ
は、デバイス同士のデータ伝送を安価なハードウエアで
実現することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の一実
施の形態について説明する。
【００４０】 図１は本発明を適用したルートリピータ
およびデバイスと、ハブからなるＵＳＢ通信システムの
一実施の形態を示すブロック図である。
【００４１】ルートリピータ２はホストの代わりに配置
される。バストポロジーは従来と同様であり、従来技術
と同一のハブ６、１０を用いて多数のデバイス４、８、
１０、１２、１４を一つのＵＳＢシステムとして接続す
ることができるので、ルートリピータ２とデバイス間で
一対一通信を複数順次実施することにより、デバイス間
で非固定的に一対多通信を行うことができる。すなわ
ち、ＵＳＢにおいては、一対一通信のみが可能であり、
ブロードキャストはできないが、一対一通信を順次行う
ことにより、実質的にブロードキャストを行うことがで
きる。
【００４２】図２は本発明のルートリピータの一実施の
形態を示す詳細ブロック図である。
【００４３】制御部２０はバス構成レジスタ２２、パラ
レルシリアル変換部２４、パターン判定部２６、接続・
切断・デバイス速度検出部２８、リセット送信部３０に
接続され、それらの動作を制御する。
【００４４】バス構成レジスタ２２は、データバッファ
３４にも接続され、エニュメレーションにより取得され
るバス構成情報、ハブ制御パイプ情報をデータバッファ
３４とやり取りし保持する。
【００４５】パラレルシリアル変換部２４は、データバ
ッファ３４及びＩ／Ｏ部３６とも接続され、ＵＳＢ上の
シリアルビット列の構築／分解を行い、データバッファ
３４とデータをやり取りする。
【００４６】パターン判定部２６はデータバッファ３４
にも接続され、データバッファ３４にロードされた受信
データを参照し、特定のパターンとの一致を制御部２０
へ通知する。リセット送信部３０は、制御部２０の指示
によりＵＳＢ仕様で定義されたリセット信号をＩ／Ｏ部
３６を介してＵＳＢポートに出力させる。
【００４７】ＳＯＦ生成部３２は、制御部２０に優先し
てパラレルシリアル変換部２４にＳＯＦパケットを生成
させる。データバッファ３４は制御部２０の制御により
送受信データを一時保持するために設けられる。Ｉ／Ｏ
部３６は、データが送受信されると共にポートにて外部
とやり取りするＵＳＢ信号と機器内部信号を相互変換す
る。
【００４８】以下、各部の処理について説明する。
【００４９】図３は制御部２０の処理を示す遷移図であ
る。
【００５０】本実施の形態のルートリピータ２は、動作
を開始すると接続待ち状態４０となる。接続待ち状態４
０でハブ（６，１０）の接続ポートにデバイスが接続さ
れるとポート初期化が行われ、その初期化を完了すると
エニュメレーション状態４２となる。エニュメレーショ
ン状態４２において、エニュメレーションが完了すると
中継状態４４となる。中継状態４４においてバス上にあ
るハブへのデバイス接続を検出するとハブポート初期化
状態４６となり、そのポートのデバイスが切断されると
接続待ち状態４０に戻る。
【００５１】本実施の形態のルートリピータ２は、動作
開始時だけでなく、バスのどこかでデバイスが切断され
たときも、常に接続待ち状態４０となる。接続待ち状態
４０ではバス構成レジスタ２２の設定内容が一旦クリア
される。その後、再度バス全体のエニュメレーションを
行い１から順にデバイスアドレスが割当てられ、その構
成結果がバス構成レジスタ２２に設定される。これによ
り、バス上に存在するデバイスは常に１から連続するデ
バイスアドレスを持つことを保証できるため、ルートリ
ピータ２はデバイスツリートポロジーを保持する必要が
ない。従って、従来のホスト（ＰＣ）が記録するデバイ
スツリー情報に比べて小容量で簡略なバス構成レジスタ
２２で目的を達成することができる。
【００５２】以下、本発明によるルートリピータによる
制御動作について説明する。
【００５３】図４は、接続待ち状態４０の処理を示すフ
ローチャートである。
【００５４】接続待ち状態に入るとステップ５０におい
て、制御部２０はバス構成レジスタ２２の設定内容を一
旦クリアする。次に、ステップ５２において、接続・切
断・デバイス速度検出部２８からデバイス接続の通知を
待つ。Ｉ／Ｏ部からの信号を受けて検出部２８がハブへ
のデバイス接続を検出すると、ステップ５４において、
制御部２０はリセット送信部３０にリセット信号を送出
させ、Ｉ／Ｏ部を介して当該デバイスへリセット信号が
送信される。リセットが完了するとステップ５６におい
て、接続・切断・デバイス速度検出部２８はデバイスか
ら送られるデバイス速度の通知をＩ／Ｏ部３６を介して
得る。デバイス速度を得ると、ステップ５８において、
制御部２０はそれをバス構成レジスタ２２内にストア
し、ルートリピータ２はエニュメレーション４２状態へ
移る。もしデバイスを接続するハブからデバイス切断が
通知されたならば最初（ステップ５０）に戻る。
【００５５】本発明では、この接続待ち状態処理を設け
たことにより、動作開始時、およびバスのどこかでデバ
イスが切断された時、バス全体をリセットしてバス構成
全体のエニュメレーションを開始することができる。そ
して、その時の新たなシステム構成がバス構成レジスタ
２２に設定されることとなる。
【００５６】図５はルートリピータのエニュメレーショ
ン状態４２の処理を示すフローチャートである。
【００５７】エニュメレーション状態４２では、ステッ
プ６０において、制御部２０はデフォルトアドレスを用
いてデバイスディスクリプタを取得し、通信パケットサ
イズを得る。
【００５８】次に、ステップ６２において、制御部２０
はデフォルトアドレスを用いてSetAddress要求を送信す
る。そしてステップ６４において、上記要求に対する応
答でありデバイスディスクリプタを再度取得すると制御
部２０は、それをデータバッファ３４に記憶する。ステ
ップ６６において、上記ディスクリプタに含まれるクラ
スコードをパターン判定部２６で判定することにより、
ハブか否かを判定する。
【００５９】ハブでなければ、制御部２０はステップ６
８においてデバイスコンフィギュレーションディスクリ
プタを取得し、それをデータバッファ３４に記憶する。
更にステップ７０において、上記コンフィギュレーショ
ンディスクリプタ先頭部分をパターン判定部２６で判定
することにより、ルートリピータ経由通信に対応したデ
バイス（以下対応デバイスと称する）であるか否か判定
する。例えば、コンフィギュレーションディスクリプタ
の先頭を、固有のクラスタコードを持つインターフェー
スに既定することにより判定が可能である。対応デバイ
スであると判定すると、ステップ７２において既定のコ
ンフィギュレーションをセットするように要求する。
【００６０】そしてステップ７４において、バス構成レ
ジスタ２２に、「中継通信パイプのデータトグルの初期
化」、「割当てたアドレスにルートリピータ経由通信対
応デバイスとして登録」を行う。
【００６１】ＵＳＢ仕様では、コンフィギュレーション
ディスクリプタは構造的に定義されているため、従来技
術においてホスト（ＰＣ）が適切なデバイスドライバを
選択するために任意のディスクリプタを解釈するにはＵ
ＳＢシステムソフトウエアを使用しなければならない。
しかし、本発明では、ルートリピータ経由通信路に対応
するデバイスのディスクリプタ先頭部分を既定するこ
と、およびデバイスをハブ、対応デバイス、非対応デバ
イスの３種類のみに区別することにより、固定的なハー
ドウエアのみによる判定を実用的に可能にしている。
【００６２】ステップ６６でハブであると判定される
と、制御部２０はステップ７６において、当該ハブのコ
ンフィギュレーションディスクリプタを取得し、ステッ
プ７８において、バス構成レジスタ２２に、「ステータ
スチェンジエンドポイント番号（コンフィギュレーショ
ンディスクリプタに書かれている）を登録」、「ステー
タスチェンジパイプのデータトグルの初期化」、「割当
てたアドレスにハブとして登録」を行う。
【００６３】次にステップ８０において、制御部２０は
コンフィギュレーション１（ハブとして動作）をのセッ
トするよう要求する。次にステップ８２において、ハブ
ディスクリプタを取得する。
【００６４】そして、ステップ８４において、ハブディ
スクリプタに書かれている情報からバス構成レジスタ２
２に、「ポート数とポートパワーモードを登録」を行
う。そしてステップ８６において、制御部２０はこの情
報に応じてポート電源オン信号を当該ハブに送信する。
【００６５】上記の完了の後、ルートリピータ２は中継
状態４４へ移行する。なお、ハブポートでの接続検出か
らハブポート初期化を経てエニュメレーションを実行し
た場合、エニュメレーション完了後、接続検出したハブ
ポートの次のポートから処理を続行する。
【００６６】上記処理中にルートリピータポートでの切
断が検出されたら、ルートリピータ２は接続待ち状態４
０に戻る。
【００６７】図６はルートリピータの中継状態４４の処
理を示すフローチャートである。
【００６８】中継状態４４に入ると、以下の処理をアド
レス１（所定値）から順にバスに接続される全てのハ
ブ、デバイスに対し繰り返し実行する。ステップ９０に
おいて制御部２０はバス構成レジスタ２２からそのアド
レスで登録されているものが対応デバイスか、ハブか、
あるいは非対応デバイスか確認する。
【００６９】対応デバイスであれば、ステップ９２にお
いて、デバイスとのバルクＩＮパイプへのＩＮ通信を開
始することにより、デバイスにデータを要求する。
【００７０】ステップ９４において、デバイスからデー
タが送信されなければ、次のアドレスに進む。デバイス
からデータが送信されたならば、ステップ９６におい
て、制御部２０はデータ中に含まれる宛先アドレスを確
認する。そして宛先アドレスにブロードキャストが指定
されていた場合は、ステップ９８において、アドレス１
から順に、対応デバイスが登録されているアドレスのそ
れぞれに対してバルクＯＵＴ通信を行い、データを送信
する。
【００７１】また、宛先アドレスに特定のアドレスが指
定されていた場合は、ステップ１００において、そのア
ドレスに対してバルクＯＵＴ通信を行い、データを送信
する。この処理により、システムに接続された対応デバ
イスそれぞれの必要に応じて、特定デバイスへ、あるい
は、ブロードキャストでデータを送信することができ
る。
【００７２】一方、ステップ９０において、ハブである
と登録されていると、ステップ１０２において、バス構
成レジスタ２２に保持してある「ステータスチェンジエ
ンドポイント番号」を参照して、ステータスチェンジパ
イプへインタラプトＩＮ通信を開始することにより、当
該ハブへステータスチェンジ情報を取得する要求を行
う。
【００７３】ステップ１０４において、ハブからステー
タスチェンジ情報が送信されなければ次のアドレスに進
む。ハブからステータスチェンジ情報が送信されると、
ポート１から順に以下の処理を一回実行する。この際、
ステップ１０６において、バスステータスチェンジ情報
でそのポートビットが立っていなかったら（ステータス
変化が無いことを示す）、次のポートの処理に移る。そ
のポートビットが立っていたら、ステップ１０８におい
て、ハブ制御パイプへＩＮ通信を開始することにより、
ポートステータス情報を要求する。
【００７４】ステップ１１０において、ハブから返され
たポートステータス情報が接続検出を示した場合、ルー
トリピータ２はハブポート初期化状態４６へ移行し、エ
ニュメレーション状態４２を経て次のポートの処理（ス
テップ１０６）に戻る。
【００７５】ステップ１１０において、ハブから返され
たポートステータス情報がそれ以外を示していた場合、
ルートリピータ２は接続待ち状態４０へ移行する。
【００７６】中継状態４４において、ルートリピータポ
ートで切断を検出したら、ルートリピータ２は接続待ち
状態４０へ移行する。
【００７７】図７はルートリピータ２のハブポート初期
化状態４６の処理を示すフローチャートである。
【００７８】ハブポート初期状態４６に入ると、ステッ
プ１２０において制御部２０はハブ制御パイプを通じて
当該ハブの接続検出ステータスチェンジビットのクリア
操作をし、更にステップ１２２において、ポートリセッ
ト操作を行う。
【００７９】ステップ１２４において、制御部２０はポ
ートリセットの完了を知るために当該ハブに対しハブ制
御パイプを通じてポートステータスリードを行い、更に
ステップ１２６において、ポートイネーブルチェンジビ
ットがセットされるのを待つ。
【００８０】次に、制御部２０はステップ１２８におい
て、当該ハブから送られるポートステータス値から接続
デバイスの速度を得て、バス構成レジスタ２２に登録す
る。更に、制御部２０はステップ１３０において、ハブ
制御パイプを通じてイネーブル検出ステータスチェンジ
ビットをクリア操作すると、ルートリピータ２はエニュ
メレーション状態４２に移行する。
【００８１】図８は本発明の一実施の形態におけるデバ
イス間データ転送の仕組みを示す図である。
【００８２】ルートリピータ１４０は、すでに述べた方
式により、ＵＳＢハブおよびケーブル１４２を介して対
応デバイス１４４および１４６をエニュメレートし、そ
れぞれとの間にＩＮ、ＯＵＴの２本の通信路を確立す
る。
【００８３】ルートリピータ１４０は、接続するデバイ
スの種類にかかわりなく、本発明による動作を実行すれ
ばよく、デバイスごとにドライバを用意する必要がない
ため、ハードウエアのみで実現することが可能となる。
また、従来技術にもとづくデバイスを本システムに対応
させるために変更が必要なのは、デバイスのファームウ
エアだけで済む。すなわち本発明では、固有のコンフィ
ギュレーションディスクリプタを設け、ルートリピータ
のエニュメレーションにより固有のコンフィギュレーシ
ョンに設定されたとき、ブロードキャスト送信および一
対一送信を利用して、システムに存在する他の対応デバ
イスの存在を調査し、データを転送する動作を、ファー
ムウエアにより実現することが可能である。
【００８４】図９は、本発明の他の実施の形態を示すブ
ロック図である。
【００８５】この実施の形態においては、本発明のルー
トリピータに、従来技術のハブと、対応デバイスを一体
化して構成される。
【００８６】ダウンストリームポート１６０にＵＳＢデ
バイスを接続し、切り換え部１５２をルートリピータ側
に切り換えて、ホスト（ＰＣ）なしに使用することがで
きる。また、切り換え部１５２をアップストリームポー
ト１５８側に切り換えて、アップストリームポート１５
８にホスト（ＰＣ）を接続して従来技術と同様のハブ内
蔵デバイスとして使用することもできる。なお、切り換
え部１５２とアップストリームポート１５８を含まない
構成も考えられる。
【００８７】応用例として、対応デバイス１５６として
プリンタを内蔵する機器と、ＵＳＢデバイスインターフ
ェースを備えた携帯電話を接続して、携帯電話からプリ
ンタ出力を行う構成が考えられる。
【００８８】また、対応デバイス１５６としてメモリカ
ード録音再生装置を内蔵する機器と、ＵＳＢデバイスイ
ンタフェースを備えた携帯電話を接続して、メモリカー
ドの音声データを携帯電話で送受信する構成も考えられ
る。
【００８９】
【発明の効果】この発明によれば、接続待ち状態処理を
設け、接続待ち状態となるときバス構成レジスタの内容
を消去することにより、動作開始時、およびバスのどこ
かでデバイスが切断された時、バス全体をリセットして
バス構成全体のエニュメレーションを開始することがで
きる。
【００９０】又、バス全体エニュメレーションにおい
て、１（所定値）から順にデバイスアドレスを割当てる
ことにより、バス上に存在するデバイスは常に１から連
続するデバイスアドレスを持つことが保証できるため、
ルートリピータはデバイスツリートポロジーを保持する
必要がない。よって、従来のホストＰＣが記録するデバ
イスツリー情報に比べて小容量で簡略なバス構成レジス
タで、デバイスアドレスをインデックスとしてデバイス
種別を登録することで目的を達成することができる。
【００９１】デバイス種別の分類は、ハブ、対応デバイ
ス、それ以外の３種類で十分である。このことと、コン
フィギュレーションディスクリプタの先頭が規定のパタ
ーンと一致するか否かにより対応デバイスを判定するこ
とにより、ハードウエアのみによってエニュメレーショ
ンを実行することが実用的に可能である。
【００９２】ルートリピータは、登録されている対応デ
バイスすべてに対して順次に（ブロードキャスト）、あ
るいは特定アドレスに、データを送信するので、システ
ムに接続された対応デバイスは、それぞれの必要に応じ
て、特定デバイスへ、あるいはブロードキャストでデー
タを送信することができる。
【００９３】また、マイコンおよびＵＳＢデバイスコン
トローラハードウエアを具備するＵＳＢデバイス装置は
従来技術として広く用いられているので、ホスト（Ｐ
Ｃ）用のドライバを必要とせず、デバイスのファームウ
エアに機能を追加するだけで、本発明のルートリピータ
を利用して、相互にデータをやりとりする対応デバイス
を容易に実現することができる。
【００９４】また、ダウンストリームポートにＵＳＢデ
バイスを接続し、切り換え部をルートリピータ側に切り
換えて、ホスト（ＰＣ）なしに使用することができ、ま
た、切り換え部をアップストリームポート側に切り換え
て、アップストリームポートにホスト（ＰＣ）を接続し
て従来技術と同様のハブ内蔵デバイスとして使用するこ
とができるので、ホスト（ＰＣ）のある使用環境だけで
なく、ホスト（ＰＣ）がない使用環境でも使用すること
が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のルートリピータを用いたＵＳＢ通信シ
ステム例の実施形態を示す図である。
【図２】本発明のルートリピータの実施形態を示すブロ
ック図である。
【図３】本発明のルートリピータの状態遷移を示す図で
ある。
【図４】本発明のルートリピータの接続待ち状態の処理
を示すフローチャートである。
【図５】本発明のルートリピータのエニュメレーション
状態の処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明のルートリピータの中継状態の処理を示
すフローチャートである。
【図７】本発明のルートリピータのハブポート初期化状
態の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明のＵＳＢ通信システムにおけるデバイス
間データ転送の仕組みを説明する図である。
【図９】本発明のルートリピータに、ハブと、対応デバ
イスを一体化したＵＳＢ通信システムを示す図である。
【図１０】従来のＵＳＢ通信システムを示す図である。
【図１１】従来技術によるＵＳＢ通信型を示す表であ
る。
【図１２】従来技術によるＵＳＢホストとデバイスが持
つべきバスレベル機能を示す表である。
【図１３】従来技術によるポートステータスチェンジ処
理を示すフローチャートである。
【図１４】従来技術によるエニュメレーション処理を示
すフローチャートである。
【図１５】従来技術による切断処理を示すフローチャー
トである。
【図１６】従来技術によるデバイス間データ転送の仕組
みを示す概要図である。
【符号の説明】 ２・・・ルートリピータ ４・・・デバイス ６・・・ハブ ８・・・デバイス １０・・・ハブ １２、１４・・・デバイス ２０・・・制御部 ２２・・・バス構成レジスタ ２４・・・パラレルシリアル変換部 ２６・・・パターン判定部 ２８・・・接続・切断・デバイス速度検出部 ３０・・・リセット送信部 ３２・・・ＳＯＦ生成部 ３４・・・データバッファ ３６・・・Ｉ／Ｏ部 ４０・・・接続待ち状態 ４２・・・エニュメレーション状態 ４４・・・中継状態 ４６・・・ハブポート初期化状態 １５０・・・ルートリピータ １５２・・・切替部 １５４・・・ハブ １５６・・・対応デバイス １５８・・・アップストリームポート １６０・・・ダウンストリームポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 29/00 - 29/14 H04L 12/28 - 12/44 G06F 13/38 - 13/42 350 G06F 13/10 - 13/14 330

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＵＳＢデバイスの切断を検出するとバス
    全体をリセットして接続待ち状態に戻り、システムに接
    続されたデバイスに所定値から順にアドレスを与えて登
    録し、登録されている対応デバイスそれぞれに対してバ
    ルクＩＮ通信を行い、前記デバイスから応答があれば、
    そのデータに応じて、登録されている対応デバイスすべ
    てに対して順次にブロードキャストし、あるいは特定ア
    ドレスにデータを送信する制御部と、 デバイスアドレスをインデックスとして、ハブ、対応デ
    バイス、それ以外の３種類のデバイス種別を登録し、前
    記制御部が前記接続待ち状態となるときその内容が消去
    されるバス構成レジスタと、 接続されたデバイスのコンフィギュレーションディスク
    リプタの先頭が、既定のパターンと一致するか否かによ
    り対応デバイスであるか否かを判定するパターン判定部
    と、 を具備したことを特徴とするルートリピータ。
  2. 【請求項２】 ＵＳＢデバイスの切断を検出するとバス
    全体をリセットして接続待ち状態に戻り、システムに接
    続されたデバイスに所定値から順にアドレスを与えて登
    録し、登録されている対応デバイスそれぞれに対してバ
    ルクＩＮ通信を行い、前記デバイスから応答があれば、
    そのデータに応じて、登録されている対応デバイスすべ
    てに対して順次にブロードキャストし、あるいは特定ア
    ドレスにデータを送信する制御部と、 デバイスアドレスをインデックスとして、ハブ、対応デ
    バイス、それ以外の３種類のデバイス種別を登録し、前
    記制御部が前記接続待ち状態となるときその内容が消去
    されるバス構成レジスタと、 接続されたデバイスのコンフィギュレーションディスク
    リプタの先頭が、既定のパターンと一致するか否かによ
    り対応デバイスであるか否かを判定するパターン判定部
    と、 から構成されるルートリピータと、 マイクロプロセッサおよびＵＳＢデバイスコントローラ
    ハードウエアを備え、前記ルートリピータを利用して相
    互にブロードキャストあるいは一対一にデータをやりと
    りするＵＳＢデバイス装置と、 を具備したことを特徴とするＵＳＢ通信システム。
  3. 【請求項３】 ＵＳＢデバイスの切断を検出するとバス
    全体をリセットして接続待ち状態に戻り、システムに接
    続されたデバイスに所定値から順にアドレスを与えて登
    録し、登録されている対応デバイスそれぞれに対してバ
    ルクＩＮ通信を行い、前記デバイスから応答があれば、
    そのデータに応じて、登録されている対応デバイスすべ
    てに対して順次にブロードキャストし、あるいは特定ア
    ドレスにデータを送信する制御部と、 デバイスアドレスをインデックスとして、ハブ、対応デ
    バイス、それ以外の３種類のデバイス種別を登録し、前
    記制御部が前記接続待ち状態となるときその内容が消去
    されるバス構成レジスタと、 接続されたデバイスのコンフィギュレーションディスク
    リプタの先頭が、既定のパターンと一致するか否かによ
    り対応デバイスであるか否かを判定するパターン判定部
    と、 を具備するルートリピータと、 マイクロプロセッサおよびＵＳＢデバイスコントローラ
    ハードウエアを備え、前記ルートリピータを利用して相
    互にブロードキャストあるいは一対一にデータをやりと
    りするＵＳＢデバイス装置と、 アップストリームポートと前記ルートリピータとの切換
    部と、 一端が前記切換部に接続され、他端が前記ＵＳＢデバイ
    ス、ダウンストリームポートに接続されるＵＳＢハブ装
    置と、 を具備することを特徴とするＵＳＢ通信システム。
  4. 【請求項４】 前記制御部は、 動作を開始すると接続待ち状態となり、 前記接続待ち状態でポートにデバイスが接続され、ポー
    ト初期化が完了するとエニュメレーション状態となり、 前記エニュメレーション状態において、エニュメレーシ
    ョンが完了すると中継状態となり、 前記中継状態でバス上にあるハブへのデバイス接続を検
    出するとハブポート初期化状態となり、 前記中継状態でバス上のいずれかのデバイスの切断を検
    出すると接続待ち状態に戻り、 前記ハブポート初期化状態でポート初期化が完了すると
    エニュメレーション状態となり、 前記ハブポート初期化状態でポート初期化中のポートか
    らデバイスが切断されると接続待ち状態に戻る、 ことを特徴とする請求項１記載のルートリピータ。
  5. 【請求項５】 前記制御部はさらに、デバイスの接続、
    切断、および速度を検出する接続・切断・デバイス速度
    検出部、およびＵＳＢ仕様で定義されたリセット信号を
    出力するリセット送信部を有し、 前記制御部は前記接続待ち状態にあるとき、前記バス構
    成レジスタをクリアし、 前記接続・切断・デバイス速度検出部からのデバイス接
    続の通知を待ち、接続の検出に応答して前記リセット送
    信部にリセット信号をＩ／Ｏ部に送出させ、前記Ｉ／Ｏ
    部のリセット完了後、前記接続・切断・デバイス速度検
    出部からのデバイス速度の通知を得、該デバイス速度を
    前記バス構成レジスタに記憶し、エニュメレーション状
    態へ遷移することを特徴とする請求項４記載のルートリ
    ピータ。
  6. 【請求項６】 前記制御部は、前記エニュメレーション
    状態において、デフォルトアドレスを用いてデバイスデ
    ィスクリプタを取得し、通信パケットサイズを得、 前記デフォルトアドレスを用いてSet Address要求を送
    信し、 再度ディスクリプタアドレスを取得して、当該ディスク
    リプタアドレスに含まれるクラスコードを判定をしてハ
    ブか否かを判定し、 前記判定がハブでなければ、コンフィギュレーションデ
    ィスクリプタを取得し、 前記コンフィギュレーションディスクリプタを判定する
    ことにより、ＵＳＢ通信に対応したデバイスであるか否
    かを判定し、 前記対応デバイスであれば、既定のコンフィギュレーシ
    ョンをセットするよう要求し、前記バス構成レジスタに
    中継通信パイプのデータトグルの初期化および割当てた
    アドレスに通信対応デバイスとして登録し、 前記ハブであれば、そのコンフィギュレーションディス
    クリプタを取得し、前記バス構成レジスタにステータス
    エンドポイント番号を登録し、ステータスチェンジパイ
    プのデータトグルを初期化し、割当てたアドレスにハブ
    として登録することを特徴とする請求項４記載のルート
    リピータ。
  7. 【請求項７】 前記制御部は、前記中継状態において、
    前記バス構成レジスタに登録されているアドレスについ
    て順次対応デバイスか、ハブか、あるいは非対応デバイ
    スか確認し、 前記対応デバイスが登録されていれば、バルクＩＮ通信
    を開始することにより、デバイスにデータを要求し、 前記デバイスからデータが送信されなければ、次にアド
    レスに進み、 前記デバイスからデータが送信されたならば、データに
    含まれる宛先アドレスを確認し、 前記宛先アドレスにブロードキャストが指定されている
    場合には、対応デバイスが登録されているアドレスのそ
    れぞれに対して順次バルクＯＵＴ通信を行い、データを
    送信し、前記宛先アドレスに特定のアドレスを指定する
    場合には、そのアドレスに対してバルクＯＵＴ通信を行
    い、データを送信し、 前記アドレスで登録されているのがハブなら、前記バス
    構成レジスタに保持されたステータスチェンジエンドポ
    イント番号を参照して、ステータスチェンジパイプへイ
    ンタラプトＩＮ通信を開始し、前記ハブへステータスチ
    ェンジ情報を要求し、 前記ハブからステータスチェンジ情報が送信されなけれ
    ば、次にアドレスに進み、 前記ハブからのステータスチェンジ情報に応答して、ハ
    ブのポートそれぞれについて順次、ステータス変化がな
    かったら次のポートの処理に移り、ステータス変化があ
    ったら、ハブ制御パイプへＩＮ通信を開始し、ポートス
    テータス情報を要求することを特徴とする請求項４記載
    のルートリピータ。
  8. 【請求項８】 前記制御部は、前記ハブポート初期化状
    態において、ハブ制御パイプを通じて接続検出ステータ
    スチェンジビットをクリアするとともに、ポートをリセ
    ットし、 ポートリセットの完了を知るために、ハブ制御パイプを
    通じてポートステータスリードを行い、ポートイネーブ
    ルチェンジビットがセットされるのを待ち、 ポートステータス値から接続デバイスの速度を得て前記
    バス構成レジスタに登録し、 ハブ制御パイプを通じてイネーブル検出ステータスチェ
    ンジビットをクリアし、エニュメレーション状態に遷移
    することを特徴とする請求項４記載のルートリピータ。
  9. 【請求項９】 デバイス−デバイス間のデータ通知を可
    能とするルートリピータによるＵＳＢ通信制御方法であ
    って、 前記デバイスの切断を検出するとシステム全体の構成を
    管理する内容をリセットして接続待ち状態とし、 ＵＳＢバスに接続されるデバイスに対して新たに所定の
    値から順にアドレスを与えてシステム構成管理に登録
    し、 登録されたデバイスそれぞれに対してバルクＩＮ通信を
    行い、通信先のデバイスから応答があれば、そのデータ
    に応じて前記デバイス全てに対して順次、または特定ア
    ドレスのデバイスにデータを送信することを特徴とする
    ＵＳＢ通信制御方法。
  10. 【請求項１０】 ＵＳＢデバイスの切断を検出するとバ
    ス全体をリセットして接続待ち状態に戻り、システムに
    接続されたデバイスに所定値から順にアドレスを与えて
    登録し、登録されている対応デバイスそれぞれに対して
    バルクＩＮ通信を行い、前記デバイスから応答があれ
    ば、そのデータに応じて、登録されている対応デバイス
    すべてに対して順次にブロードキャストし、あるいは特
    定アドレスにデータを送信する制御部と、 デバイスアドレスをインデックスとして、ハブ、対応デ
    バイス、それ以外の３種類のデバイス種別を登録し、前
    記制御部が前記接続待ち状態となるときその内容が消去
    されるバス構成レジスタと、 接続されたデバイスのコンフィギュレーションディスク
    リプタの先頭が、既定のパターンと一致するか否かによ
    り対応デバイスであるか否かを判定するパターン判定部
    と、 を具備するルートリピータと、 ハブと、 アップストリームポートと、ダウンストリームポート
    と、前記ハブを前記ルートリピータ又はアップストリー
    ムポートに切り換え接続する切換部とを具備し、 ダウンストリームポートにＵＳＢデバイスを接続し、切
    換部をルートリピータ側に切換えてホストパーソナルコ
    ンピュータなしにＵＳＢデバイス間通信を行い、あるい
    は 前記切換部をアップストリームポート側に切換えてアッ
    プストリームポートにホストパーソナルコンピュータを
    接続してＵＳＢデバイス間通信を行うＵＳＢ通信制御方
    法。
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