JP4840786B2 - 通信インタフェース回路、電子機器および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信相手機器との間で信号を送受信する通信インタフェース回路、この通信インタフェース回路を備えた電子機器、および、通信方法に関する。

近年、コンピュータの処理能力の向上に伴い、周辺装置との間のインタフェースについても、データ転送の高速化が要望されている。ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などのストレージデバイスとの間のインタフェース規格としては、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）規格の一種であるＳＡＳ（Serial Attached SCSI）規格が普及しつつある。従来のＳＣＳＩ規格はパラレル転送方式を採用していたのに対し、ＳＡＳ規格ではシリアル転送方式を採用することにより、高速かつ高精度なデータ転送を可能にしている。

ところで、ＳＡＳインタフェースでは、送信側と受信側とが接続を確立する過程として、まず、ＯＯＢ（Out Of Band）と呼ばれるバースト信号により通信相手の探索が行われ、通信相手が見つかると、お互いの転送速度を決定する速度ネゴシエーションが行われる。このようにして接続が確立されると、ＳＡＳインタフェースはコマンドの送受信を待機するアイドル状態となる。

アイドル状態では、接続確立状態を維持するために、互いに所定の信号を出力し続ける必要がある。このため、アイドル状態では、コマンドやデータを送受信していないにもかかわらず、電力が消費されてしまう。また、ＳＡＳ規格ではアイドル状態でのパワーセーブについて規定されていない。従来、アイドル状態では、例えば、伝送路における送信信号の減衰レベルなどの様々な通信環境に対応できるようにするため、コマンド送受信を行う通常状態と同じ１．２Ｖ程度の電圧で信号を送信していた。このため、アイドル状態での消費電力が大きいことが問題となっていた。

なお、Ｓ−ＡＴＡ（Serial-AT Attachment）規格のインタフェースを用いた情報処理装置としては、データの送受信が行われなくなって所定の時間が経過すると、ホストのサウスブリッジおよびＨＤＤと接続するインタフェースをパワーダウンさせるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、ＨＤＤのパワーマネージメント技術としては、コントローラと、階層的に配置されてパフォーマンスの異なる複数のＨＤＤとの間に中継器を配置し、この中継器に、所定の条件に従ってＨＤＤを停止・起動する機能を設けたものがあった（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−１８３８８号公報 特開２００８−４１０５０号公報

前述したＳＡＳ規格のように、接続確立後に、接続を維持するための信号を送受信し続ける必要があるインタフェースでは、その信号の送受信時における消費電力を抑制することが課題となっていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、接続確立後の消費電力を抑制することが可能な通信インタフェース回路、電子機器および通信方法を提供することを目的とする。

一実施形態によれば、通信相手との接続が確立された後、信号の送受信を待機するアイドル状態に設定される通信インターフェース回路は、通信相手機器との間で信号を送受信し、前記通信相手機器への送信信号の最大振幅を変化させる機能を備えた信号送受信部と、前記信号送受信部による信号の送受信動作を制御して、前記通信相手機器との間の接続を確立させる接続確立制御部と、前記信号送受信部と前記通信相手機器との間に接続が確立された後の前記アイドル状態において、前記信号送受信部から前記通信相手機器に対して接続を維持するための接続維持信号を送信させる信号送信制御部と、前記アイドル状態において前記信号送受信部から送信される前記接続維持信号の最大振幅を第１の振幅値から徐々に低下させ、前記信号送受信部と前記通信相手機器との通信が不可能になると、前記接続確立制御部に前記通信相手機器との接続を再度確立させ、接続確立後に、前記信号送受信部から送信される前記接続維持信号の最大振幅を、通信が不可能になった時点での前記接続維持信号の最大振幅より所定の値だけ大きい第２の振幅値に設定する振幅制御部と、を有する。

この通信インタフェース回路では、接続確立制御部の制御により、信号送受信部と通信相手機器との間で接続が確立された後のアイドル状態で、信号送受信部から通信相手機器に対して、接続を維持するための接続維持信号が送信される。このとき、振幅制御部は、送信される接続維持信号の最大振幅を第１の振幅値から徐々に低下させる。この動作により信号送受信部と通信相手機器との通信が不可能になると、振幅制御部は、接続確立制御部に、通信相手機器との接続を再度確立させる。そして、接続確立後に接続維持信号が送信される際に、振幅制御部は、その接続維持信号の最大振幅を、通信が不可能になった時点での接続維持信号の最大振幅より所定の値だけ大きい第２の振幅値に設定する。

上記の通信インタフェース回路では、接続確立後、接続維持信号の送信時における消費電力が抑制される。

第１の実施の形態に係る通信インタフェース回路の構成例を示す図である。 第２の実施の形態に係る情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。 ＨＤＤのハードウェア構成例を示す図である。 ＨＤＣの内部構成例を示す図である。 接続確立のための処理手順を概略的に示す図である。 通信相手探索動作を説明するための図である。 速度ネゴシエーション動作を説明するための図である。 ＨＤＤにおける通信開始から終了までの処理手順を示すフローチャート（その１）である。 ＨＤＤにおける通信開始から終了までの処理手順を示すフローチャート（その２）である。 通信開始からの送信信号の振幅変化の例を示す図である。

以下、実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る通信インタフェース回路の構成例を示す図である。
図１に示す通信インタフェース回路１０は、例えば、電子機器２０に搭載されて、通信相手機器３０との間で信号を送受信する回路である。ここで、電子機器２０としては、例えば、ＨＤＤ、光ディスク記録または再生機器などのストレージデバイス、各種の通信機器、情報処理機器などを適用可能である。また、通信相手機器３０は必ずしも電子機器２０の外部に設けられた機器でなくてもよく、例えば、電子機器２０の内部に搭載されていてもよい。例えば、電子機器２０としてパーソナルコンピュータなどの情報処理機器を適用した場合、情報処理機器内のＣＰＵ（Central Processing Unit）を通信相手機器３０と見なすことができる。この場合、このＣＰＵとの間で情報を送受信し、情報処理機器の内部に接続されたストレージデバイスが備える通信インタフェースを、図１中の通信インタフェース回路１０と見なすことができる。

通信インタフェース回路１０は、図１に示すように、信号送受信部１１、接続確立制御部１２、信号送信制御部１３および振幅制御部１４を備えている。
信号送受信部１１は、通信相手機器３０に接続して、この通信相手機器３０との間で信号を送受信する。また、信号送受信部１１は、通信相手機器３０への送信信号の最大振幅を変化させる機能を備えている。

接続確立制御部１２は、信号送受信部１１による信号の送受信動作を制御して、通信相手機器３０との間の接続を確立させる。この接続確立制御部１２の動作は、通信相手機器３０との通信開始時に実行されるだけでなく、振幅制御部１４からの要求に応じて行われる場合もある。

信号送信制御部１３は、信号送受信部１１から通信相手機器３０に対して、接続維持信号を送信させる。接続維持信号は、信号送受信部１１と通信相手機器３０との間に接続が確立された状態において、その接続確立状態を維持するための信号である。この接続維持信号としては、例えば、一定時間ごとに送信される、コマンドなどの特定の情報であってもよい。あるいは、コマンドなどとは別の信号であって、一定時間ごとに、あるいは連続的に送信されるものであってもよい。そして、少なくとも、通信相手機器３０が信号送受信部１１からの接続維持信号を正常に受信できなくなると、通信が不可能な状態になる。この状態では、通信を継続するためには、再度接続を確立するための処理を行う必要が生じる。

振幅制御部１４は、信号送受信部１１から送信される接続維持信号の最大振幅を制御する。振幅制御部１４は、接続維持信号の最大振幅について、接続状態を維持可能なできるだけ小さい値を求める振幅決定機能を有する。そして、できるだけ小さい振幅値を決定した後、その振幅値を接続維持信号の最大振幅として設定することで、接続維持信号の送信時における消費電力を抑制する。

より具体的には、振幅制御部１４は、信号送受信部１１と通信相手機器３０との接続が確立された状態において、信号送受信部１１から送信される接続維持信号の最大振幅を、第１の振幅値から徐々に低下させる。なお、この動作は、例えば、通信インタフェース回路１０と通信相手機器３０とが接続され、それらの間で通信が開始された初期動作として実行されればよい。

接続維持信号の最大振幅が低下していくと、やがて、信号送受信部１１と通信相手機器３０との通信が不可能になる。このとき、振幅制御部１４は、接続確立制御部１２に通信相手機器３０との接続を再度確立させる。そして、接続確立後、振幅制御部１４は、信号送受信部１１から送信される接続維持信号の最大振幅を、通信が不可能になった時点での接続維持信号の最大振幅より所定の値だけ大きい第２の振幅値に設定する。

このような振幅制御部１４の制御により、接続維持信号の送信時において、通信インタフェース回路１０と通信相手機器３０との接続を確実に維持しながらも、その送信のための消費電力をできる限り低減することができる。例えば、接続維持信号の送信により、通信インタフェース回路１０と通信相手機器３０との接続を単に維持しているだけの状態において、その状態での消費電力をできる限り低減できるようになる。

また、上記の通信インタフェース回路１０で用いられる通信プロトコルは、例えば、接続確立後に、通信相手機器３０との間で各種の制御情報が送受信される期間と、制御情報の送受信を待機するための待機期間とが存在するものであってもよい。すなわち、この場合には、待機期間において、接続を維持するために上記の接続維持信号が送信される。このような場合に、前述した振幅制御部１４の制御によって接続維持信号の最大振幅が決定されることにより、待機期間における消費電力を抑制することができる。

また、このような場合には、接続維持信号の振幅決定処理において用いられる第１の振幅値は、信号送受信部１１から制御情報が送信される際の送信信号の最大振幅以下の値とされればよい。これにより、制御情報の送信時と比較して、待機期間における消費電力を低減することが可能になる。これとともに、制御情報が送受信される期間と待機時間とで、ともに信号を確実に通信できるようになる。

次に、通信インタフェース規格としてＳＡＳを適用した場合の例について、より具体的に説明する。
図２は、第２の実施の形態に係る情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。

図２に示す情報処理装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＡＭ１０２およびインタフェース（Ｉ／Ｆ）コントローラ１０３が、内部バス１０４を介して互いに接続された構成を有している。また、インタフェースコントローラ１０３には、ＨＤＤ２００が接続されている。

ＣＰＵ１０１は、ＨＤＤ２００に記憶された各種プログラムを実行することにより、この情報処理装置１００全体を統括的に制御する。ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１に実行させるプログラムの少なくとも一部や、このプログラムによる処理に必要な各種データを一時的に記憶する。インタフェースコントローラ１０３は、ＨＤＤ２００との間で、ＳＡＳ規格に従ってシリアル方式でデータを送受信する。

ＨＤＤ２００は、ＳＡＳインタフェースによりインタフェースコントローラ１０３と接続して、データを送受信する。ＨＤＤ２００は、例えば、ＣＰＵ１０１により実行されるプログラムや、その実行に必要な各種のデータなどを記憶する。

図３は、ＨＤＤのハードウェア構成例を示す図である。
ＨＤＤ２００は、ＨＤＣ（Hard Disk Controller）２０１、Ｒ／Ｗ（Read/Write）チャネル２０２、ＳＶＣ（Servo Controller）２０３、ディスクドライブ部２０４、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）２０５および電源回路２０６を備えている。

ＨＤＣ２０１は、ＳＡＳインタフェースを通じてホスト側、すなわち情報処理装置１００のインタフェースコントローラ１０３に接続している。そして、ホスト側のインタフェースコントローラ１０３との間でＳＡＳプロトコルに従って通信する。また、ＨＤＣ２０１は、ホスト側から、制御コマンドや、ディスクドライブ部２０４内の磁気ディスクに記録するための記録データの供給を受ける。また、記録データにエラー訂正コードを付与して、Ｒ／Ｗチャネル２０２に出力する。また、ＨＤＣ２０１は、磁気ディスクから読み取られた再生データをＲ／Ｗチャネル２０２から受信し、ホスト側へ送信する。

Ｒ／Ｗチャネル２０２は、ディスクドライブ部２０４内の磁気ヘッドによって磁気ディスクから読み取られた信号を受信し、この信号を復調して再生データを生成し、誤り訂正を行った後、ＨＤＣ２０１に出力する。また、Ｒ／Ｗチャネル２０２は、ＨＤＣ２０１から受信した記録データを変調して記録データ信号を生成し、磁気ヘッドに出力して磁気ディスクに記録させる。

ＳＶＣ２０３は、ＭＰＵ２０５の制御の下で、ディスクドライブ部２０４に対して制御信号を出力し、ディスクドライブ部２０４内の磁気ヘッドの移動動作や磁気ディスクの回転動作を制御する。

ディスクドライブ部２０４には、磁気ディスク、磁気ヘッド、磁気ディスクを回転するためのスピンドルモータ、磁気ヘッドを移動させて磁気ディスク上に位置決めするためのモータなどが設けられている。

ＭＰＵ２０５は、ＨＤＤ２００全体を統括的に制御する。例えば、ＭＰＵ２０５は、ＨＤＤ２００の起動時および終了時における、ＨＤＤ２００内の各部に対する電源供給／切断動作などを制御する。

電源回路２０６は、ＭＰＵ２０５からの制御の下で、ＨＤＤ２００内の各部に電源を供給する。
図４は、ＨＤＣの内部構成例を示す図である。

ＨＤＣ２０１は、受信回路（Receiver）２１０、送信回路（Transmitter）２２０、バッファメモリ２３０およびＭＰＵ２４０を備えている。なお、これらの回路は、例えば、１つのＬＳＩ（Large Scale Integration）チップ上に搭載される。

受信回路２１０および送信回路２２０は、ＳＡＳインタフェースを通じて通信するためのＰＨＹ（物理層）を備えている。受信回路２１０は、ＳＡＳコネクタ２０１ａを通じて、信号Ｒｘ＋，Ｒｘ−を含む差動信号対を受信する。送信回路２２０は、ＳＡＳコネクタ２０１ａを通じて、信号Ｔｘ＋，Ｔｘ−を含む差動信号対を送信する。

また、送信回路２２０には、レベル制御回路（Level Cnt.）２２１が設けられている。レベル制御回路２２１は、電源回路２０６から供給される電源電圧を基に、送信信号をドライブするための電圧を発生する。また、レベル制御回路２２１は、ＭＰＵ２４０からの制御信号に応じて送信信号のドライブ電圧を変化させることで、ホスト側への送信信号の最大振幅を変化させることが可能になっている。

バッファメモリ２３０は、受信回路２１０により受信されたホスト側からのコマンドや、コマンドに付随したデータ（以下、単に“データ”と呼ぶ）を保持する。これらのコマンドやデータは、ＭＰＵ２４０によって参照される。また、バッファメモリ２３０は、ＭＰＵ２４０から供給された、送信用のコマンドやデータを保持して、送信回路２２０に出力する。送信回路２２０に出力されたコマンドやデータは、ホスト側へ送信される。

ＭＰＵ２４０は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）処理部２４１およびステートマシン２４２を備えている。なお、これらの機能は、例えば、ＭＰＵ２４０が備えるプロセッサにより所定のプログラムが実行されることで実現される。また、例えば、これらの機能が、プロセッサやロジック回路などの個別のハードウェアによって実現されてもよい。

また、ＭＰＵ２４０の内部には、ＲＡＭ２４３が搭載されている。このＲＡＭ２４３には、接続確立フラグ２４３ａ、コマンド送受信フラグ２４３ｂおよび最低振幅値２４３ｃが記憶される。なお、このＲＡＭ２４３は、ＭＰＵ２４０の外部に設けられていてもよい。さらに、ＭＰＵ２４０の内部には、ＰＨＹ設定レジスタ２４４が設けられている。

インタフェース処理部２４１は、ＳＡＳプロトコルに従い、受信回路２１０および送信回路２２０による信号の送受信動作を制御する。例えば、インタフェース処理部２４１は、受信回路２１０および送信回路２２０によりＳＡＳプロトコルに従って実行されるホスト側との接続確立処理を制御する。この制御において、インタフェース処理部２４１は、現在ホスト側との接続が確立しているか否かを示す接続確立フラグ２４３ａを設定する。

また、インタフェース処理部２４１は、受信回路２１０によりホスト側から受信され、バッファメモリ２３０に記憶されたコマンドやデータを取得し、それらのコマンドやデータに応じてＨＤＤ２００の内部の動作を制御する。また、受信コマンドに対して応答するための送信コマンドや送信データを生成してバッファメモリ２３０に出力し、送信回路２２０に送信させる。さらに、インタフェース処理部２４１は、受信回路２１０および送信回路２２０において、ホスト側とのコマンドの送受信が行われているか否かを示すコマンド送受信フラグ２４３ｂを設定する。

また、インタフェース処理部２４１は、送信回路２２０のレベル制御回路２２１における送信信号のドライブ電圧を制御して、送信信号の最大振幅を変化させる機能も備えている。この機能は、ＰＨＹ設定レジスタ２４４の設定値に応じて制御される。ＰＨＹ設定レジスタ２４４には、通信状態を示すモード情報と、送信信号の最大振幅を指定するための振幅制御値とが、ステートマシン２４２によって設定される。

インタフェース処理部２４１は、ＰＨＹ設定レジスタ２４４のモード情報に基づき、現在の通信状態が通常状態であれば、送信信号の最大振幅をあらかじめ決められた一定のレベルとするように制御する。一方、現在の通信状態がアイドル状態であれば、ＰＨＹ設定レジスタ２４４に設定された振幅制御値に応じて、送信信号の最大振幅を変化させる。

なお、インタフェース処理部２４１が備える、接続確立処理の制御機能、その制御に伴う接続確立フラグ２４３ａの設定機能などは、ＭＰＵ２４０とは別のハードウェアによって実現されてもよい。その場合、各機能を実現するハードウェアは、例えば送信回路２２０の内部などに設けられてもよい。

ステートマシン２４２は、接続確立フラグ２４３ａ、コマンド送受信フラグ２４３ｂなどを基に、ＳＡＳインタフェースによる現在の通信状態を判別する。そして、その判別結果をＰＨＹレジスタ２４４に設定することにより、インタフェース処理部２４１に通信状態を通知する。また、アイドル状態においては、送信信号の最大振幅を制御するための振幅制御値をＰＨＹ設定レジスタ２４４に設定する。ステートマシン２４２は、アイドル状態における送信回路２２０からの送信信号の最大振幅をできるだけ低くするように制御する。

次に、図５は、接続確立のための処理手順を概略的に示す図である。
ＳＡＳ規格では、通信相手との間で接続を確立するための手順として、通信相手探索（ステップＳ１）、速度ネゴシエーション（ステップＳ２）の２つの手順が規定されている。通信相手探索動作は、バースト信号であるＯＯＢ信号３０１が送受信されることで行われる。速度ネゴシエーション動作は、探索された通信相手との間で信号を送受信し、同期をとることで、通信相手との通信速度を決定する。なお、速度ネゴシエーション動作については、後にあらためて説明する。本実施の形態のＨＤＤ２００では、以上の接続確立動作がインタフェース処理部２４１により制御される。

これらの動作が終了すると、通信相手との間で接続が確立された状態となり、アイドル状態（ステップＳ３）に移行する。アイドル状態では、互いに通信相手に対してスクランブルパターン３０２が出力される。これにより、接続確立状態が維持され、コマンドの送受信を待機することが可能になる。アイドル状態においてコマンドの送受信が行われると、アイドル状態は解除される。また、コマンドの送受信が終了すると、通常はアイドル状態に再度移行する。

図６は、通信相手探索動作を説明するための図である。
図６では、ホスト側、すなわち情報処理装置１００のインタフェースコントローラ１０３から送信される信号と、ＨＤＤ２００から送信される信号とを、わかりやすいように並べて示している。

上記のステップＳ１で示した通信相手探索動作では、通信相手を検索するための“ＣＯＭＩＮＴ”と呼ばれるＯＯＢ信号が、互いに送信される。そして、このＯＯＢ信号“ＣＯＭＩＮＴ”を受信した機器側が、この信号に応答して同様のＯＯＢ信号“ＣＯＭＩＮＴ”を返信することで、各機器が通信相手を互いに認識する。

図６の例では、ホスト側からＯＯＢ信号“ＣＯＭＩＮＴ”が送信され（ステップＳ１１）、このＯＯＢ信号をＨＤＤ２００の受信回路２１０が受信する。ＨＤＤ２００では、この受信信号に応答して、インタフェース処理部２４１の制御により、同様のＯＯＢ信号“ＣＯＭＩＮＴ”が送信回路２２０から送信される（ステップＳ１２）。これにより、互いに通信相手を認識する。

次に、自分がＳＡＳ準拠の機器であることを通知するための“ＣＯＭＳＡＳ”と呼ばれるＯＯＢ信号が送受信される。図６の例では、ホスト側からＯＯＢ信号“ＣＯＭＳＡＳ”が送信され（ステップＳ１３）、このＯＯＢ信号をＨＤＤ２００の受信回路２１０が受信する。ＨＤＤ２００では、この受信信号に応答して、インタフェース処理部２４１の制御により、同様のＯＯＢ信号“ＣＯＭＳＡＳ”が送信回路２２０から送信される（ステップＳ１４）。これにより、互いに通信相手がＳＡＳ準拠の機器であることを認識する。この後、速度ネゴシエーション動作が開始される。

図７は、速度ネゴシエーション動作を説明するための図である。
速度ネゴシエーション動作では、４Ｂｙｔｅｓの単位信号であるプリミティブ（Primitive）を複数含むアライン（ALIGN）信号が送受信される。図６の例と同様にホスト側から通信が開始されるものとすると、まず、ホスト側から、通信速度１．５Ｇｂｐｓに対応する“ＡＬＩＧＮ０”と呼ばれるアライン信号が送信される。ＨＤＤ２００では、受信回路２１０の内部でアライン信号“ＡＬＩＧＮ０”との同期がとられる。同期に成功した場合には、インタフェース処理部２４１の制御により、ホスト側に対して同様のアライン信号“ＡＬＩＧＮ０”が送信回路２２０から送信される。このアライン信号“ＡＬＩＧＮ０”に対して、ホスト側でも同様に同期が行われる。ホスト側、ＨＤＤ２００側の双方で同期に成功した場合には、１．５Ｇｂｐｓでの通信が可能であることが互いに認識される。

次に、ホスト側から、通信速度３．０Ｇｂｐｓに対応する“ＡＬＩＧＮ１”と呼ばれるアライン信号が送信される。ＨＤＤ２００では、受信回路２１０の内部でアライン信号“ＡＬＩＧＮ１”との同期がとられる。同期に成功した場合には、インタフェース処理部２４１の制御により、ホスト側に対して同様のアライン信号“ＡＬＩＧＮ１”が送信回路２２０から送信される。このアライン信号“ＡＬＩＧＮ１”に対して、ホスト側でも同様に同期が行われる。ホスト側、ＨＤＤ２００側の双方で同期に成功した場合には、互いの通信速度を３．０Ｇｂｐｓとすることが決定される。一方、どちらか一方が同期に失敗した場合には、通信速度が１．５Ｇｂｐｓと決定される。

以上の接続確立処理が正常に実行されると、インタフェース処理部２４１は、スクランブルパターンを生成して送信回路２２０に送信させるとともに、ホスト側からのスクランブルパターンが受信回路２１０により正常に受信されるか否かを監視する。

ところで、ＳＡＳ規格では、通信相手探索動作におけるＯＯＢ信号の最大振幅について、図５に示したように２４０ｍＶ以上とすることが規定されている。また、接続確立後、コマンドやデータの送受信時における送受信信号の最大振幅は、１．２Ｖ以上とすることが規定されている。しかしながら、アイドル状態におけるスクランブルパターンの信号振幅については規定されていない。そこで、ＨＤＤ２００では、ＭＰＵ２４０のステートマシン２４２の制御により、アイドル状態での送信信号の最大振幅を可能な限り低くし、アイドル状態での消費電力を抑制する。

図８，図９は、ＨＤＤにおける通信開始から終了までの処理手順を示すフローチャートである。
［ステップＳ３１］ホスト側、すなわち情報処理装置１００のインタフェースコントローラ１０３と、ＨＤＤ２００との間で、接続を確立するための処理が実行される。図６および図７で説明したように、ＨＤＤ２００では、インタフェース処理部２４１によって受信回路２１０および送信回路２２０による信号送受信動作が制御されて、通信相手探索動作および速度ネゴシエーション動作が実行される。インタフェース処理部２４１は、これらの動作が正常に完了し、接続が確立すると、接続確立フラグ２４３ａを“１”に設定する。そして、送信回路２２０にスクランブルパターンを出力して、ホスト側に送信させる。

［ステップＳ３２］ステートマシン２４２は、接続確立フラグ２４３ａを監視し、接続が確立したか否かを判定する。接続確立フラグ２４３ａが“１”になると、ステップＳ３３の処理が実行される。

［ステップＳ３３］ステートマシン２４２は、ＰＨＹ設定レジスタ２４４のモード情報を、アイドル状態を示すように設定する。これにより、インタフェース処理部２４１は、アイドル状態に移行したことを認識する。

［ステップＳ３４］ステートマシン２４２は、ＰＨＹ設定レジスタ２４４に、送信信号（スクランブルパターン）の最大振幅を所定の初期値とするための振幅制御値を設定する。この初期値は、通信環境に関係なく通信相手と確実に信号を送受信できるような、比較的大きい値であることが望ましく、例えば、コマンド送受信時における最大振幅である１．２Ｖとされる。

インタフェース処理部２４１は、送信回路２２０のレベル制御回路２２１に対して、ＰＨＹ設定レジスタ２４４の振幅制御値に応じた制御信号を供給し、送信信号の最大振幅を初期値とするように制御する。なお、インタフェース処理部２４１は、レベル制御回路２２１に対して、例えば、送信信号の立ち上がり／立ち下がりの強弱を示す“Drive Strength”、単位時間に対する所定電圧レベルの期間の比率を示す“Slew Rate”、送信信号の振幅の増幅率を示す“Emphasis”などの制御パラメータを設定することで、送信信号の最大振幅を段階的に変化させる。

［ステップＳ３５］ステートマシン２４２は、ステップＳ３４でＰＨＹ設定レジスタ２４４に設定した振幅制御値を、最低振幅値２４３ｃとしてＲＡＭ２４３に記録する。
［ステップＳ３６］ステートマシン２４２は、送信信号の最大振幅を現在の値から１段階低下させるように、ＰＨＹ設定レジスタ２４４の振幅制御値を変更する。インタフェース処理部２４１は、変更された振幅制御値に応じた制御信号をレベル制御回路２２１に対して供給し、送信信号の最大振幅を１段階分だけ小さくさせる。

ここで、インタフェース処理部２４１は、受信回路２１０および送信回路２２０においてホスト側との通信が不可能になった場合には、接続確立フラグ２４３ａを“０”に変化させる。一方、ホスト側との通信が可能な状態が維持されていれば、接続確立フラグ２４３ａは“１”のままとなる。

［ステップＳ３７］ステートマシン２４２は、接続確立フラグ２４３ａの値を基に、ホスト側との通信が可能な状態であるか否かを判定する。通信が可能な状態であれば、ステップＳ３８の処理が実行される。一方、通信が不可能な状態であれば、ステップＳ３９の処理が実行される。

［ステップＳ３８］ステートマシン２４２は、ステップＳ３６でＰＨＹ設定レジスタ２４４に設定した振幅制御値により、ＲＡＭ２４３内の最低振幅値２４３ｃを更新する。この後、ステップＳ３６の処理に戻り、送信信号の最大振幅がさらに１段階低下される。

［ステップＳ３９］ホスト側との通信が切断され、ステップＳ３１と同様の手順により、ホスト側との接続を確立するための処理が再度実行される。接続が確立すると、接続確立フラグ２４３ａが“１”に設定される。

［ステップＳ４０］ステートマシン２４２は、接続確立フラグ２４３ａを監視し、接続が確立したか否かを判定する。接続確立フラグ２４３ａが“１”になると、ステップＳ４１の処理が実行される。

［ステップＳ４１］ステートマシン２４２は、ＰＨＹ設定レジスタ２４４のモード情報を、アイドル状態を示すように設定する。これにより、インタフェース処理部２４１は、アイドル状態に移行したことを認識する。

［ステップＳ４２］ステートマシン２４２は、ＲＡＭ２４３から最低振幅値２４３ｃを読み込み、読み込んだ値をＰＨＹ設定レジスタ２４４の振幅制御値に設定する。インタフェース処理部２４１は、送信回路２２０のレベル制御回路２２１に対して、ＰＨＹ設定レジスタ２４４の振幅制御値に応じた制御信号を供給し、送信信号の最大振幅を制御する。これにより、送信信号の最大振幅が、ホスト側との通信が切断される前にホスト側と正常に通信できていたときの最大振幅の最低値に設定される。

この処理ステップ以後、インタフェース処理部２４１は、受信回路２１０および送信回路２２０においてホスト側との通信が不可能になった場合には、接続確立フラグ２４３ａを“０”に変化させる。一方、ホスト側との通信が可能な状態が維持されていれば、接続確立フラグ２４３ａは“１”のままとなる。

［ステップＳ４３］ステートマシン２４２は、接続確立フラグ２４３ａの値を基に、ホスト側との通信が可能な状態であるか否かを判定する。通信が可能な状態が維持されていれば、ステップＳ４５の処理が実行される。一方、通信が不可能な状態になった場合には、ステップＳ４４の処理が実行される。

［ステップＳ４４］ステートマシン２４２は、現在の送信信号の最大振幅より１段階高い振幅値により、ＲＡＭ２４３内の最低振幅値２４３ｃを更新する。この後、ステップＳ３９の処理に戻り、ホスト側との接続を確立するための処理が再度実行される。ここで、接続確立後、アイドル状態に移行すると、前回のアイドル状態のときより送信信号の最大振幅が１段階高い値に設定されることになる。

［ステップＳ４５］アイドル状態において、受信回路２１０および送信回路２２０によりホスト側とのコマンドの送受信が開始された場合には、インタフェース処理部２４１は、ＲＡＭ２４３内のコマンド送受信フラグを“０”から“１”に変化させる。

ステートマシン２４２は、コマンド送受信フラグ２４３ｂを監視し、コマンドの送受信が開始されたか否かを判定する。コマンドの送受信が開始された場合には、ステップＳ４６の処理が実行され、開始されていない場合には、ステップＳ４３の処理が再度実行される。

［ステップＳ４６］ステートマシン２４２は、ＰＨＹ設定レジスタ２４４のモード情報を、通常状態を示すように設定する。これにより、インタフェース処理部２４１は、アイドル状態から通常状態に移行したことを認識し、レベル制御回路２２１に対して、送信信号の最大振幅を１．２Ｖとするように制御信号を供給する。

［ステップＳ４７］インタフェース処理部２４１は、ホスト側とのコマンドの送受信動作が完了した場合には、ＲＡＭ２４３内のコマンド送受信フラグ２４３ｂを“０”に変化させる。

ステートマシン２４２は、コマンド送受信フラグ２４３ｂを監視し、コマンドの送受信動作が完了したか否かを判定する。この動作が完了した場合には、ステップＳ４８の処理が実行される。

［ステップＳ４８］ステートマシン２４２は、インタフェース処理部２４１からの通知を監視することで、ホスト側との通信がコマンドに応じて切断されるリンク切れが発生したか否かを判定する。リンク切れが発生した場合には、通信処理は終了される。一方、リンク切れが発生していない場合には、ステップＳ４９の処理が実行される。

［ステップＳ４９］ステートマシン２４２は、ＰＨＹ設定レジスタ２４４のモード情報を、アイドル状態を示すように設定する。これにより、インタフェース処理部２４１は、アイドル状態に移行したことを認識する。これとともに、ＰＨＹ設定レジスタ２４４に設定された振幅制御値を読み込み、送信信号の最大振幅を、読み込んだ振幅制御値に対応する振幅に調整する。この後、ステップＳ４３に戻って、再度、コマンドの送受信を待機する状態となる。

図１０は、通信開始からの送信信号の振幅変化の例を示す図である。
図１０の例では、通信開始からタイミングＴ６１までの間、ＨＤＤ２００のＨＤＣ２０１ではホスト側との接続確立処理が実行される。タイミングＴ６１において接続が確立すると、ＨＤＣ２０１の通信状態はアイドル状態となり、ホスト側に対してスクランブルパターンが送信される。これとともに、ホスト側への送信信号の最大振幅が、所定の初期値（図１０の例では１．２Ｖ）から徐々に低くされる。

ここで、送信信号の最大振幅が例えば０．６Ｖまで低下したタイミングＴ６２において、ＨＤＤ２００とホスト側との通信が不可能になったとする。ＨＤＣ２０１では、再度、ホスト側との接続確立処理が実行される。そして、タイミングＴ６３において接続が確立すると、ＨＤＣ２０１の通信状態はアイドル状態となり、ホスト側に対してスクランブルパターンが送信される。このとき、送信信号の最大振幅は、タイミングＴ６２での最大振幅より１段階高い０．７Ｖとされる。

ＨＤＣ２０１では、通信の開始時に、上記のタイミングＴ６３までのような振幅決定のための処理が行われることで、アイドル状態での送信信号の最大振幅が、接続を維持可能な範囲内でできるだけ小さい値に調整される。これにより、アイドル状態での消費電力が抑制される。

なお、上記の例では、タイミングＴ６３での送信信号の最大振幅は、タイミングＴ６２での最大振幅より１段階高く設定されていたが、その後の通信環境の変化に対するマージンを考慮して、２段階以上高い最大振幅が設定されてもよい。

また、タイミングＴ６３においてアイドル状態となった後、タイミングＴ６４において、ＨＤＣ２０１においてホスト側とのコマンドの送受信が開始されたとする。ＨＤＣ２０１の通信状態は通常状態に移行し、ＨＤＣ２０１はホスト側とのコマンドの送受信処理を実行する。このとき、ＨＤＣ２０１からホスト側に対してコマンドやデータを送信するための信号の最大振幅は、規定の１．２Ｖとされる。タイミングＴ６５においてＨＤＣ２０１とホスト側とのコマンドの送受信処理が完了すると、ＨＤＣ２０１の通信状態は再度アイドル状態に移行する。このとき、ホスト側への送信信号の最大振幅は、タイミングＴ６３〜Ｔ６４の期間と同じ０．７Ｖとされる。

ここで、上記のタイミングＴ６４，Ｔ６５では、図９のステップＳ４６，Ｓ４９で説明したように、インタフェース処理部２４１は、ＰＨＹ設定レジスタ２４４のモード情報により、通信状態の変化を簡単に検知できる。そして、インタフェース処理部２４１は、送信信号の最大振幅を、各通信状態に対応する振幅に瞬時に調整することができる。

また、タイミングＴ６５においてアイドル状態となった後、タイミングＴ６６において、何らかの理由によりＨＤＣ２０１とホスト側との通信が不可能になったとする。ＨＤＣ２０１では、再度、ホスト側との接続確立処理が実行される。そして、タイミングＴ６７において接続が確立すると、ＨＤＣ２０１はアイドル状態に移行し、ホスト側に対してスクランブルパターンが送信される。このとき、送信信号の最大振幅は、タイミングＴ６６以前の最大振幅より１段階高い０．８Ｖとされる。

このように、アイドル状態においては、例えばノイズなどにより通信不可能な状態となっても、再度接続確立処理が自動的に実行されて、通信を回復させることができる。また、通信回復後には、アイドル状態での送信信号の最大振幅がタイミングＴ６６での最大振幅よりも高い値とされることで、接続状態をより安定的に維持することができる。さらに、通信を回復する際には、通信開始からタイミングＴ６２までの期間に実行された振幅決定のための処理が実行されないので、通信を短時間で回復させることができる。なお、通信回復後の送信信号の最大振幅は、１段階に限らず、２段階以上高い値に設定されてもよい。

この後、タイミングＴ６８において、ホスト側からのコマンドが受信されると、ＨＤＣ２０１は通常状態に移行し、ホスト側とのコマンドの送受信処理が実行される。このとき、ＨＤＣ２０１からホスト側への送信信号の最大振幅は、規定の１．２Ｖとされる。タイミングＴ６９においてＨＤＣ２０１とホスト側とのコマンドの送受信処理が完了すると、ＨＤＣ２０１は再度アイドル状態に移行する。このとき、ホスト側への送信信号の最大振幅は、タイミングＴ６７〜Ｔ６８の期間と同じ０．８Ｖとされる。

以上のＨＤＤ２００では、ＳＡＳインタフェースを通じた通信の開始時に、アイドル状態での出力信号の最大振幅を決定するための処理が行われることで、アイドル状態での消費電力を、接続を維持可能な最低限の電力に抑制することができる。また、設定される最大振幅は、その時点での通信環境を基に決定されたものとなるので、消費電力を低減できる効果と、通信の接続を確実に維持できるという効果を両立できるようになる。また、デュアルポートを許容したＳＡＳインタフェースでは、ＨＤＤなどの接続機器数が増大することが多いが、システム全体では、接続機器数が多いほどより大きな消費電力抑制効果を得ることができる。

なお、上記の処理例では、タイミングＴ６７でのアイドル状態への復帰時における送信信号の最大振幅は、それより前のアイドル状態での最大振幅より高い値に自動的に設定されていた。しかし、他の処理手順として、タイミングＴ６６において通信が不可能な状態になると、振幅決定処理を含む通信開始時からの処理を再度実行するようにしてもよい。この場合、図８，図９のフローチャートでは、ステップＳ４３で通信不可能と判定されると、ステップＳ３１からの処理が再度実行されることになる。このような処理により、通信回復までの時間は長くなるものの、通信が回復した後、より確実に接続状態を維持できるようになる。

また、図８，図９の処理手順において、ステップＳ３４での初期値や、ステップＳ３６において低下させる振幅制御値の段階数、ステップＳ４４において上昇させる振幅値の段階数を、ユーザの操作入力により任意に設定可能としてもよい。

あるいは、これらの初期値や段階数を、それ以前の動作履歴を基に自動的に設定してもよい。例えば、ステップＳ３４での初期値を、最後にアイドル状態となったときの送信信号の最大振幅より所定の段階数だけ高い振幅に設定してもよい。なお、最後にアイドル状態となったときの送信信号の最大振幅は、例えば、最低振幅値２４３ｃをＨＤＤ２００内の不揮発性記憶媒体（例えば磁気ディスクなど）に記憶しておくことで容易に知ることができる。このような処理により、振幅決定処理をより短時間で実行できるようになる。ただし、このときに高くする段階数は２段階以上であることが望ましい。

また、上記の第２の実施の形態において、インタフェース処理部２４１およびステートマシン２４２により実現される振幅決定処理機能は、ＨＤＤ２００側だけでなく、ホスト側、すなわちインタフェースコントローラ１０３にも備えられていてもよい。

１０ 通信インタフェース回路
１１ 信号送受信部
１２ 接続確立制御部
１３ 信号送信制御部
１４ 振幅制御部
２０ 電子機器
３０ 通信相手機器

Claims (6)

1. 通信相手との接続が確立された後、信号の送受信を待機するアイドル状態に設定される通信インターフェース回路であって、
   通信相手機器との間で信号を送受信し、前記通信相手機器への送信信号の最大振幅を変化させる機能を備えた信号送受信部と、
   前記信号送受信部による信号の送受信動作を制御して、前記通信相手機器との間の接続を確立させる接続確立制御部と、
   前記信号送受信部と前記通信相手機器との間に接続が確立された後の前記アイドル状態において、前記信号送受信部から前記通信相手機器に対して接続を維持するための接続維持信号を送信させる信号送信制御部と、
   前記アイドル状態において前記信号送受信部から送信される前記接続維持信号の最大振幅を第１の振幅値から徐々に低下させ、前記信号送受信部と前記通信相手機器との通信が不可能になると、前記接続確立制御部に前記通信相手機器との接続を再度確立させ、接続確立後に、前記信号送受信部から送信される前記接続維持信号の最大振幅を、通信が不可能になった時点での前記接続維持信号の最大振幅より所定の値だけ大きい第２の振幅値に設定する振幅制御部と、
   を有することを特徴とする通信インタフェース回路。
2. 前記振幅制御部は、前記接続維持信号の最大振幅を前記第２の振幅値に設定した後、前記信号送受信部と前記通信相手機器との通信が不可能になると、前記接続確立制御部に前記通信相手機器との接続を再度確立させ、接続確立後に、前記信号送受信部から送信される前記接続維持信号の最大振幅を、通信が不可能になる直前に送信されていた前記接続維持信号の最大振幅より高い値に設定することを特徴とする請求項１記載の通信インタフェース回路。
3. 前記振幅制御部は、前記接続維持信号の最大振幅を前記第２の振幅値に設定した後、前記信号送受信部と前記通信相手機器との通信が不可能になると、前記接続確立制御部に前記通信相手機器との接続を再度確立させ、接続確立後に、前記信号送受信部から送信される前記接続維持信号の最大振幅を前記第１の振幅値から徐々に低下させて前記第２の振幅値を再度決定することを特徴とする請求項１記載の通信インタフェース回路。
4. 前記振幅制御部は、前記第１の振幅値を、それ以前に最後に送信された前記接続維持信号の最大振幅より所定の値だけ大きい値に設定することを特徴とする請求項１記載の通信インタフェース回路。
5. 通信相手機器との間で信号を送受信し、前記通信相手機器への送信信号の最大振幅を変化させる機能を備えた信号送受信部と、
   前記信号送受信部による信号の送受信動作を制御して、前記通信相手機器との間の接続を確立させる接続確立制御部と、
   前記信号送受信部と前記通信相手機器との間に接続が確立された後の信号の送受信を待機するアイドル状態において、前記信号送受信部から前記通信相手機器に対して接続を維持するための接続維持信号を送信させる信号送信制御部と、
   前記アイドル状態において前記信号送受信部から送信される前記接続維持信号の最大振幅を第１の振幅値から徐々に低下させ、前記信号送受信部と前記通信相手機器との通信が不可能になると、前記接続確立制御部に前記通信相手機器との接続を再度確立させ、接続確立後に、前記信号送受信部から送信される前記接続維持信号の最大振幅を、通信が不可能になった時点での前記接続維持信号の最大振幅より所定の値だけ大きい第２の振幅値に設定する振幅制御部と、
   を備えた通信インタフェース回路を有することを特徴とする電子機器。
6. 通信相手機器との間で信号を送受信する信号送受信部を具備する通信インターフェース回路の通信方法であって、
   信号送受信部が、通信相手機器との間で接続を確立し、
   前記信号送受信部が、前記接続の確立後の信号の送受信を待機するアイドル状態において、前記通信相手機器に対して接続を維持するための接続維持信号を送信するとともに、振幅制御部が、前記アイドル状態において前記接続維持信号の最大振幅を第１の振幅値から徐々に低下させ、
   前記信号送受信部と前記通信相手機器との通信が不可能になると、前記信号送受信部が、前記通信相手機器との間で再度接続を確立し、
   前記信号送受信部が、前記通信相手機器に対して前記接続維持信号を送信するとともに、前記振幅制御部が、前記接続維持信号の最大振幅を、通信が不可能になった時点での前記接続維持信号の最大振幅より所定の値だけ大きい第２の振幅値に設定する、
   ことを特徴とする通信方法。

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