JP4410294B1 - 情報処理装置およびエミュレーション方法 - Google Patents

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    • G06F13/10Program control for peripheral devices
    • G06F13/105Program control for peripheral devices where the programme performs an input/output emulation function

Abstract

【課題】UARTの仮想化を行うとともに、その仮想UARTに接続された非UARTデ
バイスがOSの管理下に入らないようにする情報処理装置およびエミュレーション方法を
提供すること。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るエミュレーション方法は、非UARTデバイスを
制御するコントローラが非UARTデバイスに対応する場合、コントローラが非UART
デバイスに非対応であるように、PCIデバイスコンフィギュレーションのケーパビリテ
ィポインタを書き換えるステップと、1つまたは複数のUARTを仮想化するステップと
、ハードウェア情報を変更して、仮想化された1つまたは複数のUARTの存在をOSに
認識させるステップとを具備する。
【選択図】図4

Description

本発明は、情報処理装置に関し、詳細には、情報処理装置におけるUARTエミュレー
ションに関する。
パーソナルコンピュータ(PC)のような情報処理装置においては、その入出力インタ
フェースとして、シリアルポート、パラレルポート、ISA(Industry Standard Archit
ecture)バス、およびIDE(Integrated Drive Electronics)インタフェースが存在し
ていた。今日の情報処理装置では、これらのインタフェースに加えて、USB(ユニバー
サルシリアルバス)、IEEE1394、PCI(Peripheral Component Interconnect
)、および拡張IDEおよびATA(AT Attachment)などが使用されている。
このようなコンピュータ入出力規格の進歩にもかかわらず、OS(オペレーティングシ
ステム)は、既存の汎用インタフェースにアクセスしなければならない場合がある。その
ような汎用インタフェースは、多くの環境下で安全に使用することができるインタフェー
スである。このような汎用インタフェースの1つとして、UART(Universal Asynchro
nous Receiver Transmitter)がある。UARTは、シリアル伝送線を介してデータを送
受信する。また、UARTは、PCから送信されてくるパラレル信号をシリアル信号に変
換したり、周辺機器から送信されてくるシリアル信号をパラレル信号に変換したりする。
上記のような観点から、カーネル(OS)にアクセスする最良の方法は、UARTに接
続されたデバイスを使用することである。そのような状況に鑑みて、UARTを仮想化し
、その仮想UARTに接続された非UARTデバイスをOSのデバッグ用途に用いるエミ
ュレーションに関する技術が提案されている(特許文献1)。
特開2006−309764号公報
しかしながら、この既存のエミュレーション技術が適用された場合、非UARTデバイ
スがOSに認識され、OSの管理下に置かれることになり、非UARTデバイスがBIO
S(Basic Input/Output System)などのファームウェアによる管理下から外れて、デバ
ッグが行えなくなる可能性がある。
本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、UARTの仮想化を行うとともに
、その仮想UARTに接続された非UARTデバイスがOSの管理下に入らないようにす
る情報処理装置およびエミュレーション方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明の一態様は、接続される非UARTデバイスを仮想
UARTデバイスとして使用するための情報処理装置であって、前記非UARTデバイス
を制御するコントローラが前記非UARTデバイスに対応する場合、前記コントローラが
前記非UARTデバイスに非対応であるように、PCIデバイスコンフィギュレーション
のケーパビリティポインタを書き換える手段と、1つまたは複数のUARTを仮想化する
手段と、ハードウェア情報を変更して、前記仮想化された1つまたは複数のUARTの存
在を前記情報処理装置で使用されるOSに認識させる手段とを具備することを特徴とする
また、本発明の別の態様は、情報処理装置に接続される非UARTデバイスを仮想UA
RTデバイスとして使用するためのUARTのエミュレーション方法であって、前記非U
ARTデバイスを制御するコントローラが前記非UARTデバイスに対応する場合、前記
コントローラが前記非UARTデバイスに非対応であるように、PCIデバイスコンフィ
ギュレーションのケーパビリティポインタを書き換えるステップと、1つまたは複数のU
ARTを仮想化するステップと、ハードウェア情報を変更して、前記仮想化された1つま
たは複数のUARTの存在を前記情報処理装置で使用されるOSに認識させるステップと
を具備することを特徴とする。
本発明によれば、UARTの仮想化を行うとともに、その仮想UARTに接続された非
UARTデバイスをOSの管理下に入らないようにすることができる。したがって、OS
稼働中も、非UARTデバイスを仮想UARTデバイスとして、安定して用いることが可
能となる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
まず、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態に係る情報処理装置の構成につ
いて説明する。この情報処理装置は、例えばバッテリ駆動可能な携帯型ノートブック型パ
ーソナルコンピュータ100(以下、コンピュータ100と省略する)として実現される
図1は、ディスプレイユニットを開いた状態におけるコンピュータ100の斜視図であ
る。コンピュータ100は、本体ユニット101とディスプレイユニット102とから構
成される。ディスプレイユニット102には、LCD(Liquid Crystal Display)103
から構成される表示装置が組み込まれている。LCD103の表示部は、ディスプレイユ
ニット102のほぼ中央に配置されている。
ディスプレイユニット102は、本体ユニット101に支持されており、本体ユニット
101の上面が露出される開放位置と本体ユニット101の上面を覆う閉塞位置との間を
本体ユニット101に対して回動自在に取り付けられている。本体ユニット101は、薄
い箱形の筐体を有しており、本体ユニット101の上面には、コンピュータ100をパワ
ーオン/オフするための電源ボタン104、キーボード(KB)105、およびタッチパ
ッド106などが配置されている。
また、本体ユニット101の例えば左側面には、各々に各種デバイスがそれぞれ取り外
し自在に接続可能な2つの接続ポート107、108が設けられている。これら接続ポー
ト107、108の各々は、例えば、USB規格に準拠したコネクタから構成されている
。これら接続ポート107、108の各々には、必要に応じて、例えばUSB規格に準拠
したデバイス(USBデバイス)を接続することができる。
図2は、コンピュータ100のシステム構成を示すブロック図である。
図2に示されるように、コンピュータ100は、LCD103、電源ボタン104、K
B105、タッチパッド106、CPU201、メインメモリ202、ノースブリッジ2
03、グラフィクスコントローラ204、ビデオメモリ(VRAM)205、サウスブリ
ッジ206、USBコントローラ207、ハードディスクドライブ(HDD)210、光
ディスクドライブ(ODD)211、BIOS−ROM212、エンベデッドコントロー
ラ/キーボードコントローラ(EC/KBC)213、電源回路221、バッテリ222
、およびACアダプタ223などを備えている。
CPU201は、コンピュータ100の動作全般を制御するプロセッサである。CPU
201は、メインメモリ202にロードされたOSおよび各種アプリケーションプログラ
ムを実行する。このOSおよび各種アプリケーションプログラムは、HDD210に搭載
される磁気ディスク記憶媒体(ハードディスク)や、ODD211に装填される光ディス
ク記憶媒体に記憶されており、これら記憶媒体からメインメモリ202にロードされる。
また、CPU201は、BIOS−ROM212に格納されたBIOSプログラム23
0(以下、BIOSと呼ぶ)も実行する。BIOS−ROM212は、プログラム書き換
え可能なように、フラッシュEEPROMのような不揮発性メモリの形態をとる。
BIOS230は、コンピュータ100の各種ハードウェアコンポーネントを制御する
プログラムであり、コンピュータ100の起動時に、BIOS−ROM212から読み出
される。また、このBIOS230は、非UARTデバイスが仮想UARTデバイスとし
て使用され、かつ当該非UARTデバイスがOSの管理下に入らないようにするためのU
ARTエミュレーション処理を実行する。
ノースブリッジ203は、CPU201のローカルバスと、サウスブリッジ206とを
接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ203は、メインメモリ202をアク
セス制御するメモリコントローラを備えている。また、ノースブリッジ203は、グラフ
ィクスコントローラ204も内蔵している。なお、代替として、ノースブリッジ203が
、AGP(Accelerated Graphics Port)バスなどを介してグラフィクスコントローラと
通信する機能を有するようにしてもよい。
グラフィクスコントローラ204は、コンピュータ100のディスプレイモニタとして
使用されるLCD103を制御するコントローラである。このグラフィクスコントローラ
204は、OSまたはアプリケーションプログラムによってVRAM205に書き込まれ
た表示データに対応する映像信号を、LCD103に出力する。
サウスブリッジ206は、LPC(Low Pin Count)バス上の各デバイスを制御する。
また、サウスブリッジ206は、USBデバイス208、209を制御するためのUSB
コントローラ207と、HDD210およびODD211を制御するためのIDEコント
ローラ(不図示)とを内蔵している。本実施形態に係るコンピュータ100において、U
SBコントローラ207としては、USB2.0規格に対応したUSBコントローラであ
るEHCIホストコントローラが使用される。なお、USBデバイス208、209とし
ては、例えば、USBキーボード、USBメモリ、USB光ディスクドライブ、USBフ
レキシブルディスクドライブ、USB2デバッグデバイス(USB2 Debug Device)などが
ある。
HDD210は、ハードディスクコントローラおよび磁気ディスク記憶媒体を有する記
憶装置である。この磁気ディスク記憶媒体には、OSを含む各種ソフトウェアおよび各種
データが格納される。ODD211は、DVDタイトルのようなビデオコンテンツが格納
されたDVDや音楽データが格納されたCDなどの記憶媒体を駆動するためのドライブユ
ニットである。
EC/KBC213は、電力管理のためのエンベデッドコントローラ(EC)と、KB
105およびタッチパッド106を制御するためのキーボードコントローラ(KBC)と
が集積された1チップマイクロコンピュータである。EC/KBC213は、コンピュー
タ100の電源がオンされているかオフされているかに関わらず、電源回路221からの
電力によって常時電源がオンされている。このEC/KBC213は、ユーザによる電源
ボタン104の操作に応答して、電源回路221と協働してコンピュータ100の電源を
オン/オフする。
電源回路221は、EC/KBC213の制御の下、本体ユニット101内に設けられ
たバッテリ222からの電力、またはACアダプタ223を介して供給される外部電源か
らの電力を用いて、各デバイスに電力を供給する。
次に、図3〜図5を参照して、図1に示したコンピュータ100で使用されるBIOS
230によって実行されるUARTエミュレーション処理の例について説明する。なお、
以下では、非UARTデバイスとしてUSB2デバッグデバイスが用いられる例を想定し
ている。このUSB2デバッグデバイスは、特別なUSB2デバイスであり、USB2デ
バッグデバイスに対応したEHCIホストコントローラを用いると、通常のUSB2デバ
イスとは異なるレジスタを用いて通信が可能となるデバイスである。
図3は、BIOS230によってLCD103に表示されるセットアップ画面300の
例を示している。このセットアップ画面300は、UARTエミュレーション処理を有効
にするか否かをユーザに指定させるための画面である。このセットアップ画面300上に
は、“USB2 Debug Device UART Emulation”という設定項目が表示される。ユーザによっ
て“USB2 Debug Device UART Emulation”=“Enabled”に設定されると、UARTエミュ
レーション処理の実行が許可され、コンピュータ100のパワーオン後、UARTエミュ
レーション処理の実行がBIOS230によって開始されることになる。すなわち、ユー
ザによって“USB2 Debug Device UART Emulation”=“Enabled”に設定された場合には、
仮想UARTデバイスとして非UARTデバイスを安定して使用できるようにする機能が
BIOS230に組み込まれる。
一方、ユーザによって“USB2 Debug Device UART Emulation”=“Disabled”に設定さ
れると、UARTエミュレーション処理の実行が禁止される。この場合、BIOS230
は、UARTエミュレーション処理を実行しない。したがって、“USB2 Debug Device UA
RT Emulation”=“Disabled”に設定されている場合、コンピュータ100のパワーオン
後、BIOS230は、従来と同様の処理を行ってOSを起動する。
次に、図4のフローチャートを参照して、本コンピュータ100のパワーオンに応答し
てBIOS230がOSを起動するまでの、BIOS230によって実行される処理の例
を説明する。
本コンピュータ100がパワーオンされると、最初にCPU201によってBIOS2
30が実行される。BIOS230は、まず、予め設定されている情報に基づいて、UA
RTエミュレーションが有効であるか否かを判別する(ステップS401)。この情報は
、例えば図3に示したセットアップ画面300を介してユーザにより設定された情報とす
ることができる。この情報は、UARTエミュレーション処理を行うか否か(すなわちU
ARTエミュレーションが有効か否か)を示すものであり、例えばBIOS−ROM20
9に格納されている。
UARTエミュレーションが有効でないならば(ステップS401のNO)、BIOS
230は、従来と同様、ハードウェアの初期化などを行ったあと、OSを起動する(ステ
ップS405)。この場合、UARTエミュレーション処理は行われない。
一方、UARTエミュレーションが有効であるならば(ステップS401のYES)、
BIOS230は、USB2デバッグデバイスが接続されるUSBポートをディセーブル
(Disable)する(ステップS402)。これにより、ディセーブルされたUSBポート
に対してUSBデバイスが接続された場合でも、接続されたことをOSに認識させないよ
うにすることができる。このUSBポートのディセーブル機能は、例えばインテル社のI
/Oコントローラハブ9(ICH9)(サウスブリッジ206に対応)に内蔵されている
EHCIホストコントローラにより実装されている。また、ICH9はUSB2デバッグ
デバイスにも対応している。なお、ステップS402の処理は省略されてもよいが、この
処理を行うことで、非UARTデバイスであるUSB2デバッグデバイスをOSに認識さ
せないようにすることがより確実になる。
次に、BIOS230は、EHCIホストコントローラがUSB2デバッグデバイスに
対応する場合には、EHCIホストコントローラがUSB2デバッグデバイスに非対応で
あるように、PCIデバイスコンフィギュレーションのケーパビリティポインタ(capabi
lity pointer)を書き換える(ステップS403)。ステップS402の処理を行った場
合であっても、USB2デバッグデバイス用に用意されたMMIO(メモリマップドIO
)からのUSB2デバッグデバイスへのアクセスは可能であるので、例えばWindow
s(登録商標) VistaのようなOSはUSB2デバッグデバイス対応のECHIホ
ストコントローラを検出してしまうため、このステップS403の処理が必要となる。O
Sは、PCIデバイスコンフィギュレーションのケーパビリティポインタを参照して、E
HCIホストコントローラがUSB2デバッグデバイスに対応しているか否かを検出する
。したがって、ケーパビリティポインタを書き換えることによって、EHCIホストコン
トローラは、USB2デバッグデバイスに非対応であるかのように、OSに対して振舞う
ことができる。
次いで、BIOS230は、既存のUARTエミュレーション処理を行い(ステップS
404)、その後、その他のハードウェアの初期化などを行ったあと、OSを起動する(
ステップS405)。
次に、図5を参照して、BIOS230によって実行される、図4に示したステップS
404の既存のUARTエミュレーション処理の例を説明する。
BIOS230は、まず、UARTを仮想化する(ステップS501)。このUART
の仮想化は、メインメモリ202の一部分がハードウェアベースのUARTの構造および
挙動を提供するように、そのメインメモリ202の一部分をマッピングすることで実現さ
れる。
次いで、BIOS230は、PnP(プラグアンドプレイ)ファンクションやACPI
(Advanced Configuration and Power Interface)から報告されるハードウェア情報を変
更して、仮想UARTの存在をOSに認識させる(ステップS502)。
上記の処理の結果、OSが起動されると、エミュレートされた仮想UARTは標準のU
ARTとして動作することになり、エミュレートされた仮想UARTを介して、コンピュ
ータ100と、コンピュータ100に接続された非UARTデバイスとの間で、データが
伝送されるようになる。
本実施形態では、仮想UARTデバイスとしてUSB2デバッグデバイスが用いられる
例について説明したが、このようなデバイスとしては、その他に、ディスクドライブ、ソ
リッドステートドライブ、ディスプレイデバイスなど様々なハードウェアが挙げられる。
これらのデバイスを仮想UARTデバイスとして使用する場合、コンピュータ100は、
これらのデバイスを制御するコントローラを備えている必要がある。
また、本実施形態では、USB2デバッグデバイスを仮想UARTデバイスとして用い
るために、1つのUARTをエミュレートする例を示したが、複数の仮想UARTデバイ
スを用いるために、複数のUARTをエミュレートしてもよい。この場合、OSは、エミ
ュレートされた複数の仮想UARTを介して、当該UARTに接続された仮想UARTデ
バイスに同時にアクセスすることができる。
また、USB2デバッグデバイスは、本発明を適用することにより実現した仮想UAR
Tを、OSのデバッグポートとして使用することもできるし、BIOSのデバッグポート
として使用することもできる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態そのまま
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化でき
る。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種
々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素
を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい
本発明の一実施形態に係る情報処理装置を示す斜視図。 図1の情報処理装置のシステム構成を示すブロック図。 図1の情報処理装置で用いられるBIOSセットアップ画面の例を示す図。 図1の情報処理装置のパワーオンに応答してBIOSがOSを起動するまでの、BIOSによって実行される処理の例を示すフローチャート。 図1の情報処理装置において、BIOSによって実行される既存のUARTエミュレーション処理の例を示すフローチャート。
符号の説明
100…情報処理装置、101…本体ユニット、102…ディスプレイユニット、103
…LCD(表示装置)、104…電源ボタン、105…キーボード、106…タッチパッ
ド、107…接続ポート、108…接続ポート、201…CPU、202…メインメモリ
、203…ノースブリッジ、206…サウスブリッジ、207…USBコントローラ、2
08…USBデバイス、209…USBデバイス、212…BIOS−ROM、213…
EC/KBC、230…BIOS

Claims (10)

  1. 接続される非UARTデバイスを仮想UARTデバイスとして使用するための情報処理
    装置であって、
    前記非UARTデバイスを制御するコントローラが前記非UARTデバイスに対応する
    場合、前記コントローラが前記非UARTデバイスに非対応であるように、PCIデバイ
    スコンフィギュレーションのケーパビリティポインタを書き換える手段と、
    1つまたは複数のUARTを仮想化する手段と、
    ハードウェア情報を変更して、前記仮想化された1つまたは複数のUARTの存在を前
    記情報処理装置で使用されるOSに認識させる手段と
    を具備することを特徴とする情報処理装置。
  2. 前記非UARTデバイスが接続されるポートをディセーブルする手段
    をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の情報処理装置。
  3. 前記非UARTデバイスはUSB2デバッグデバイスであり、前記コントローラはEH
    CIホストコントローラである
    ことを特徴とする請求項1または2記載の情報処理装置。
  4. 前記仮想化された1つまたは複数のUARTは、OSのデバッグポートとして使用され

    ことを特徴とする請求項3記載の情報処理装置。
  5. 前記仮想化された1つまたは複数のUARTは、BIOSのデバッグポートとして使用
    される
    ことを特徴とする請求項3記載の情報処理装置。
  6. 情報処理装置に接続される非UARTデバイスを仮想UARTデバイスとして使用する
    ためのUARTのエミュレーション方法であって、
    前記非UARTデバイスを制御するコントローラが前記非UARTデバイスに対応する
    場合、前記コントローラが前記非UARTデバイスに非対応であるように、PCIデバイ
    スコンフィギュレーションのケーパビリティポインタを書き換えるステップと、
    1つまたは複数のUARTを仮想化するステップと、
    ハードウェア情報を変更して、前記仮想化された1つまたは複数のUARTの存在を前
    記情報処理装置で使用されるOSに認識させるステップと
    を具備することを特徴とするエミュレーション方法。
  7. 前記非UARTデバイスが接続されるポートをディセーブルするステップ
    をさらに具備することを特徴とする請求項6記載のエミュレーション方法。
  8. 前記非UARTデバイスはUSB2デバッグデバイスであり、前記コントローラはEH
    CIホストコントローラである
    ことを特徴とする請求項6または7記載のエミュレーション方法。
  9. 前記仮想化された1つまたは複数のUARTは、OSのデバッグポートとして使用され

    ことを特徴とする請求項8記載のエミュレーション方法。
  10. 前記仮想化された1つまたは複数のUARTは、BIOSのデバッグポートとして使用
    される
    ことを特徴とする請求項8記載のエミュレーション方法。
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