JP5162610B2 - Ｕｓｂデバイス接続システムおよびｕｓｂハブコントローラ - Google Patents

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Description

本発明は、ＵＳＢデバイスをＵＳＢホスト側に接続するＵＳＢデバイス接続システムおよび接続のために使用されるＵＳＢハブコントローラに関する。
近年、電子機器の省電力化が各種検討されている。ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ハブコントローラについても同様であり、通常の駆動時よりも電力消費の少ない省電力モードと呼ばれる機能を備える製品が販売されている。ＵＳＢハブコントローラは、ＵＳＢホスト部と各種のＵＳＢデバイスの間に配置されて、ＵＳＢホスト部側のポート数を増加させるような場合に使用されている。ＵＳＢハブコントローラは、ＩＣ（integrated circuit）化されてＵＳＢハブコントローラＩＣとして使用される場合が多い。
各種のＵＳＢデバイスを接続するコネクタは、ＵＳＢポートとも呼ばれている。ＵＳＢポートはパーソナルコンピュータにその周辺機器を接続するものとして登場したが、その利便性の良さから近年では液晶テレビジョン、ゲーム機、ハードディスクレコーダ、ホームゲートウェイ装置等の多くの製品に使用されている。このようなパーソナルコンピュータ等の製品では、複数のＵＳＢポートを備えることが多く、ＵＳＢハブコントローラＩＣを介してＵＳＢデバイスが接続される。本明細書では、パーソナルコンピュータや液晶テレビジョンのようにＵＳＢポートを備える装置を情報処理装置と総称することにする。
図２１は、本発明に関連する第１の関連技術として複数のポートを備えたＵＳＢハブコントローラの一例を示したものである。この第１の関連技術では、ＵＳＢハブコントローラＩＣ７０１に第１〜第ＮのＵＳＢポート７０２1〜７０２Nが接続されている。ＵＳＢハブコントローラＩＣ７０１は、第１〜第ＮのＵＳＢポート７０２1〜７０２Nの１つずつに対応して配置された第１〜第Ｎのトランシーバ７１１1〜７１１Nを備えている。ルーティング制御回路７１２はこれら第１〜第Ｎのトランシーバ７１１1〜７１１Nのうちの１つを選択し、ハブリピータ７１３を介して他のトランシーバ７１４との間で信号の入出力を行うようになっている。ハブコントローラ７１５は、ルーティング制御回路７１２およびハブリピータ７１３と接続して、これらの制御を行う。
この第１の関連技術のＵＳＢハブコントローラＩＣ７０１で第１〜第Ｎのトランシーバ７１１1〜７１１Nはダウンストリーム側としての図示しないＵＳＢデバイスとのインターフェースをとる回路部分である。第１〜第ＮのＵＳＢポート７０２1〜７０２Nには、１台ずつ、最大でＮ台の図示しないＵＳＢデバイスを接続することができる。他のトランシーバ７１４はアップストリーム側としての図示しないＵＳＢホスト部とのインターフェースをとる回路部分である。
ユーザは、第１〜第ＮのＵＳＢポート７０２1〜７０２Nに必要数のＵＳＢデバイスを接続して使用する。ユーザによっては情報処理装置の使用時にＵＳＢデバイスを全然使用しない場合もある。
そこで、第１の関連技術では、先ほど説明した電子機器の省電力化のためにＵＳＢハブコントローラＩＣ７０１を所定の場合に省電力モードに移行させることにしている。この所定の場合とは、第１〜第ＮのＵＳＢポート７０２1〜７０２NのいずれにもＵＳＢデバイスが接続されていなかったり、ＵＳＢデバイスが接続されていても、そのデバイスの電源がオフになっていたり、待機状態（サスペンド状態）となっているような場合である。
この第１の関連技術では、ＵＳＢポートの１つにでもＵＳＢデバイスが接続されており、かつこのＵＳＢデバイスの電源がオンとなっている場合には、ＵＳＢハブコントローラＩＣが省電力モードに移行することができないという問題がある
そこで本発明の第２の関連技術として、ＵＳＢポートのそれぞれにセンサを配置しておき、ＵＳＢデバイスの接続の有無を個別に検出して、それぞれに必要な電力を検出し配分することが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
また、本発明の第３の関連技術として、キープアライブのためのＳＯＦ（Start Of Frame）パケットの通信のみが行われている状態で、ＵＳＢハブコントローラＩＣがＵＳＢデバイスに対してパケットの送信を停止することが提案されている（たとえば特許文献２参照）。すなわち、第３の関連技術が提案される前の状態では、ＵＳＢデバイスがサスペンドという停止状態に移行するのを阻止するためにＵＳＢホスト部側がＳＯＦパケットを送信していたが、これを停止させてＵＳＢデバイスが省電力モードに移行するのを可能にしている。
特開２００３−３１６４８８号公報（第０００４段落、第００１２段落、第００１３段落、図１） 特開２００８−２５７６９０号公報（第００５３段落、第００５４段落、図３）
第２の関連技術はＵＳＢインターフェースによって提供される電力消費量が限られていることを解決するものである。すなわち、第２の関連技術では、ＵＳＢハブコントローラに複数のＵＳＢデバイスが接続されると、その接続態様によってはＵＳＢインターフェースが提供する電力量が不足することを前提としている。このため、第２の関連技術では、ＵＳＢポートごとにセンサを配置して、これによってそれぞれのＵＳＢポートに接続したＵＳＢデバイスを特定し、これらのＵＳＢデバイスが必要とする電力に配分するようにしている。
しかしながら最近のＵＳＢポートは、給電の総量の増大が図られており、複数のＵＳＢデバイスがＵＳＢハブコントローラに接続された場合の電力不足の問題は以前ほど問題でなくなっている。寧ろ複数のＵＳＢポートを備えたＵＳＢハブコントローラ自体の省電力化が取り組むべき課題となっている。第３の関連技術もＵＳＢハブコントローラ自体の省電力化に寄与する提案ではない。
ＵＳＢハブコントローラについては、既に説明したようにＵＳＢデバイスが全然接続されていない場合の省電力化の対策が存在している。この一方で、ＵＳＢハブコントローラに接続されるＵＳＢデバイスの数に着目した省電力化の提案は行われていない。これは、図２１にも示したようにＵＳＢハブコントローラ自体が複数のＵＳＢポートに対応しており、ルーティング制御回路７１２でＵＳＢデバイスを時分割で選択し処理しているので、使用するＵＳＢデバイスの数にほとんど関係しない電力消費が行われるからである。
ところが、ＵＳＢハブコントローラの使用実態を考察すると、ＵＳＢデバイスを１台のみ使用することが多い。たとえばノート型のパーソナルコンピュータの場合には、ポインティングデバイスの操作性を改善するためにＵＳＢマウスを１台接続して使用する場合が多い。また、ゲーム機の場合には、ゲームを一人でプレイする場合にはゲームコントローラを１台だけＵＳＢ接続することが多い。録画機能付のテレビジョンの場合には、大容量の外付けハードディスクを１台だけＵＳＢ接続することが多い。同様に録画装置の場合にも、大容量の外付けハードディスクを１台だけＵＳＢ接続することが多い。
このように複数のＵＳＢポートが備えられたＵＳＢハブコントローラの場合にも、ユーザはＵＳＢポートを全然使用しなかったり、１つのＵＳＢポートを使用する割合が以外に多い。
そこで本発明の目的は、１つのＵＳＢポートを使用する場合に、複数のＵＳＢポートを使用する場合よりも電力を消費する回路部分を削減可能なＵＳＢデバイス接続システムおよびＵＳＢハブコントローラを提供することにある。
本発明では、（イ）ＵＳＢ（Universal Serial Bus）通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部と、（ロ）このＵＳＢホスト部とＵＳＢ通信を行う任意数のＵＳＢデバイスと、（ハ）前記したＵＳＢホスト部と前記したＵＳＢデバイスの間に設けられたＵＳＢハブコントローラに前記した任意数のＵＳＢデバイスのそれぞれと対応して１つずつ配置されたＵＳＢポートと、（ニ）これらのＵＳＢポートのいずれが前記したＵＳＢデバイスと接続されているかを検出する接続検出手段と、（ホ）この接続検出手段の検出結果を入力して前記した任意数のＵＳＢデバイスの１つのみがＵＳＢポートに接続している場合にそのＵＳＢポートを判別する単独接続ＵＳＢポート判別手段と、（へ）前記したＵＳＢハブコントローラに設けられ前記したＵＳＢホスト部とそのコモン接点端子を接続したＵＳＢホスト部スイッチと、（ト）前記したＵＳＢハブコントローラに前記した任意数のＵＳＢデバイスと１つずつ対応して設けられ、コモン接点端子を前記したＵＳＢデバイスと接続したＵＳＢデバイススイッチと、（チ）前記したＵＳＢハブコントローラに設けられ前記した単独接続ＵＳＢポート判別手段が判別した１つのＵＳＢポートに対応する前記したＵＳＢデバイススイッチの常閉接点のみを自身のコモン接点端子に接続する選択スイッチと、（リ）前記したＵＳＢハブコントローラに設けられ前記した選択スイッチの前記したコモン接点端子と前記したＵＳＢホスト部スイッチの常閉接点を接続する中継迂回用線路と、（ヌ）前記したＵＳＢハブコントローラに設けられ前記した接続検出手段が前記した任意数のＵＳＢデバイスの２以上がＵＳＢポートに接続していると判別したときこれら接続されたＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスと前記したＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う中継処理手段とをＵＳＢデバイス接続システムが具備する。
また、本発明では、（イ）ＵＳＢ（Universal Serial Bus）通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部とこのＵＳＢホスト部とＵＳＢ通信を行う任意数のＵＳＢデバイスの間に設けられ、前記した任意数のＵＳＢデバイスのそれぞれと対応して１つずつ配置されたＵＳＢポートと、（ロ）これらのＵＳＢポートのいずれが前記したＵＳＢデバイスと接続されているかを検出する接続検出手段と、（ハ）この接続検出手段の検出結果を入力して前記した任意数のＵＳＢデバイスの１つのみがＵＳＢポートに接続している場合にそのＵＳＢポートを判別する単独接続ＵＳＢポート判別手段と、（ニ）前記したＵＳＢホスト部とそのコモン接点端子を接続したＵＳＢホスト部スイッチと、（ホ）前記した任意数のＵＳＢデバイスと１つずつ対応して設けられ、コモン接点端子を前記したＵＳＢデバイスと接続したＵＳＢデバイススイッチと、（へ）前記した単独接続ＵＳＢポート判別手段が判別したその１つのＵＳＢポートに対応する前記したＵＳＢデバイススイッチの常閉接点のみを自身のコモン接点端子に接続する選択スイッチと、（ト）この選択スイッチの前記したコモン接点端子と前記したＵＳＢホスト部スイッチの常閉接点を接続する中継迂回用線路と、（チ）前記した接続検出手段が前記した任意数のＵＳＢデバイスの２以上がＵＳＢポートに接続していると判別したときこれら接続されたＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスと前記したＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う中継処理手段とを接続する中継迂回手段とをＵＳＢハブコントローラが具備する。
以上説明したように本発明によれば、ＵＳＢハブコントローラに１台のＵＳＢデバイスが接続されたとき、複数のＵＳＢデバイスを接続した場合に必要とする回路部分を中継迂回用線路を用いて迂回する形でこの１台のＵＳＢデバイスをＵＳＢホスト部と接続することにした。したがって、この場合におけるＵＳＢハブコントローラの消費電力を低減することができる。更に本発明では複数のＵＳＢポートに接続されたＵＳＢデバイスの総数を検出して、これが１台のときに複数のＵＳＢデバイスを接続した場合に必要とする回路部分を中継迂回用線路を用いて迂回する。したがって、ユーザはどのＵＳＢポートにＵＳＢデバイスを接続してもＵＳＢハブコントローラの消費電力を低減することができる。
本発明のＵＳＢデバイス接続システムのクレーム対応図である。 本発明のＵＳＢハブコントローラのクレーム対応図である。 本発明のＵＳＢハブコントローラの省電力方法のクレーム対応図である。 本発明のＵＳＢハブコントローラの省電力プログラムのクレーム対応図である。 本発明の一実施の形態におけるＵＳＢデバイス接続システムの構成を表わしたシステム構成図である。 本実施の形態で情報処理装置に第１のＵＳＢデバイスのみが接続している状態を示したＵＳＢデバイス接続システムのシステム構成図である。 本実施の形態で第１のＵＳＢポートにのみＵＳＢデバイスを接続したときのＵＳＢハブコントローラＩＣの要部を周囲の回路との関係で具体的に示したブロック図である。 本実施の形態で第２のＵＳＢポートにのみＵＳＢデバイスを接続したときのＵＳＢハブコントローラＩＣの要部を周囲の回路との関係で具体的に示したブロック図である。 ＵＳＢポートにＵＳＢデバイスが１つだけ接続される際のＵＳＢハブコントローラＩＣの省電力制御の様子を表わした流れ図である。 本実施の形態で省電力モードになっている状態でのハブコントローラの復帰制御の様子を表わした流れ図である。 本実施の形態で２以上のＵＳＢデバイスがそれぞれ対応するＵＳＢポートに接続された場合におけるＵＳＢホスト部の処理の様子を表わした流れ図である。 本実施の形態でＵＳＢホスト部からバスがアイドル状態になったことの通知を受けたハブコントローラによる給電の停止処理の様子を表わした流れ図である。 本実施の形態でＵＳＢホスト部からバスがアイドル状態になったことの通知を受けたスイッチ制御回路による通常のハブコントローラＩＣとしての動作を開始させるための制御の様子を表わした流れ図である。 ステップＳ２８２によって第１〜第４のスイッチの切り替えが行われた後のＵＳＢハブコントローラＩＣの要部を周囲の回路との関係で具体的に示したブロック図である。 本実施の形態でハブコントローラによる給電の再開処理の様子を表わした流れ図である。 本発明の第１の変形例におけるＵＳＢデバイス接続システムの概要を表わしたシステム構成図である。 第１の変形例におけるＵＳＢホスト部の制御の様子を表わした流れ図である。 本発明の第２の変形例におけるＵＳＢデバイス接続システムの概要を表わしたブロック図である。 第２の変形例で雌型ＵＳＢコネクタと雄型ＵＳＢコネクタの構造を原理的に表わした説明図である。 第２の変形例で雌型ＵＳＢコネクタに雄型ＵＳＢコネクタが装着された状態を表わした説明図である。 本発明に関連する第１の関連技術として複数のポートを備えたＵＳＢハブコントローラの一例を示したブロック図である。
図１は、本発明のＵＳＢデバイス接続システムのクレーム対応図を示したものである。本発明のＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイス接続システム１０は、ＵＳＢホスト部１１と、任意数のＵＳＢデバイス１２と、ＵＳＢハブコントローラ１３を備えている。ここで、ＵＳＢホスト部１１は、ＵＳＢ通信の主導的な役割を持つ。任意数のＵＳＢデバイス１２は、ＵＳＢホスト部１１とＵＳＢ通信を行う。ＵＳＢハブコントローラ１３は、ＵＳＢデバイス接続総数検出手段１３ａと、中継処理手段１３ｂと、中継迂回手段１３ｃを備えている。ＵＳＢデバイス接続総数検出手段１３ａは、任意数のＵＳＢデバイスの接続の対象となる複数のＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続された総数を検出する。中継処理手段１３ｂは、複数のＵＳＢポートの一部または全部に接続されたＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスとＵＳＢホスト部１１との間で送受信される信号の中継処理を行う。中継迂回手段１３ｃは、ＵＳＢデバイス接続総数検出手段１３ａが前記した複数のＵＳＢポートの１つのみにＵＳＢデバイスが接続していると判別したとき中継処理手段１３ｂを介さずに該当するＵＳＢポートと前記ＵＳＢホスト部１１とを接続する。
図２は、本発明のＵＳＢハブコントローラのクレーム対応図を示したものである。本発明のＵＳＢ（Universal Serial Bus）ハブコントローラ２０は、ＵＳＢデバイス接続総数検出手段２１と、中継処理手段２２と、中継迂回手段２３を備えている。ここで、ＵＳＢデバイス接続総数検出手段２１は、任意数のＵＳＢデバイスの接続の対象となる複数のＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続された総数を検出する。中継処理手段２２は、複数のＵＳＢポートの一部または全部に接続されたＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスとＵＳＢ通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う。中継迂回手段２３は、ＵＳＢデバイス接続総数検出手段２１が前記した複数のＵＳＢポートの１つのみにＵＳＢデバイスが接続していると判別したとき中継処理手段２２を介さずに該当するＵＳＢポートと前記したＵＳＢホスト部とを接続する。
図３は、本発明のＵＳＢハブコントローラの省電力方法のクレーム対応図を示したものである。本発明のＵＳＢ（Universal Serial Bus）ハブコントローラの省電力方法３０は、ＵＳＢデバイス接続総数検出ステップ３１と、中継処理ステップ３２と、迂回路接続ステップ３３を備えている。ここで、ＵＳＢデバイス接続総数検出ステップ３１では、任意数のＵＳＢデバイスの接続の対象となる複数のＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続された総数を逐次検出する。中継処理ステップ３２では、ＵＳＢデバイス接続総数検出ステップ３１でＵＳＢデバイスが前記した複数のＵＳＢポートの２以上に接続していることが検出されている状態では、これらのＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスとＵＳＢ通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う。迂回路接続ステップ３３では、ＵＳＢデバイス接続総数検出ステップ３１で前記した複数のＵＳＢポートの１つのみにＵＳＢデバイスが接続していることが検出されている状態では、このＵＳＢデバイスの接続したＵＳＢポートをこのＵＳＢポートと前記したＵＳＢホスト部を直結する迂回路に接続する。
図４は、本発明のＵＳＢハブコントローラの省電力プログラムのクレーム対応図を示したものである。本発明のＵＳＢ（Universal Serial Bus）ハブコントローラの省電力プログラム４０は、コンピュータに、ＵＳＢデバイス接続総数検出処理４１と、中継処理４２と、迂回路接続処理４３を実行させるようにしている。ここで、ＵＳＢデバイス接続総数検出処理４１では、任意数のＵＳＢデバイスの接続の対象となる複数のＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続された総数を逐次検出する。中継処理４２では、ＵＳＢデバイス接続総数検出処理４１でＵＳＢデバイスが前記した複数のＵＳＢポートの２以上に接続していることが検出されている状態では、これらのＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスとＵＳＢ通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う。迂回路接続処理４３では、ＵＳＢデバイス接続総数検出処理４１で前記した複数のＵＳＢポートの１つのみにＵＳＢデバイスが接続していることが検出されている状態では、このＵＳＢデバイスの接続したＵＳＢポートをこのＵＳＢポートと前記したＵＳＢホスト部を直結する迂回路に接続する。
＜発明の実施の形態＞
次に本発明の実施の形態を説明する。
図５は、本発明の一実施の形態によるＵＳＢデバイス接続システムの構成を表わしたものである。本実施の形態のＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイス接続システム１００は、ＵＳＢ端子を備えたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置１０１を備えている。情報処理装置１０１は、ＵＳＢホスト部１１１を機能的に備えたＣＰＵ（Central Processing Unit）部１１２と、ＵＳＢホスト部１１１に接続されたＵＳＢハブコントローラＩＣ（integrated circuit）１１３を有している。ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３は、複数個のＵＳＢポート１１４1〜１１４Nを備えている。第１のＵＳＢポート１１４1には第１のＵＳＢデバイス１０２1が接続され、第２のＵＳＢポート１１４2には第２のＵＳＢデバイス１０２2が接続されている。以下同様であり、第ＮのＵＳＢポート１１４Nには第ＮのＵＳＢデバイス１０２Nが接続されている。ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の性能により、これに接続できるＵＳＢデバイス１０２の総数としての整数Ｎは異なる。
この図では整数Ｎが「４」の場合を示している。この例の場合、第１〜第４のＵＳＢポート１１４1〜１１４4には、第１〜第４のＵＳＢデバイス１０２1〜１０２4が接続される。もちろん、第１〜第４のＵＳＢポート１１４1〜１１４4のすべてにＵＳＢデバイスを接続する必要はない。
図６は、情報処理装置に第１のＵＳＢデバイスのみが接続している状態を示している。この例のように４台のＵＳＢデバイスが接続できるＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３に第１のＵＳＢデバイス１０２1のみが接続されると、従来ではＵＳＢデバイス１０２の１台当たりの消費電力がかなり大きくなるという問題があった。本実施の形態では、この問題を解決している。これについては、後に詳細に説明する。
図７は、第１のＵＳＢポートにのみＵＳＢデバイスを接続したときのＵＳＢハブコントローラＩＣの要部を周囲の回路との関係で具体的に示したものである。この図７では、図５に示した第１〜第４のＵＳＢポート１１４1〜１１４4のうちの第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2とこれらに対応する回路部分を示している。そこで、説明を簡略化するために、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の各部の説明は、原則として第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2に対応する箇所について行う。
ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３は、第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2のいずれにデバイスが接続されたかの検出を行う検出回路１２１を備えている。検出回路１２１の出力する検出信号１２２の信号形態は、シリアルデータであってもよいし、パラレルデータであってもよい。検出信号１２２は、スイッチ制御回路１２３、ハブコントローラ１２４およびＵＳＢホスト部１１１に伝達されるようになっている。
ここでスイッチ制御回路１２３は、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３内に設けられた第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８の接点の切替制御を行う回路である。ここで、第１のスイッチ１２５は、そのコモン接点端子Ｃを第１のＵＳＢポート１１４1に接続し、第１の接点端子Ａを第４のスイッチ１２８の第１の接点端子Ａと接続している。また、第１のスイッチ１２５の第２の接点端子Ｂは、第１のトランシーバ１３１を介してルーティング制御回路１３２に接続されている。
第２のスイッチ１２６は、そのコモン接点端子Ｃを第２のＵＳＢポート１１４2に接続し、第１の接点端子Ａを第４のスイッチ１２８の第２の接点端子Ｂに接続している。また、第２のスイッチ１２６の第２の接点端子Ｂは、第２のトランシーバ１３３を介してルーティング制御回路１３２に接続されている。第３のスイッチ１２７は、そのコモン接点端子ＣをＵＳＢホスト部１１１と接続している。また、第１の接点端子Ａを第４のスイッチ１２８のコモン接点端子Ｃに接続し、第２の接点端子Ｂを第３のトランシーバ１３４を介してハブリピータ１３５に接続している。
ハブコントローラ１２４は、第１〜第３のトランシーバ１３１、１３３、１３４、ルーティング制御回路１３２、ハブリピータ１３５の制御を行う。また、ハブコントローラ１２４はＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の外部に配置された給電回路１４１を制御して図５に示した第１〜第４のＵＳＢポート１１４1〜１１４4にそれぞれ５ボルトの電圧を供給する。ここで第１〜第３のトランシーバ１３１、１３３、１３４は、下位のＵＳＢデバイス１０２と上位のＵＳＢホスト部１１１とのインターフェースをとる回路部分となっている。ルーティング制御回路１３２は、図５に示した第１〜第４のＵＳＢポート１１４1〜１１４4のどれに接続したデバイスと通信を行うかのルート制御を行う。ハブリピータ１３５は、波形調整や整形を行う。
このような構成のＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３は、図２１に本発明の関連技術として示したＵＳＢハブコントローラＩＣ７０１と比較すると、検出回路１２１、スイッチ制御回路１２３、第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８および検出信号１２２が新たに追加されている。
このような本実施の形態のＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の動作を次に説明する。ここでは、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３が第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2のみを備えているものとして説明を行う。今、第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2にそれぞれ第１と第２のＵＳＢデバイス１０２1、１０２2が接続されていないものとして、この状態で第１のＵＳＢデバイス１０２1を新たに接続するものとする。
ＵＳＢ１．１の規格では、第１および第２のＵＳＢデバイス１０２1、１０２2とＵＳＢホスト部１１１の間でのデータ転送の送信レートをロースピード（Low-Speed：１.５Ｍｂｐｓ）とフルスピード（Full-Speed：１２Ｍｂｐｓ）の２種類規定している。ＵＳＢ２．０の規格およびＵＳＢ３．０の規格では、更に高速の送信レートが追加されたが、旧来の送信レートも使用可能である。ここでは、説明を簡単にするためにＵＳＢ１．１の規格に存在する送信レートについて説明を行う。
ＵＳＢデバイスのデータ信号線は、Ｄ＋信号線とＤ−信号線の２種類が存在している。第１と第２のＵＳＢデバイス１０２1、１０２2がロースピードとフルスピードのいずれの送信レートに対応するかによって、デバイス側のＤ＋信号線とＤ−信号線に対するプルアップ抵抗の取付箇所が異なっている。具体的には、フルスピードのデバイスの場合にはＤ＋信号線が抵抗を介してＨ(ハイ)レベルの電源ラインに接続され、ロースピードの場合にはＤ−信号線が抵抗を介してＨレベルの電源ラインに接続されるようになっている。
したがって、第１のＵＳＢデバイス１０２1が接続されると、該当する第１のＵＳＢポート１１４1のＤ＋信号線とＤ−信号線のいずれかの信号レベルがＨレベルに変化する。検出回路１２１は、第１のＵＳＢポート１１４1と第２のＵＳＢポート１１４2のそれぞれから単独で信号を検出する信号検出経路１３６1、１３６2を備えている。したがって、第１のＵＳＢデバイス１０２1が第１のＵＳＢポート１１４1に接続されると、その事実および第１のＵＳＢデバイス１０２1がフルスピードのデバイスであるか、あるいはロースピードのデバイスであるかを検出する。
検出回路１２１の検出結果は、検出信号１２２としてスイッチ制御回路１２３、ハブコントローラ１２４およびＵＳＢホスト部１１１に伝達される。検出信号１２２を受信したスイッチ制御回路１２３は、第１のＵＳＢデバイス１０２1のみが対応する第１のＵＳＢポート１１４1に接続されていると判断する。そして、図７に示したように第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８のそれぞれのコモン接点端子Ｃを第１の接点端子Ａと接触させるように切替制御を行う。この結果、第１のＵＳＢポート１１４1から第１のスイッチ１２５、第４のスイッチ１２８および第３のスイッチ１２７を経てＵＳＢホスト部１１１に至る経路が形成され、第１のＵＳＢポート１１４1とＵＳＢホスト部１１１が物理的に短絡する。すなわち、この状態で第１のＵＳＢデバイス１０２1はＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３内の第１のトランシーバ１３１、ルーティング制御回路１３２等の回路部分を介することなく、ＵＳＢホスト部１１１と通信が可能になる。
このとき、ハブコントローラ１２４は上位側にも下位側にも何もデバイスが接続されていないと認識する。したがって、ハブコントローラ１２４は第１〜第３のトランシーバ１３１、１３３、１３４、ルーティング制御回路１３２、ハブリピータ１３５ならびにハブコントローラ１２４自身の電力を落として、これらが電力の使用をしないように制御することが可能になる。また、スイッチ制御回路１２３については、第１のＵＳＢデバイス１０２1を第１のＵＳＢポート１１４1に接続したときの第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８の切替制御が完了してしまえば、次に検出回路１２１に状態変化が発生しない限り、省電力モードに移行させることが可能である。
図８は、第２のＵＳＢポートにのみＵＳＢデバイスを接続したときのＵＳＢハブコントローラＩＣの要部を周囲の回路との関係で具体的に示したものである。この図８で図７と同一部分には同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。この図８でも、図５に示した第１〜第４のＵＳＢポート１１４1〜１１４4のうちの第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2とこれらに対応する回路部分を示している。ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の各部の説明は、第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2に対応する箇所について行う。
第１のＵＳＢポート１１４1にＵＳＢデバイスが接続されていない状態で、第２のＵＳＢポート１１４2に第２のＵＳＢデバイス１０２2が接続されたとする。図７で説明したと同様に、第２のＵＳＢデバイス１０２2がＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３に接続されると、該当する第２のＵＳＢポート１１４2のＤ＋信号線とＤ−信号線のいずれかの信号レベルがＨレベルに変化する。検出回路１２１は、第１のＵＳＢポート１１４1と第２のＵＳＢポート１１４2のそれぞれから単独で信号を検出する信号検出経路１３６1、１３６2を備えている。したがって、第２のＵＳＢデバイス１０２2が第２のＵＳＢポート１１４2に接続されると、その事実および第２のＵＳＢデバイス１０２2がフルスピードのデバイスであるか、あるいはロースピードのデバイスであるかを検出する。
検出回路１２１の検出結果は、検出信号１２２としてスイッチ制御回路１２３、ハブコントローラ１２４およびＵＳＢホスト部１１１に伝達される。検出信号１２２を受信したスイッチ制御回路１２３は、第２のＵＳＢデバイス１０２2のみが対応する第２のＵＳＢポート１１４2に接続されていると判断する。そして、図８に示したように第１〜第３のスイッチ１２５〜１２７のそれぞれのコモン接点端子Ｃを第１の接点端子Ａと接触させるように切替制御を行う。また、第４のスイッチ１２３のコモン接点端子Ｃについては第２の接点端子Ｂと接触させるように切替制御を行う。
この結果、第２のＵＳＢポート１１４2から第２のスイッチ１２６、第４のスイッチ１２８および第３のスイッチ１２７を経てＵＳＢホスト部１１１に至る経路が形成され、第２のＵＳＢポート１１４2とＵＳＢホスト部１１１が物理的に短絡する。すなわち、この状態で第２のＵＳＢデバイス１０２2はＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３内の第１のトランシーバ１３１、ルーティング制御回路１３２等の回路部分を介することなく、ＵＳＢホスト部１１１と通信が可能になる。
このときも、ハブコントローラ１２４は上位側にも下位側にも何もデバイスが接続されていないと認識する。したがって、ハブコントローラ１２４は第１〜第３のトランシーバ１３１、１３３、１３４、ルーティング制御回路１３２、ハブリピータ１３５ならびにハブコントローラ１２４自身の電力を落として、これらが電力の使用をしないように制御することが可能になる。また、スイッチ制御回路１２３については、第２のＵＳＢデバイス１０２2を第２のＵＳＢポート１１４2に接続したときの第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８の切替制御が完了してしまえば、次に検出回路１２１に状態変化が発生しない限り、省電力モードに移行させることが可能である。
図９は、以上説明したＵＳＢポートにＵＳＢデバイスが１つだけ接続される際のＵＳＢハブコントローラＩＣの省電力制御の様子を表わしたものである。この制御は、たとえば図７に示したＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３内の図示しないＣＰＵが図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体に格納された制御プログラムを実行することによって実行可能である。図７および図８と共に説明する。
ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３内の検出回路１２１は、第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2のいずれか１つにのみＵＳＢデバイス１０２が接続するかを監視している（ステップＳ２０１）。第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2のいずれか１つにＵＳＢデバイス１０２が接続したら（Ｙ）、そのＵＳＢポート１１４とＵＳＢホスト部１１１が直接接続するように第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８の接点の切替制御を行う（ステップＳ２０２）。これは、第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2のそれぞれに対応させて第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８の接点の切り替え先を予めＲＯＭ等の記憶媒体に格納しておけばよい。
次に、ハブコントローラ１２４がその上位と下位の双方で未接続状態となっているかのチェックが行われる（ステップＳ２０３）。第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８の接点の切替制御が完了していれば、ハブコントローラ１２４はＵＳＢホスト部１１１や対応するＵＳＢデバイス１０２と未接続の状態となっている。この場合（Ｙ）、ハブコントローラ１２４は第１〜第３のトランシーバ１３１、１３３、１３４、ルーティング制御回路１３２、ハブリピータ１３５ならびにハブコントローラ１２４自身の電力を落として省電力制御の状態に移行して（ステップＳ２０４）、省電力制御のための処理を終了する（エンド）。一方、ハブコントローラ１２４が未接続の状態でない場合には（ステップＳ２０３：Ｎ）、ステップＳ２０２に戻って、第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８の接点の切替制御が完了するのを待機することになる。
以上、説明を簡単にするために第１および第２のポート１１４1、１１４2のみが存在する場合を説明した。第１〜第ＮのＵＳＢポート１１４1〜１１４Nが存在して、その１つにＵＳＢデバイス１０２が接続される一般的な場合にも、同様にそのＵＳＢデバイス１０２とＵＳＢホスト部１１１を直結させればよい。また、このとき、第１〜第ＮのＵＳＢポート１１４1〜１１４Nは、それぞれ対応するトランシーバ１３１、１３３、……とスイッチ１２５、１２６、……によって電気的に絶縁された状態にある。
次に第１のＵＳＢポート１１４1にデバイスが接続された状態から第２のＵＳＢポート１１４2にデバイスが接続された場合の動作について説明する。
図７に示したように第１のＵＳＢポート１１４1に第１のＵＳＢデバイス１０２1が接続されているものとする。このとき第１のＵＳＢデバイス１０２1はＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３内の第１のトランシーバ１３１、ルーティング制御回路１３２等の回路部分を介することなく、ＵＳＢホスト部１１１と通信を行う。したがって、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の内部は、省電力モードに移行可能であり、第２のＵＳＢポート１１４2に第２のＵＳＢデバイス１０２2を接続する直前の時点で省電力モードに移行しているものとする。
このように第１のＵＳＢポート１１４1に第１のＵＳＢデバイス１０２1が接続されている状態で、更に第２のＵＳＢポート１１４2に第２のＵＳＢデバイス１０２2が接続されたとする。すると、検出回路１２１は、信号検出経路１３６1、１３６2を用いて第１のＵＳＢポート１１４1と第２のＵＳＢポート１１４2にこれらのＵＳＢデバイス１０２1、１０２2が１つずつ接続されているのを検出する。この結果、検出回路１２１は検出信号１２２をスイッチ制御回路１２３、ハブコントローラ１２４およびＵＳＢホスト部１１１に伝達する。
スイッチ制御回路１２３とハブコントローラ１２４は、検出回路１２１が２つ以上のポートに同時にＵＳＢデバイス１０２を接続している状態であるか否かを判別する。第２のＵＳＢポート１１４2に第２のＵＳＢデバイス１０２2が追加接続した時点で、２つ以上のポートに同時にＵＳＢデバイス１０２を接続している状態になる。そこで、スイッチ制御回路１２３とハブコントローラ１２４は、この時点で省電力モードから復帰する。
図１０は、省電力モードになっている状態でのハブコントローラの復帰制御の様子を表わしたものである。図７と共に説明する。この制御も、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の内部に設けられた前記したＣＰＵが実行するプログラムをハブコントローラ１２４のソフトウェア的な機能として実現したものである。
ハブコントローラ１２４は検出信号１２２が、２以上のＵＳＢポート１０２にそれぞれＵＳＢデバイス１０２を接続した状態になったかを監視する（ステップＳ２２１）。ＵＳＢデバイス１０２が２以上のＵＳＢポート１０２に接続されたら（Ｙ）、ハブコントローラ１２４は、省電力モードから復帰する（ステップＳ２２２）。ハブコントローラ１２４は、自身が省電力モードから復帰すると、ルーティング制御回路１３２、ハブリピータ１３５ならびに第１〜第３のトランシーバ１３１、１３３、１３４を省電力モードから復帰させて（ステップＳ２２３）、復帰処理を終了する（エンド）。
図１１は、２以上のＵＳＢデバイスがそれぞれ対応するＵＳＢポートに接続された場合におけるＵＳＢホスト部の処理の様子を表わしたものである。図７と共に説明する。
検出回路１２１が２以上のＵＳＢポート１１４にＵＳＢデバイス１０２が接続されていることを検出し、その検出信号１２２がＵＳＢホスト部１１１に送られてきたとする（ステップＳ２４１：Ｙ）。このとき、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３側では図１０に示したように省電力モードから復帰する処理、すなわち複数のＵＳＢデバイス１０２との間で信号処理を行える状態に復帰する処理を行っている。そこで、ＵＳＢホスト部１１１は検出信号１２２が送られてきた時点で現在接続状態にあるＵＳＢデバイス１０２との通信を完了させて（ステップＳ２４２）、そのＵＳＢデバイス１０２が通信に使用していたバスをアイドル状態に変更する（ステップＳ２４３）。
この後、ＵＳＢホスト部１１１はバスがアイドル状態になったことをスイッチ制御回路１２３およびハブコントローラ１２４に通知して（ステップＳ２４４）、ＵＳＢデバイス１０２が２以上接続された場合の処理を終了する（エンド）。
図１２は、ＵＳＢホスト部からバスがアイドル状態になったことの通知を受けたハブコントローラによる給電の停止処理の様子を表わしたものである。図７と共に説明する。
ハブコントローラ１２４はＵＳＢホスト部１１１からバスがアイドル状態になったことの通知を受けると（ステップＳ２６１：Ｙ）、給電回路１４１を制御して、通信を完了させたＵＳＢデバイス１０２側の電源（５Ｖ）の供給を止める（ステップＳ２６２）。これは、ＵＳＢデバイス１０２に供給する電源の供給回路としての給電回路１４１をハブコントローラ１２４で制御している場合の処理である。
このようにＵＳＢデバイス１０２側の電源（５Ｖ）の供給を一時的に停止する理由を説明する。本実施の形態では、ＵＳＢホスト部１１１側から見ると、ＵＳＢデバイス１０２が１台しか接続されていない状態でハブコントローラＩＣ１１３は認識されていない。この状態でハブコントローラＩＣ１１３に２台目のＵＳＢデバイス１０２が接続される際には、ＵＳＢホスト部１１１がハブコントローラＩＣ１１３自体を認識する必要がある。そこで、ＵＳＢホスト部１１１とハブコントローラＩＣ１１３の接続が確立するまで、ハブコントローラＩＣ１１３の配下のＵＳＢデバイス１０２の電源をオフにするようにしている。
図１３は、ＵＳＢホスト部からバスがアイドル状態になったことの通知を受けたスイッチ制御回路による通常のハブコントローラＩＣとしての動作を開始させるための制御の様子を表わしたものである。図７と共に説明する。
スイッチ制御回路１２３はＵＳＢホスト部１１１からバスがアイドル状態になったことの通知を受けると（ステップＳ２８１：Ｙ）、第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８を通常のハブコントローラＩＣ１１３として動作を行える状態に切り替えて（ステップＳ２８２）、処理を終了する。
図１４は、ステップＳ２８２によって第１〜第４のスイッチの切り替えが行われた後のＵＳＢハブコントローラＩＣの要部を周囲の回路との関係で具体的に示したものである。スイッチ制御回路１２３は、ステップＳ２８２の処理で具体的には次のような制御を行う。第１〜第３のスイッチ１２５〜１２７のコモン接点端子Ｃをそれぞれ第２の接点端子Ｂに接続する。第４のスイッチ１２８はコモン接点端子Ｃが第１の接点端子Ａと第２の接点端子Ｂのいずれにも接続されないオープンな状態となる。ただし、図１４に示した回路の例では、第４のスイッチ１２８のコモン接点端子Ｃが第１の接点端子Ａと第２の接点端子Ｂのいずれかに接続されていても、第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2とは非接触となるので、問題は発生しない。
図１５はハブコントローラによる給電の再開処理の様子を表わしたものである。図１３および図１４と共に説明する。
スイッチ制御回路１２３による図１３のステップＳ２８２の処理が完了したら（ステップＳ３０１）、ハブコントローラ１２４は給電回路１４１を制御して第１および第２のＵＳＢポート１１４1、１１４2にそれぞれ５ボルトの電圧の供給を再開する（ステップＳ３０２）。これにより、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３を介した通常の接続に切り替わることになる（エンド）。
以上説明した本実施の形態では、ＵＳＢデバイスが１台のみ接続されたとき、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の電力消費を抑えることができる。しかも、ＵＳＢデバイスをＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３のいずれのポートに接続した場合にも、そのＵＳＢデバイスが１台であれば本発明による省電力を実現することができる。具体的には、第１〜第３のトランシーバ１３１、１３３、１３４、ルーティング制御回路１３２、ハブリピータ１３５の電力消費を停止させることができる。
また、本実施の形態によれば検出回路１２１はＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３にＵＳＢデバイスが１台接続されたことを検出するだけでなく、２台以上接続されたことも検出する。したがって、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３はＵＳＢデバイスが２台以上接続された時点で自動で節電モードを解消して、通常の動作に復帰することができる。
更に本実施の形態によれば、複数個のＵＳＢポート１１４1〜１１４Nのいずれか１つにＵＳＢデバイスが接続されたとき省電力を実現することができる。したがって、ユーザはＵＳＢデバイスを１台だけＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３に接続するとき、特定のポート１１４を選択する必要がない。
＜実施の形態の第１の変形例＞
図１６は、以上説明した実施の形態の第１の変形例におけるＵＳＢデバイス接続システムの概要を表わしたものである。図１６で図６と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。
この第１の変形例におけるＵＳＢデバイス接続システム１００Ａでは、第１のＵＳＢデバイス１０２1と第１のＵＳＢポート１１４1を接続するＵＳＢケーブル４０１が通常のものよりも長くなっている。第１のＵＳＢデバイス１０２1自体に取り付けられたＵＳＢケーブルは図６に示したものと同じで、接続距離を単純に延長するための延長ＵＳＢケーブルを増設する場合も同様である。
このようなＵＳＢデバイス接続システム１００Ａでは、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３と第１のＵＳＢデバイス１０２1の間のケーブル部分が長くなっているので、その分だけ信号波形の劣化が発生する。これに対する一般的な対策としては、リピータ機能付の増設用のＵＳＢケーブルを使用したり、たとえばＵＳＢケーブルの５メートル置きにＵＳＢハブを接続して信号の劣化を防止する手法を採ることができる。
このような対策を採らない場合で図１６に示したようにＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３に第１のＵＳＢデバイス１０２1のみを接続すると、先の実施の形態の場合にはＵＳＢホスト部１１１との間の通信ができなくなる場合が発生する。これは、図７に示すように第１のポート１１４1から第１のスイッチ１２５、第４のスイッチ１２８、第３のスイッチ１２７を経てＵＳＢホスト部１１１に至る経路が形成されるため、波形の劣化を修正するハブリピータ１３５を信号が通過しないからである。
本発明の第１の変形例では、このような不都合を解消している。すなわち、ＵＳＢホスト部１１１ＡがＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３に１台のＵＳＢデバイス１０２が接続されていることを判別した状態で通信が行えない状態が発生したときにＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３に対して通常のハブコントローラＩＣとしての動作を開始する指示を行うようになっている。ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３は、この指示があると、スイッチ制御回路１２３はＵＳＢデバイス１０２が２台以上接続しているのと同様の制御を第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８に対して行うようになっている。
図１７は、第１の変形例におけるＵＳＢホスト部の制御の様子を表わしたものである。図１６と共に説明する。
ＵＳＢホスト部１１Ａは、ＣＰＵ部１１２Ａに備えられた図示しないＣＰＵが実行するプログラムによってソフトウェア的に実現している機能部である。ＵＳＢホスト部１１Ａは、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３から送られてくる第１のＵＳＢデバイス１０２1からの受信信号に所定の程度以上の劣化が発生していると判別したとき（ステップＳ５０１：Ｙ）、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３にＵＳＢデバイス１０２が１台接続しているかを判別する（ステップＳ５０２）。このステップＳ５０２の判別は、たとえば図７に示したスイッチ制御回路１２３からＵＳＢホスト部１１Ａに送られてきた検出信号１２２によって行うことができる。
ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３にＵＳＢデバイス１０２が２台以上接続されている場合には（ステップＳ５０２：Ｎ）、この変形例で取り扱う事象とは異なるので、そのまま処理を終了する（エンド）。もちろん、ＵＳＢホスト部１１Ａが定めたエラー処理が存在すればそれに従った処理が行われる。
ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３にＵＳＢデバイス１０２が１台しか接続されていない状態では（ステップＳ５０２：Ｙ）、図７等に示したハブリピータ１３５を通すことで信号の劣化を改善できる可能性が高い。そこで、この場合にはＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３に対して、通常のハブコントローラとしての動作を行うためのスイッチ制御を指示する（ステップＳ５０３）。具体的には、第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８の各接点を、ＵＳＢデバイス１０２が２台以上接続されている場合に移行させて、処理を終了する（エンド）。
これにより、第１のＵＳＢデバイス１０２1からＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３に送信される信号は、第１のトランシーバ１３１、ルーティング制御回路１３２、ハブリピータ１３５ならびに第３のトランシーバ１３４を経ることになり、信号の劣化を解消し、正常な通信を実行できるようになる。
以上、第１のＵＳＢデバイス１０２1と第１のポート１１４1間のＵＳＢケーブルの長さを問題としたが、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３にＵＳＢデバイス１０２を１台接続する他のケースについても、同様である。
この第１の変形例によれば、ユーザがＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３にＵＳＢデバイス１０２を１台接続したとき、ＵＳＢケーブル４０１の長さが長い等の理由で信号の波形の劣化等の障害が生じる場合には、自動で状況の改善を行うことができるという利点が生じる。しかも、ＵＳＢケーブル４０１による不具合が発生しない場合には、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３の電力消費を抑えることができる。
＜実施の形態の第２の変形例＞
図１８は、本実施の形態の第２の変形例におけるＵＳＢデバイス接続システムの概要を表わしたものである。図１８で図７と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。
この第２の変形例では、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３Ｂに取り付けられた第１のポート１１４1Ｂおよび第２のポート１１４2Ｂを構成する図示しない雌型ＵＳＢコネクタ自体が雄型ＵＳＢコネクタの装着を検出する機構を備えている。第１のポート１１４1Ｂおよび第２のポート１１４2Ｂから出力される装着有無信号６０１1、６０１2は、検出回路１２１Ｂに入力するようになっている。
検出回路１２１Ｂは、これらの装着有無信号６０１1、６０１2を基にしてＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３Ｂに接続されているＵＳＢデバイス１０２の台数および接続ポート１１４の位置を判別し、検出信号１２２として出力する。検出信号１２２の信号形態は、シリアルデータであってもよいし、パラレルデータであってもよい。検出信号１２２は、スイッチ制御回路１２３、ハブコントローラ１２４およびＵＳＢホスト部１１１に伝達されるようになっている。
図１８では、第１のＵＳＢデバイス１０２1が第１のポート１１４1Ｂに接続されている。ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３Ｂに接続されているＵＳＢデバイス１０２の台数は１台だけである。このため、検出回路１２１Ｂがこのとき出力する検出信号１２２は、図７に示した検出回路１２１が出力する検出信号１２２と全く同一となる。これにより、スイッチ制御回路１２３は第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８のそれぞれのコモン接点端子Ｃ、第１の接点端子Ａおよび第２の接点端子Ｂを図７と全く同一となるように切替制御することになる。
図１９（Ａ）は第１のポート側の雌型ＵＳＢコネクタの構造を原理的に表わしたものであり、同図（Ｂ）は第１のＵＳＢデバイス側の図示しないＵＳＢケーブルの端部に取り付けられた雄型ＵＳＢコネクタの構造を原理的に表わしたものである。第２のポート側の雌型ＵＳＢコネクタおよびこれに装着される雄型ＵＳＢコネクタも同一の構造となっているので、これらの図示および説明を省略する。
雌型ＵＳＢコネクタ６１１には、通常の場合、＋５Ｖ、Ｄ＋、Ｄ−およびＧＮＤ（ground）の合計４種類の信号線が接続されている。第２の変形例の雌型ＵＳＢコネクタ６１１は、所定の電位ＶＤＤに固定された信号線６１２にプルアップ抵抗６１３の一端を接続している。このプルアップ抵抗６１３の他端は、装着検出スイッチ６１４のコモン接点端子Ｃに接続されており、接地されたＡ接点には導体からなる接片６１５が機械的に開閉自在な状態で取り付けられている。ここで電位ＶＤＤは、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３Ｂ側から独立して供給されてもよいし、＋５Ｖ、Ｄ＋、Ｄ−等の信号線から与えられる電位を基にして作成されるものであってもよい。
雌型ＵＳＢコネクタ６１１の本体部分には、図１９（Ｂ）に示す雄型ＵＳＢコネクタ６２１の突起部６２１Ａを収容する空洞状の嵌合部６１１Ａが存在している。接片６１５はこの嵌合部６１１Ａをなす空間からわずかに突出している。プルアップ抵抗６１３の他端側の電位は装着有無信号６０１1として図１８に示した検出回路１２１Ｂに与えられるようになっている。
図１９に示したように雌型ＵＳＢコネクタ６１１に雄型ＵＳＢコネクタ６２１が装着されていない状態では、装着検出スイッチ６１４の接片６１５がコモン接点端子Ｃと接触していない。したがって、この状態で装着有無信号６０１1は電位ＶＤＤ（Ｈレベル）に保持されている。
図２０は、雌型ＵＳＢコネクタに雄型ＵＳＢコネクタが装着された状態を表わしたものである。雌型ＵＳＢコネクタ６１１の嵌合部６１１Ａに雄型ＵＳＢコネクタ６２１の突起部６２１Ａが装着されていくと、突起部６２１Ａが接片６１５を閉じる方向に押し付け、装着検出スイッチ６１４のコモン接点端子ＣがＡ接点と接触する。この状態で雌型ＵＳＢコネクタ６１１と雄型ＵＳＢコネクタ６２１の装着が完了する。コモン接点端子ＣがＡ接点と接触した状態で装着有無信号６０１1の電位は地気（０Ｖ：Ｌ（ロー）レベル）に変化する。
図１８に示した検出回路１２１Ｂは、装着有無信号６０１1、６０１2の電位状態を監視している。そして、これら装着有無信号６０１1、６０１2のうちの１つがＬレベルに変化すると、ＵＳＢデバイス１０２の１台がＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３Ｂに接続されたものと判別する。そして、第１〜第４のスイッチ１２５〜１２８のそれぞれのコモン接点端子Ｃ、第１の接点端子Ａおよび第２の接点端子Ｂを図１８に示す状態に設定し、接続したＵＳＢデバイス１０２をＵＳＢホスト部１１１に直接接続することになる。
以上説明した本発明の第２の変形例では、雌型ＵＳＢコネクタ６１１に雄型ＵＳＢコネクタ６２１の装着を検出する機構を設けた。したがって、図７等の実施の形態におけるＵＳＢデバイス１０２のポート１１４への接続の検出と比べると検出回路１２１Ｂを含めた検出機構が単純化するという利点がある。またＨレベル、Ｌレベルといった２値の検出信号をＵＳＢホスト部１１１に対して出力することで、検出回路１２１Ｂ自体を省略することも可能になる。
なお、第２の変形例では雌型ＵＳＢコネクタ６１１に雄型ＵＳＢコネクタ６２１を装着した時点で装着有無信号６０１がＨレベルからＬレベルに変化するようにしたが、この逆にＬレベルからＨレベルに信号が変化するようにしてもよい。また、第２の変形例では雌型ＵＳＢコネクタ６１１に機械的なスイッチ６１４を配置したが、光や磁気の検出の有無によって雌型ＵＳＢコネクタ６１１と雄型ＵＳＢコネクタ６２１の挿抜を検出するようにしてもよい。
また、以上説明した実施の形態および変形例では、ＵＳＢホスト部１１１を収容したＣＰＵ部１１２、１１２ＡとＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３とが１台の情報処理装置１０１、１０１Ａに収容されているものとして説明したが、これに限るものではない。すなわち、ＣＰＵ部１１２、１１２ＡはＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３と異なった筐体に収容された別の装置を構成するものであってもよい。また、ＵＳＢハブコントローラＩＣ１１３は、必ずしも１個のＩＣとして構成されている必要がなく、「ＵＳＢハブコントローラ」としての一般の回路構成となっていてもよいことは当然である。
以上説明した実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されるが、以下の記載に限定されるものではない。
（付記１）
ＵＳＢ（Universal Serial Bus）通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部と、
このＵＳＢホスト部とＵＳＢ通信を行う任意数のＵＳＢデバイスと、
前記任意数のＵＳＢデバイスの接続の対象となる複数のＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続された総数を検出するＵＳＢデバイス接続総数検出手段と、前記複数のＵＳＢポートの一部または全部に接続されたＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスとＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う中継処理手段と、前記ＵＳＢデバイス接続総数検出手段が前記複数のＵＳＢポートの１つのみにＵＳＢデバイスが接続していると判別したとき前記中継処理手段を介さずに該当するＵＳＢポートと前記ＵＳＢホスト部とを接続する中継迂回手段とを備えたＵＳＢハブコントローラ
とを具備することを特徴とするＵＳＢデバイス接続システム。
（付記２）
前記ＵＳＢハブコントローラの前記中継処理手段は、中継の対象となる信号の波形調整や整形を行うリピータ回路を具備することを特徴とする付記１記載のＵＳＢデバイス接続システム。
（付記３）
前記ＵＳＢホスト部は前記ＵＳＢハブコントローラから送られてきた信号に所定の劣化が発生しており、かつＵＳＢハブコントローラに接続されたＵＳＢデバイスが１台のみのとき前記リピータ回路の処理の必要性を判別するリピータ回路必要性判別手段と、このリピータ回路必要性判別手段が前記リピータ回路の処理が必要であると判別したとき前記中継迂回手段による信号の迂回を中止して前記中継処理手段による信号の中継を指示する中継指示手段とを具備することを特徴とする付記２記載のＵＳＢデバイス接続システム。
（付記４）
前記ＵＳＢデバイス接続総数検出手段は、前記ＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続の際の電位変化により個々のＵＳＢデバイスの接続の有無を検出する接続検出手段を具備することを特徴とする付記１記載のＵＳＢデバイス接続システム。
（付記５）
前記ＵＳＢデバイス接続総数検出手段は、前記ＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続の際の雄雌のコネクタの嵌合の有無を検出する接続検出手段を具備することを特徴とする付記１記載のＵＳＢデバイス接続システム。
（付記６）
任意数のＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイスの接続の対象となる複数のＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続された総数を検出するＵＳＢデバイス接続総数検出手段と、
前記複数のＵＳＢポートの一部または全部に接続されたＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスとＵＳＢ通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う中継処理手段と、
前記ＵＳＢデバイス接続総数検出手段が前記複数のＵＳＢポートの１つのみにＵＳＢデバイスが接続していると判別したとき前記中継処理手段を介さずに該当するＵＳＢポートと前記ＵＳＢホスト部とを接続する中継迂回手段
とを具備することを特徴とするＵＳＢハブコントローラ。
（付記７）
前記中継処理手段は、中継の対象となる信号の波形調整や整形を行うリピータ回路を具備することを特徴とする付記６記載のＵＳＢハブコントローラ。
（付記８）
前記中継迂回手段は、それぞれのＵＳＢポートを前記中継処理手段側とこの中継処理手段を経由しない迂回路側のいずれかに切り替えるスイッチと、前記スイッチの切替制御を行うスイッチ制御手段とを具備することを特徴とする付記６記載のＵＳＢハブコントローラ。
（付記９）
前記ＵＳＢホスト部から前記中継迂回手段による信号の迂回を中止して前記中継処理手段による信号の中継を指示する中継指示を受信する中継指示受信手段を具備することを特徴とする付記８記載のＵＳＢハブコントローラ。
（付記１０）
任意数のＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイスの接続の対象となる複数のＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続された総数を逐次検出するＵＳＢデバイス接続総数検出ステップと、
このＵＳＢデバイス接続総数検出ステップでＵＳＢデバイスが前記複数のＵＳＢポートの２以上に接続していることが検出されている状態では、これらのＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスとＵＳＢ通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う中継処理ステップと、
前記ＵＳＢデバイス接続総数検出ステップで前記複数のＵＳＢポートの１つのみにＵＳＢデバイスが接続していることが検出されている状態では、このＵＳＢデバイスの接続したＵＳＢポートをこのＵＳＢポートと前記ＵＳＢホスト部を直結する迂回路に接続する迂回路接続ステップ
とを具備することを特徴とするＵＳＢハブコントローラの省電力方法。
（付記１１）
前記ＵＳＢホスト部から前記中継迂回ステップによる信号の迂回を中止して前記中継処理ステップによる信号の中継を指示する中継指示を受信する中継指示受信ステップと、この中継指示受信ステップで中継指示を受信したとき前記中継処理ステップによる信号の中継に変更する迂回中止ステップとを更に具備することを特徴とする付記１０記載のＵＳＢハブコントローラの省電力方法。
（付記１２）
コンピュータに、
任意数のＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイスの接続の対象となる複数のＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続された総数を逐次検出するＵＳＢデバイス接続総数検出処理と、
このＵＳＢデバイス接続総数検出処理でＵＳＢデバイスが前記複数のＵＳＢポートの２以上に接続していることが検出されている状態では、これらのＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスとＵＳＢ通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う中継処理と、
前記ＵＳＢデバイス接続総数検出処理で前記複数のＵＳＢポートの１つのみにＵＳＢデバイスが接続していることが検出されている状態では、このＵＳＢデバイスの接続したＵＳＢポートをこのＵＳＢポートと前記ＵＳＢホスト部を直結する迂回路に接続する迂回路接続処理
とを実行させることを特徴とするＵＳＢハブコントローラの省電力プログラム。
（付記１３）
前記ＵＳＢホスト部から前記中継迂回処理による信号の迂回を中止して前記中継処理による信号の中継を指示する中継指示を受信する中継指示受信処理と、この中継指示受信処理で中継指示を受信したとき前記中継処理による信号の中継に変更する迂回中止処理とを更に実行させることを特徴とする付記１２記載のＵＳＢハブコントローラの省電力プログラム。
以上説明した本発明は、パーソナルコンピュータ、外付けのＵＳＢハブ、ゲーム機、テレビ、ハードディスクレコーダ、ホームゲートウェイ製品に限るものではない。複数のＵＳＢポートを備えたＵＳＢハブコントローラやこれを使用するＵＳＢデバイス接続システム全般に本発明を利用可能である。
１０、１００ ＵＳＢデバイス接続システム
１１、１１１、１１１Ａ ＵＳＢホスト部
１２、１０２ ＵＳＢデバイス
１３、２０ ＵＳＢハブコントローラ
１３ａ、２１ ＵＳＢデバイス接続総数検出手段
１３ｂ、２２ 中継処理手段
１３ｃ、２３ 中継迂回手段
３０ ＵＳＢハブコントローラの省電力方法
３１ ＵＳＢデバイス接続総数検出ステップ
３２ 中継処理ステップ
３３ 迂回路接続ステップ
４０ ＵＳＢハブコントローラの省電力プログラム
４１ ＵＳＢデバイス接続総数検出処理
４２ 中継処理
４３ 迂回路接続処理
１０１ 情報処理装置
１１２、１１２Ａ ＣＰＵ部
１１３ ＵＳＢハブコントローラＩＣ
１１４ ＵＳＢポート
１２１ 検出回路
１２２ 検出信号
１２３ スイッチ制御回路
１２４ ハブコントローラ
１２５ 第１のスイッチ
１２６ 第２のスイッチ
１２７ 第３のスイッチ
１２８ 第４のスイッチ
１３１ 第１のトランシーバ
１３２ ルーティング制御回路
１３３ 第２のトランシーバ
１３４ 第３のトランシーバ
１３５ ハブリピータ
１４１ 給電回路
４０１ ＵＳＢケーブル
６１１ 雌型ＵＳＢコネクタ
６１３ プルアップ抵抗
６１５ 接片
６２１ 雄型ＵＳＢコネクタ

Claims (8)

  1. ＵＳＢ（Universal Serial Bus）通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部と、
    このＵＳＢホスト部とＵＳＢ通信を行う任意数のＵＳＢデバイスと、
    前記ＵＳＢホスト部と前記ＵＳＢデバイスの間に設けられたＵＳＢハブコントローラに前記任意数のＵＳＢデバイスのそれぞれと対応して１つずつ配置されたＵＳＢポートと、
    これらのＵＳＢポートのそれぞれが前記ＵＳＢデバイスと接続されているかを検出する接続検出手段と、
    この接続検出手段の検出結果を入力して前記任意数のＵＳＢデバイスの１つのみがＵＳＢポートに接続している場合にそのＵＳＢポートを判別する単独接続ＵＳＢポート判別手段と、
    前記ＵＳＢハブコントローラに設けられ前記ＵＳＢホスト部とそのコモン接点端子を接続したＵＳＢホスト部スイッチと、
    前記ＵＳＢハブコントローラに前記任意数のＵＳＢデバイスと１つずつ対応して設けられ、コモン接点端子を前記ＵＳＢデバイスと接続したＵＳＢデバイススイッチと、
    前記ＵＳＢハブコントローラに設けられ前記単独接続ＵＳＢポート判別手段が判別した１つのＵＳＢポートに対応する前記ＵＳＢデバイススイッチの常閉接点のみを自身のコモン接点端子に接続する選択スイッチと、
    前記ＵＳＢハブコントローラに設けられ前記選択スイッチの前記コモン接点端子と前記ＵＳＢホスト部スイッチの常閉接点を接続する中継迂回用線路と、
    前記ＵＳＢハブコントローラに設けられ前記接続検出手段が前記任意数のＵＳＢデバイスの２以上がＵＳＢポートに接続していると判別したときこれら接続されたＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスと前記ＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う中継処理手段
    とを具備することを特徴とするＵＳＢデバイス接続システム。
  2. 前記ＵＳＢハブコントローラの前記中継処理手段は、中継の対象となる信号の波形調整や整形を行うリピータ回路を具備することを特徴とする請求項１記載のＵＳＢデバイス接続システム。
  3. 前記接続検出手段は、前記ＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続の際の電位変化により個々のＵＳＢデバイスの接続の有無を検出することを特徴とする請求項１記載のＵＳＢデバイス接続システム。
  4. 前記接続検出手段は、前記ＵＳＢポートに対するＵＳＢデバイスの接続の際の雄雌のコネクタの嵌合の有無を検出することを特徴とする請求項１記載のＵＳＢデバイス接続システム。
  5. ＵＳＢ（Universal Serial Bus）通信の主導的な役割を持つＵＳＢホスト部とこのＵＳＢホスト部とＵＳＢ通信を行う任意数のＵＳＢデバイスの間に設けられ、前記任意数のＵＳＢデバイスのそれぞれと対応して１つずつ配置されたＵＳＢポートと、
    これらのＵＳＢポートのそれぞれが前記ＵＳＢデバイスと接続されているかを検出する接続検出手段と、
    この接続検出手段の検出結果を入力して前記任意数のＵＳＢデバイスの１つのみがＵＳＢポートに接続している場合にそのＵＳＢポートを判別する単独接続ＵＳＢポート判別手段と、
    前記ＵＳＢホスト部とそのコモン接点端子を接続したＵＳＢホスト部スイッチと、
    前記任意数のＵＳＢデバイスと１つずつ対応して設けられ、コモン接点端子を前記ＵＳＢデバイスと接続したＵＳＢデバイススイッチと、
    前記単独接続ＵＳＢポート判別手段が判別したその１つのＵＳＢポートに対応する前記ＵＳＢデバイススイッチの常閉接点のみを自身のコモン接点端子に接続する選択スイッチと、
    この選択スイッチの前記コモン接点端子と前記ＵＳＢホスト部スイッチの常閉接点を接続する中継迂回用線路と、
    前記接続検出手段が前記任意数のＵＳＢデバイスの２以上がＵＳＢポートに接続していると判別したときこれら接続されたＵＳＢデバイスのそれぞれと時分割で接続して、これらＵＳＢデバイスと前記ＵＳＢホスト部との間で送受信される信号の中継処理を行う中継処理手段
    とを具備することを特徴とするＵＳＢハブコントローラ。
  6. 前記中継処理手段は、中継の対象となる信号の波形調整や整形を行うリピータ回路を具備することを特徴とする請求項５記載のＵＳＢハブコントローラ。
  7. 前記接続検出手段は、前記ＵＳＢポートに対する前記ＵＳＢデバイスの接続の際の電位変化により個々のＵＳＢデバイスの接続の有無を検出することを特徴とする請求項５記載のＵＳＢハブコントローラ。
  8. 前記接続検出手段は、前記ＵＳＢポートに対する前記ＵＳＢデバイスの接続の際の雄雌のコネクタの嵌合の有無を検出することを特徴とする請求項５記載のＵＳＢハブコントローラ。
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