JP5986026B2 - Host device, host device control method, and semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、ホスト装置、ホスト装置の制御方法及び半導体装置に関し、例えば、デバイス装置へ充電を行うホスト装置、ホスト装置の制御方法及び半導体装置に好適に利用できるものである。 The present invention relates to a host device, a host device control method, and a semiconductor device, and can be suitably used for, for example, a host device that charges a device device, a host device control method, and a semiconductor device.
近年、USB(Universal Serial Bus)規格に対応した電子機器が普及している。USBでは、USBホスト(ホスト装置もしく単にホストとも称する)とUSBデバイス(デバイス装置もしくは単にデバイスとも称する)とをUSBケーブルを介して、もしくはUSBプラグレセプタクルを介して直接、接続する。なお、USBデバイスとは、USBホストに接続することで自身の機能がユーザに提供されるUSB機器を指す。 In recent years, electronic devices compatible with the USB (Universal Serial Bus) standard have become widespread. In USB, a USB host (also referred to as a host device or simply a host) and a USB device (also referred to as a device device or simply a device) are directly connected via a USB cable or a USB plug receptacle. Note that a USB device refers to a USB device whose function is provided to a user by connecting to a USB host.
USBでは、USBプラグレセプタクル(及びUSBケーブル)内の信号線D+/D−/VBUS/GNDを使用して、USBホストとUSBデバイスの間で入出力を行う(各信号線を単にD+/D−/VBUS/GNDと称する)。D+/D−は差動データ信号線であり、VBUS/GNDは電源線である。USBの機能には、D+/D−を利用したデータ通信とVBUSを利用した給電がある。この給電は、ホストもしくはハブから、デバイスの方向に行われる。バッテリー等で駆動するポータブルデバイスの給電形態に、USBを採用した製品は増え続けており、AC電源からVBUS用の電源に変換する充電用アクセサリが添付されることも多い。 In USB, input / output is performed between a USB host and a USB device using signal lines D + / D− / VBUS / GND in a USB plug receptacle (and USB cable) (each signal line is simply D + / D−). / VBUS / GND). D + / D− is a differential data signal line, and VBUS / GND is a power supply line. USB functions include data communication using D + / D− and power supply using VBUS. This power supply is performed from the host or hub toward the device. The number of products that use USB as a power supply mode for portable devices driven by a battery or the like continues to increase, and charging accessories for converting from an AC power source to a VBUS power source are often attached.
近年では、デバイスのバッテリー容量拡大に伴い、高速充電のニーズが高まっており、デバイスベンダ独自仕様の高速充電可能なUSBダウンストリームポートを搭載する製品や充電用アクセサリが、開発され世に広まっている。PC(Personal Computer)などホスト側システムに搭載されたUSBへの高速充電機能の適用は現在も発展途上で、USB Implementers Forumでは、新しく、USBに高速充電機能を追加するBattery Charging Specificationが策定された。この仕様により、ポータブルデバイスは、接続されたホストの高速充電用ダウンストリームポートとハンドシェークをすることで、以前(従来)のUSB規格(500mA)以上の電流を引き込み、高速充電することができる。 In recent years, as the battery capacity of devices has increased, the need for high-speed charging has increased, and products equipped with USB downstream ports capable of high-speed charging, which are unique to device vendors, and charging accessories have been developed and spread throughout the world. The application of the high-speed charging function to the USB installed in the host side system such as PC (Personal Computer) is still under development, and the USB Implementers Forum has newly established the Battery Charging Specification that adds the high-speed charging function to the USB. . According to this specification, the portable device can perform high-speed charging by drawing current more than the previous (conventional) USB standard (500 mA) by handshaking with the downstream port for high-speed charging of the connected host.
なお、以前(従来)のUSB規格による充電とは、Battery Charging Specification策定前のUSB2.0により規定された500mA以下の電流を用いて行われる充電である。高速充電とは、USB2.0により規定された500mAよりも大きな電流(例えばBattery Charging Specificationで規定された電流)を用いることで、通常よりも高速(急速)に行われる充電である。この高速充電可能なUSBダウンストリームポートと、以前のUSB規格のUSBダウンストリームポートを切り替える半導体製品も出てきている。 Note that the previous (conventional) USB charging is charging performed using a current of 500 mA or less defined by USB 2.0 before the establishment of Battery Charging Specification. The high-speed charging is charging performed at a higher speed (rapidly) than usual by using a current larger than 500 mA defined by USB 2.0 (for example, a current defined by Battery Charging Specification). There are also semiconductor products that switch between the USB downstream port capable of high-speed charging and the USB downstream port of the previous USB standard.
従来技術として、例えば、非特許文献1及び2、特許文献1及び2が知られている。非特許文献1は、上記のBattery Charging Specificationの規格である。非特許文献1には、以前のUSB規格のUSB通信機能を阻害することなく、デバイスに高速充電可能なCharging Downstream Port(CDP)と、デバイスへの高速充電のみを目的とした、Dedicate Charging Port(DCP)の仕様が記載されている。
For example,
図16は、非特許文献1に記載されたCDPの構成を示している。図16に示すように、CDP904は、プラグレセプタクル901のD+/D−とUSBホストコントローラ903のD+/D−とを接続する。CDPで充電する場合、デバイスは、CDP904を介してアップストリーム側のホストコントローラ903から送られたハンドシェーク信号を受け取り、高速充電可能である事をCDPダウンストリームポート904を介してアップストリーム側へ通知する。ハンドシェークが完了した段階で、接続されたデバイスは、以前のUSB規格(500mA)以上の電流を、VBUS供給回路902からVBUSを介して引きこみ高速充電を行う。
FIG. 16 shows the configuration of the CDP described in
なお、非特許文献1では、以前のUSB規格であるUSB2.0のダウンストリームポートをStandard Downstream Port(SDP)と定義している。SDPも、図16のCDP904と同様に、プラグレセプタクル901のD+/D−とUSBホストコントローラ903のD+/D−とを接続する構成である。
In
図17は、非特許文献1に記載されたDCPの構成を示している。図17に示すように、DCP905は、短絡抵抗R901を有し、プラグレセプタクル901の差動データ信号D+/D−を、短絡抵抗R901を介して導通させ、デバイス側からのハンドシェーク信号をループバックさせる。これにより、デバイスは自己完結的にハンドシェークを完了できるハードウエア構成となっている。以下、DCPのように、D+/D−を短絡してデバイスからのハンドシェーク信号をループバックさせる構成を、D+/D−周回型と称する。D+/D−周回型で高速充電を行う場合、D+/D−を短絡するため、ホストとデバイス間でD+/D−を介してデータ通信を行うことはできない。
FIG. 17 shows the configuration of the DCP described in
図16及び図17のように、CDPとDCPは異なるハードウエア構成ではあるが、デバイスがこの仕様に準拠していれば、DCPでもCDPでも高速充電が可能になる様に規格化されている。なお、D+/D−周回型の高速充電用ポートはDCP以外にも世の中には存在し、それらが非特許文献1の仕様を満足していない場合は、D+/D−周回型であるDCPでは高速充電されるが、CDPではされない。
As shown in FIGS. 16 and 17, although CDP and DCP have different hardware configurations, they are standardized so that high-speed charging is possible with either DCP or CDP if the device conforms to this specification. In addition to the DCP, there are D + / D-circular type high-speed charging ports in the world, and if they do not satisfy the specifications of
また、非特許文献1以外にも、高速充電可能なダウンストリームポートと以前のUSB規格のダウンストリームポートを切り替える製品も市場に存在している。例えば、非特許文献2のUSBホストチャージ識別アナログスイッチでは、高速充電用ハンドシェーク方法として、USB差動信号D+/D−からある固定電圧を検出する事を利用していることが推測できる。以下、D+/D−を所定の固定電圧とすることでハンドシェークを行う構成を、D+/D−固定電圧出力型と称する。
In addition to Non-Patent
図18は、非特許文献2などから想定される、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポートの構成を示している。図18に示すように、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート906は、直列接続された分圧抵抗R911及びR912、直列接続された分圧抵抗R921及びR922を有し、分圧抵抗R911及びR912の中間ノードをプラグレセプタクル901のD+に接続し、分圧抵抗R921及びR922の中間ノードをプラグレセプタクル901のD−に接続する。これらの分圧抵抗により、固定電圧をデバイスへ供給することでハンドシェークを実現する。D+/D−固定電圧出力型で高速充電を行う場合、D+/D−に固定電圧を出力するため、ホストとデバイス間でD+/D−を介してデータ通信を行うことはできない。
FIG. 18 shows a configuration of a D + / D− fixed voltage output type downstream port assumed from Non-Patent
なお、特許文献1には、USBホストが、接続されたUSBデバイスに対し有効な給電モードを選択可能で、かつシステムが非稼働のとき接続されたUSBデバイスからウェイクアップが可能な構成を有することが記載されている。特許文献2には、ディスプレイ装置がスタンバイモードのまま、外部機器を充電することが記載されている。
一方、PCなどホスト側システムが省電力状態にある時、USBデバイスからの信号でPCを通常状態にもどすことをウェイクアップ機能といい、下記の3種類のトリガによって行われる。
・リモートウェイクアップ:システムに接続されたUSBデバイスのトリガ(マウスのクリック、キーボード入力など)
・ウェイクオンコネクト:未接続のUSBダウンストリームポートにUSBデバイスを接続
・ウェイクオンディスコネクト:接続されたUSBデバイスを切断
On the other hand, when a host-side system such as a PC is in a power saving state, returning the PC to a normal state with a signal from a USB device is called a wake-up function, and is performed by the following three types of triggers.
-Remote wakeup: Trigger USB devices connected to the system (mouse click, keyboard input, etc.)
・ Wake on connect: Connect a USB device to an unconnected USB downstream port ・ Wake on disconnect: Disconnect a connected USB device
これらの機能は、ホスト側システムが省電力状態でUSBデータ通信ができなければ使用できない。 These functions cannot be used unless the host system can perform USB data communication in a power saving state.
近年、ホスト側システムに上記のような高速充電可能なUSBダウンストリームポートを搭載する場合、ホスト側システムが通常稼働の時は以前のUSB規格のデータ通信が可能なUSBダウンストリームポート(SDP)に設定し、ホスト側システムが省電力状態の際は、図17や図18のような高速充電用ダウンストリームポートに機能を切り替える方法が一般的である。 In recent years, when a USB downstream port capable of high-speed charging as described above is installed in a host side system, when the host side system is in normal operation, the USB downstream port (SDP) capable of data communication of the previous USB standard is used. When the setting is made and the host-side system is in the power saving state, a method of switching the function to the high-speed charging downstream port as shown in FIGS. 17 and 18 is general.
しかしながら、この方法の場合、ホスト側システムが省電力状態に遷移した際、高速充電用ダウンストリームポートからは、USBデバイスによるウェイクアップ機能は使用することができない。すなわち、図17のD+/D−周回型や図18のD+/D−固定電圧出力型のような充電用ダウンストリームポートでは、充電中にデバイスとデータ通信を行わないため、ウェイクアップ機能を使用することができないという問題があった。 However, in the case of this method, the wake-up function by the USB device cannot be used from the high-speed charging downstream port when the host-side system transitions to the power saving state. In other words, the downstream port for charging such as the D + / D-circular type of FIG. 17 and the D + / D-fixed voltage output type of FIG. 18 uses the wake-up function because data communication with the device is not performed during charging. There was a problem that could not be done.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態によれば、ホスト装置は、接続コネクタと、電源供給部と、充電用ダウンストリームポートと、接続状態検出部と、ウェイクアップ制御部とを備える。接続コネクタは、デバイス装置を接続するコネクタである。電源供給部は、接続コネクタの電源供給端子を介してデバイス装置へ電源を供給する。充電用ダウンストリームポートは、デバイス装置が電源供給部により充電中の場合、接続コネクタのデータ端子を介してデバイス装置とデータ通信を行わないポートである。接続状態検出部は、充電用ダウンストリームポートを介して前記デバイス装置の接続状態を検出する。ウェイクアップ制御部は、検出したデバイス装置の接続状態に応じてウェイクアップ処理を行う。 According to an embodiment, the host device includes a connection connector, a power supply unit, a charging downstream port, a connection state detection unit, and a wakeup control unit. The connection connector is a connector for connecting a device device. The power supply unit supplies power to the device device via the power supply terminal of the connection connector. The charging downstream port is a port that does not perform data communication with the device device via the data terminal of the connection connector when the device device is being charged by the power supply unit. The connection state detection unit detects the connection state of the device device via the charging downstream port. The wakeup control unit performs wakeup processing according to the detected connection state of the device device.
前記一実施の形態によれば、充電中にデバイスとデータ通信を行わない充電用ダウンストリームポートであっても、ウェイクアップ機能を実現することができる。 According to the embodiment, the wake-up function can be realized even in a charging downstream port that does not perform data communication with a device during charging.
(実施の形態の概要)
まず、図1を用いて、実施の形態の主要な特徴についてその概要を説明する。図1に示すように、実施の形態に係るホスト装置10は、接続コネクタ11、電源供給部12、充電用ダウンストリームポート13、接続状態検出部14、ウェイクアップ制御部15を備えている。
(Outline of the embodiment)
First, the outline of the main features of the embodiment will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 1, the
接続コネクタ11は、デバイス装置20を接続するコネクタである。電源供給部12は、接続コネクタ11の電源供給端子を介してデバイス装置20へ充電用電源を供給する。充電用ダウンストリームポート13は、デバイス装置20が電源供給部12により充電中の場合、接続コネクタ11のデータ端子を介してデバイス装置20とデータ通信を行わないポートである。接続状態検出部14は、充電用ダウンストリームポート13を介してデバイス装置20の接続状態を検出する。ウェイクアップ制御部15は、検出したデバイス装置20の接続状態に応じてウェイクアップ処理を行う。
The
このように、実施の形態では、充電用ダウンストリームポートを介してデバイスの接続状態を検出し、検出した接続状態に応じてウェイクアップ処理を行うこととした。これにより、充電中にデバイスとデータ通信を行わない充電用ダウンストリームポートであっても、デバイスの接続状態を検出でき、確実にウェイクアップ機能を実現することができる。 As described above, in the embodiment, the connection state of the device is detected through the charging downstream port, and the wake-up process is performed according to the detected connection state. Thereby, even if it is a downstream port for charging which does not perform data communication with the device during charging, the connection state of the device can be detected, and the wake-up function can be reliably realized.
(実施の形態1)
以下、図面を参照して実施の形態1について説明する。本実施の形態は、高速充電用ダウンストリームポートとして、D+/D−周回型ダウンストリームポートを用いた例である。
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an example in which a D + / D-circular downstream port is used as a high-speed charging downstream port.
図2は、本実施の形態に係るUSBホストの構成を示している。図2に示すように、USBホスト100は、プラグレセプタクル101、VBUS供給回路102、USBホストコントローラ103、ホスト側システム104、D+/D−周回型ダウンストリームポート110を備えている。
FIG. 2 shows the configuration of the USB host according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the
プラグレセプタクル(接続コネクタ)101は、USB規格に準拠したUSBコネクタである。プラグレセプタクル101は、VBUS/GND/D+/D−のそれぞれの信号線用の端子であるVBUS端子(電源供給端子)/GND端子/D+端子(正側データ端子)/D−端子(負側データ端子)を有している。プラグレセプタクル101に、USBケーブルもしくはUSBデバイス側のUSBプラグを挿入し、USBホスト100とUSBデバイス200を接続する。
The plug receptacle (connector connector) 101 is a USB connector that conforms to the USB standard. The
VBUS供給回路(電源供給部)102は、プラグレセプタクル101のVBUS端子に接続され、VBUSを介してUSBデバイス200に電源を供給する。VBUS供給回路102は、USBホストコントローラ103から制御信号S1が入力され、例えば5Vの電源に基づいて、USBデバイス200に供給する電源を生成する。VBUS供給回路102は、Battery Charging Specificationで規定された電流、すなわち、少なくともUSB2.0で規定された500mA以上の電流をUSBデバイス200へ供給することで、USBデバイス200を高速充電することができる。
The VBUS supply circuit (power supply unit) 102 is connected to the VBUS terminal of the
USBホストコントローラ103は、USB規格に準拠したUSBホスト機能を実現する制御回路である。USBホストコントローラ103は、直接もしくはD+/D−周回型ダウンストリームポート110を介してプラグレセプタクル101のD+/D−端子に接続され、D+/D−を介してUSBデバイス200とデータ通信を行う。また、USBホストコントローラ103は、D+/D−周回型ダウンストリームポート110からウェイクアップトリガ信号S2が入力され、ウェイクアップトリガ信号S2に応じて、ホスト側システム104へウェイクアップ要求信号S3を出力する。例えば、USBホストコントローラ103は、D+/D−周回型ダウンストリームポート110が検出したUSBデバイス200の接続状態に応じてウェイクアップ処理を行うウェイクアップ制御部であるとも言える。ウェイクアップトリガ信号S2は、D+/D−を用いて通知してもよいし、専用の信号線を用いて通知してもよい。なお、USBホスト100をUSBハブとし、USBホストコントローラ103をUSBハブコントローラとしてもよい。
The
ホスト側システム104は、PC等であるUSBホスト100のメイン機能を実現するブロックであり、例えば、CPUや各種チップセット等である。ホスト側システム104は、USBホストコントローラ103、プラグレセプタクル101を介して、USBデバイス200とデータ通信を行い、USBデバイス200が提供する機能を利用した処理を行う。
The
D+/D−周回型ダウンストリームポート110は、Battery Charging Specificationで規定されたDCPのように、USBデバイス200の充電時(高速充電時)、D+/D−を短絡してUSBデバイス200からのハンドシェーク信号をループバックさせる充電用ダウンストリームポートである。すなわち、D+/D−周回型ダウンストリームポート110は、USBデバイス200が充電中の場合、USBホストコントローラ103とUSBデバイス200との間でデータ通信が不可能な高速充電用ダウンストリームポートである。D+/D−周回型ダウンストリームポート110は、ポート部111、接続状態検出部112を有している。
When the
ポート部111は、USBデバイス200の充電時にD+/D−周回型の接続を実現するポートである。ポート部111は、プラグレセプタクル101のD+/D−端子に接続され、USBデバイス200の充電時、D+/D−を短絡抵抗R1を介して短絡する。ポート部111は、充電を行わない通常時は、プラグレセプタクル101のD+/D−とUSBホストコントローラ103のD+/D−とを接続する。
The
接続状態検出部112は、USBデバイス200の充電時、ポート部111を介してUSBデバイス200の接続状態を検出する。高速充電用ダウンストリームポートは、プラグレセプタクル101のD+/D−がUSBホストコントローラ103に接続されていないため、USB通信が不可能であり、USBデバイス200の切断が検出できない。そこで、接続状態検出部112は、接続されていたUSBデバイス200が切断されたか否か、すなわち、プラグレセプタクル101からUSBデバイス200が抜かれたか否かを検出する。接続状態検出部112は、ポート部111へ接続テスト信号を出力し、接続テスト信号に応じてポート部111から入力される応答信号をモニタすることで、USBデバイス200の接続状態を検出する。
The connection
本実施の形態では、接続テスト信号としてパルス信号を用いる。すなわち、接続状態検出部112は、USBデバイスの接続の有無を確認するため、パルス出力回路113、トリガ出力回路114、トリガ判定回路115を有している。パルス出力回路113は、定期的に検出パルス信号P1を生成し、ポート部111へ出力する。トリガ判定回路115は、検出パルス信号P1に応じてポート部111から入力される応答パルス信号P2のパルスレベル(信号レベルなどの信号状態)を監視し、ウェイクアップトリガの有無を判定する。トリガ出力回路114は、トリガ判定回路115がウェイクアップトリガを検出した場合、ウェイクアップトリガ信号S2を生成し、USBホストコントローラ103へ出力する。
In this embodiment, a pulse signal is used as the connection test signal. That is, the connection
次に、図3〜図6を用いて、本実施の形態に係るUSBホストのUSBデバイスの接続状態検出動作について説明する。 Next, a connection state detection operation of the USB device of the USB host according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図3は、ホスト側システム104が通常状態の場合における、D+/D−周回型ダウンストリームポート110の状態を示している。D+/D−周回型ダウンストリームポート110のポート部111は、短絡抵抗R1、スイッチSW1a及びSW1b、スイッチSW2a及びSW2bを有している。
FIG. 3 shows the state of the D + / D− circulating
スイッチSW1a及びSW1bは、プラグレセプタクル101のD+/D−と、短絡抵抗R1もしくはUSBホストコントローラ103との接続を切り替えるスイッチであり、SDP/CDPなどUSBデータ転送可能なダウンストリームポートから、D+/D−周回型へ切り替える。スイッチSW2a及びSW2bは、ポート部111と接続状態検出部112の接続/切断を切り替えるスイッチであり、接続状態検出用のパルス信号P1及びP2の伝送のオン/オフを切り替える。スイッチSW1a及びSW1b、スイッチSW2a及びSW2bの切り替えは、USBホストコントローラ103からの制御信号により制御されている。
The switches SW1a and SW1b are switches for switching the connection between the D + / D− of the
図3に示すように、通常状態では、スイッチSW1aは、プラグレセプタクル101のD+とUSBホストコントローラ103のD+とを接続し、スイッチSW1bは、プラグレセプタクル101のD−とUSBホストコントローラ103のD−とを接続している。これにより、USBホストコントローラ103は、USBデバイス200とD+/D−を介してデータ通信可能であり、SDP/CDPの機能を実現できる。
As shown in FIG. 3, in the normal state, the switch SW1a connects D + of the
図4及び図5は、ホスト側システム104が省電力状態の場合における、D+/D−周回型ダウンストリームポート110の状態を示している。図4に示すように、ホスト側システム104が省電力状態では、USBホストコントローラ103からの制御により、スイッチSW1a及びSW1bの接続が切り替わる。例えば、ホスト側システム104が省電力状態に遷移した場合や、プラグレセプタクル101にD+/D−周回型のUSBデバイス200が接続された場合に、スイッチSW1a及びSW1bを切り替えてもよい。
4 and 5 show the state of the D + / D-circular
すなわち、D+/D−周回型のハンドシェークを可能とするため、スイッチSW1aは、プラグレセプタクル101のD+と短絡抵抗R1の一端とを接続し、スイッチSW1bは、プラグレセプタクル101のD−と短絡抵抗R1の他端とを接続する。これにより、D+/D−が短絡され、USBデバイス200からのハンドシェーク信号がループバック(周回)するように接続される。
That is, in order to enable D + / D-circular handshaking, the switch SW1a connects D + of the
図4の状態で、USBデバイス200はD+/D−周回型ダウンストリームポート110を介して高速充電のハンドシェークを行うため、ハンドシェーク完了まで一定時間待機する。一定時間経過後、USBホストコントローラ103からの制御により、図5に示すように、スイッチSW2a及びSW2bがオンとなる。すなわち、USBデバイス200の接続状態を検出するため、スイッチSW2aは、パルス出力回路113の出力とD+及び短絡抵抗R1の一端とを接続し、スイッチSW2bは、トリガ判定回路115の入力とD−及び短絡抵抗R1の他端とを接続する。
In the state of FIG. 4, the
図6は、検出パルス信号P1及び応答パルス信号P2とUSBデバイスの接続状態の関係を示している。図5のように接続が切り替わると、パルス出力回路113は、図6に示すように、直ちに定期的に検出パルス信号P1を出力し、トリガ判定回路115は応答パルス信号P2のレベルを常に観測する。すなわち、パルス出力回路113は、短絡抵抗R1の一端(及びD+)へ検出パルス信号P1を出力し、トリガ判定回路115は、検出パルス信号P1に応じて短絡抵抗R1の他端(及びD−)から出力される応答パルス信号P2の信号レベルに基づいて、USBデバイス200の接続/切断を判定する。
FIG. 6 shows the relationship between the detection pulse signal P1 and the response pulse signal P2 and the connection state of the USB device. When the connection is switched as shown in FIG. 5, the
プラグレセプタクル101にUSBデバイス200が接続されている場合、USBデバイス200の終端抵抗R2及びR3が接続されるため、応答パルス信号P2のレベルは終端抵抗R2及びR3とD+とD−の結合抵抗によって、図6のL1に示すように分圧された電圧まで下がる。一方、プラグレセプタクル101からUSBデバイス200が切断されると、終端抵抗R2及びR3が切り離されるため、図6のL2に示すように応答パルス信号P2のレベルは、検出パルス信号P1の出力時とほぼ同電圧になる。
When the
したがって、トリガ判定回路115は、応答パルス信号P2のレベルがL1程度(例えば所定の閾値より小さい)の場合、USBデバイス200が接続されていることを検出し、応答パルス信号P2のレベルがL2程度(例えば所定の閾値より大きい)の場合、USBデバイス200が切断されたことを検出する。そして、USBデバイス200が切断されたことを検出したことをウェイクアップトリガとして判定し、トリガ出力回路114が、ウェイクアップトリガ信号S2をUSBホストコントローラ103へ出力する。その後、USBホストコントローラ103は、スイッチSW1a及びSW1bをD+/D−がUSBホストコントローラ103へつながる方へ戻して、ホスト側システム104へウェイクアップ要求信号S3を送り、ホスト側システム104を省電力状態から通常状態へ復帰させる。
Therefore, the
以上のように、従来、DCPなどのD+/D−周回型ダウンストリームポートでUSBデバイスを高速充電している場合、USBデバイスを切断してもホスト側システムが省電力状態からウェイクアップできなかったのに対し、本実施の形態では、データ通信を行わないD+/D−周回型ダウンストリームポートを介してUSBデバイスの接続状態を検出することを可能としたため、USBデバイスの切断が検出された場合でも確実にホスト側システムをウェイクアップすることができる。 As described above, conventionally, when a USB device is charged at high speed with a D + / D-circular downstream port such as DCP, the host side system cannot wake up from the power saving state even if the USB device is disconnected. On the other hand, in the present embodiment, since the connection state of the USB device can be detected via the D + / D-circular downstream port that does not perform data communication, the disconnection of the USB device is detected. But you can definitely wake up the host system.
(実施の形態2)
以下、図面を参照して実施の形態2について説明する。本実施の形態は、高速充電用ダウンストリームポートとして、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポートを用いた例である。
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an example in which a D + / D− fixed voltage output type downstream port is used as a high-speed charging downstream port.
図7は、本実施の形態に係るUSBホストの構成を示している。図7のUSBホスト100は、実施の形態1と比べて、D+/D−周回型ダウンストリームポート110に代えて、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120を備えている。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
FIG. 7 shows the configuration of the USB host according to the present embodiment. The
D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120は、USBデバイス200の充電時、D+/D−を所定の固定電圧とすることでハンドシェークを行う充電用ダウンストリームポートである。D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120は、ポート部121、接続状態検出部122を有している。
The D + / D− fixed voltage output
ポート部121は、USBデバイス200の充電時にD+/D−固定電圧出力型の接続を実現するポートである。ポート部121は、プラグレセプタクル101のD+/D−端子に接続され、USBデバイス200の充電時、分圧抵抗R11及びR12、R21及びR22によりD+/D−へ固定電圧を出力する。ポート部121は、充電を行わない通常時は、プラグレセプタクル101のD+/D−とUSBホストコントローラ103のD+/D−とを接続する。
The
接続状態検出部122は、USBデバイス200の充電時、ポート部121を介してUSBデバイス200の接続状態を検出する。実施の形態1と同様に、接続状態検出部122は、接続されていたUSBデバイス200が切断されたか否か、すなわち、プラグレセプタクル101からUSBデバイス200が抜かれたか否かを検出する。接続状態検出部122は、ポート部121へ接続テスト信号を出力し、接続テスト信号に応じてポート部121から入力される応答信号をモニタすることで、USBデバイス200の接続状態を検出する。
The connection
本実施の形態では、接続テスト信号としてパルス信号を用いる。すなわち、接続状態検出部122は、実施の形態1と同様、USBデバイスの接続の有無を確認するため、パルス出力回路123、トリガ出力回路124、トリガ判定回路125を有している。パルス出力回路123は、定期的に検出パルス信号P11を生成し、ポート部121へ出力する。トリガ判定回路125は、検出パルス信号P11に応じてポート部121から入力される応答パルス信号P12の立下りまたは立上り時間(信号タイミングなどの信号状態)を監視し、ウェイクアップトリガの有無を判定する。トリガ出力回路124は、トリガ判定回路125がウェイクアップトリガを検出した場合、ウェイクアップトリガ信号S2を生成し、USBホストコントローラ103へ出力する。
In this embodiment, a pulse signal is used as the connection test signal. That is, the connection
次に、図8〜図11を用いて、本実施の形態に係るUSBホストのUSBデバイスの接続状態検出動作について説明する。 Next, the connection state detection operation of the USB device of the USB host according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図8は、ホスト側システム104が通常状態の場合における、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120の状態を示している。D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120のポート部121は、分圧抵抗R11及びR12、分圧抵抗R21及びR22、抵抗R31、ゲート回路TR1、容量C1、スイッチSW11a及びSW11bを有している。
FIG. 8 shows the state of the D + / D− fixed voltage output type
分圧抵抗R11及びR12は、直列接続され、その中間ノードがプラグレセプタクル101のD+に接続されて、D+へ固定電圧を出力する。分圧抵抗R21及びR22は、直列接続れ、その中間ノードがプラグレセプタクル101のD−に接続されて、D−へ固定電圧を出力する。
The voltage dividing resistors R11 and R12 are connected in series, and an intermediate node thereof is connected to D + of the
ゲート回路TR1は、分圧抵抗R11及びR12の間に接続され、制御端子にパルス出力回路123から検出パルス信号P11が入力され、検出パルス信号P11に応じて分圧抵抗R11及びR12の間(プルアップ部)をオン/オフする。本実施の形態では、検出パルス信号は、D+/D−信号線のどちらかにプルアップを瞬断するためのパルス信号であり、ゲート回路TR1はパルス信号に応じてプルアップを瞬断する瞬断回路であるとも言える。抵抗R31は、パルス出力回路123とゲート回路TR1の制御端子との間に接続され、ゲート回路TR1とともに瞬断回路を構成する。容量C1は、ゲート回路TR1とトリガ判定回路125の間に接続された時定数生成のための容量であり、寄生容量でもよい。
The gate circuit TR1 is connected between the voltage dividing resistors R11 and R12, the detection pulse signal P11 is input from the
スイッチSW11a及びSW11bは、プラグレセプタクル101のD+/D−と、分圧抵抗R11及びR12、R21及びR22もしくはUSBホストコントローラ103との接続を切り替えるスイッチであり、SDP/CDPなどUSBデータ転送可能なダウンストリームポートから、D+/D−固定電圧出力型へ切り替える。スイッチSW11a及びSW11bの切り替えは、USBホストコントローラ103からの制御信号により制御されている。
The switches SW11a and SW11b are switches for switching the connection between the D + / D− of the
図8に示すように、通常状態では、スイッチSW11aは、プラグレセプタクル101のD+とUSBホストコントローラ103のD+とを接続し、スイッチSW11bは、プラグレセプタクル101のD−とUSBホストコントローラ103のD−とを接続している。これにより、USBホストコントローラ103は、USBデバイス200とD+/D−を介してデータ通信可能であり、SDP/CDPの機能を実現できる。
As shown in FIG. 8, in the normal state, the switch SW11a connects D + of the
図9及び図10は、ホスト側システム104が省電力状態の場合における、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120の状態を示している。図9に示すように、ホスト側システム104が省電力状態では、USBホストコントローラ103からの制御により、スイッチSW11a及びSW11bの接続が切り替わる。例えば、ホスト側システム104が省電力状態に遷移した場合や、プラグレセプタクル101にD+/D−固定電圧出力型のUSBデバイス200が接続された場合に、スイッチSW11a及びSW11bを切り替えてもよい。
9 and 10 show the state of the D + / D− fixed voltage output
すなわち、D+/D−固定電圧出力型のハンドシェークを可能とするため、スイッチSW11aは、プラグレセプタクル101のD+と分圧抵抗R11及びR12の中間ノードとを接続し、スイッチSW11bは、プラグレセプタクル101のD−と分圧抵抗R21及びR22の中間ノードとを接続する。これにより、分圧抵抗R11及びR12の中間ノードからD+を介してUSBデバイス200へ固定電圧が出力され、分圧抵抗R21及びR22の中間ノードからD−を介してUSBデバイス200へ固定電圧が出力され、USBデバイス200がD+/D−の電圧を検出することでハンドシェークを実現する。
That is, in order to enable D + / D− fixed voltage output type handshaking, the switch SW11a connects D + of the
図9の状態で、USBデバイス200はD+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120を介して高速充電のハンドシェークを行うため、ハンドシェーク完了まで一定時間待機する。一定時間経過後、USBホストコントローラ103からの制御により、図10に示すように、パルス出力回路123は、直ちに定期的に検出パルス信号P11を出力し、トリガ判定回路125は応答パルス信号P12の立下り時間を常に観測する。すなわち、パルス出力回路123は、ゲート回路TR1(切断経路)へ分圧抵抗R11及びR12を切断する検出パルス信号P11を出力し、トリガ判定回路125は、検出パルス信号P11に応じて分圧抵抗R11及びR12(D+)から出力される応答パルス信号P12の信号タイミングに基づいて、USBデバイス200の接続/切断を判定する。
In the state of FIG. 9, the
図11は、検出パルス信号P11及び応答パルス信号P12とUSBデバイスの接続状態の関係を示している。図11に示すように、パルス出力回路123は、定期的に検出パルス信号P11を出力し、検出パルス信号をプルアップのゲート回路TR1(瞬断用ゲート)に印加する。トリガ判定回路125は、プルアップが瞬断された際の応答パルス信号P12の電圧の立下り時間を常に観測する。なお、本実施の形態では、D+側の分圧抵抗R11及びR12に設けたゲート回路TR1へ検出パルス信号P11を出力するが、D−側の分圧抵抗R21及びR22に、ゲート回路TR1を設けて、検出パルス信号P11を出力することで、USBデバイスの接続状態を検出してもよい。
FIG. 11 shows the relationship between the detection pulse signal P11 and the response pulse signal P12 and the connection state of the USB device. As shown in FIG. 11, the
プラグレセプタクル101にUSBデバイス200が接続されている場合、分圧抵抗R11及びR12とUSBデバイス200の終端抵抗R2が接続されているため、検出パルス信号P11の立ち上りから、応答パルス信号P12がローレベルになるまでの時間は、図11のT1となる。例えば、トリガ判定回路125は、このT1を保持しておく。
When the
例えば、固定電圧出力のためのプルアップ・プルダウン抵抗(R11及びR12)は数十kΩであるのに対し、終端抵抗R2は45〜50Ω程度である。このため、プラグレセプタクル101からUSBデバイス200が切断されると、分圧抵抗R11及びR12と終端抵抗R2が切り離されるため、容量C1の放電が遅くなり、図11のT2に示すように応答パルス信号P12のレベルの立下り時間が、T1よりも遅くなる。
For example, the pull-up / pull-down resistors (R11 and R12) for fixed voltage output are several tens of kΩ, whereas the termination resistor R2 is about 45 to 50Ω. For this reason, when the
したがって、トリガ判定回路125は、応答パルス信号P12の立下り時間が予め決めた時間より早い場合、USBデバイス200が接続されていることを検出し、応答パルス信号P12の立下り時間が予め決めた時間より遅れた場合、USBデバイス200が切断されたことを検出する。そして、USBデバイス200が切断されたことを検出したことをウェイクアップトリガとして判定し、トリガ出力回路124が、ウェイクアップトリガ信号S2をUSBホストコントローラ103へ出力する。その後、USBホストコントローラ103は、スイッチSW11a及びSW11bをD+/D−がUSBホストコントローラ103へつながる方へ戻して、ホスト側システム104へウェイクアップ要求信号S3を送り、ホスト側システム104を省電力状態から通常状態へ復帰させる。
Therefore, the
以上のように、従来、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポートでUSBデバイスを高速充電している場合、USBデバイスを切断してもホスト側システムが省電力状態からウェイクアップできなかったのに対し、本実施の形態では、データ通信を行わないD+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポートを介してUSBデバイスの接続状態を検出することを可能としたため、USBデバイスの切断が検出された場合でも確実にホスト側システムをウェイクアップすることができる。 As described above, when the USB device is charged at high speed with the D + / D- fixed voltage output type downstream port, the host system could not wake up from the power saving state even if the USB device was disconnected. On the other hand, in this embodiment, since it is possible to detect the connection state of the USB device via the D + / D- fixed voltage output type downstream port that does not perform data communication, disconnection of the USB device is detected. Even in this case, it is possible to wake up the host side system without fail.
(実施の形態3)
以下、図面を参照して実施の形態3について説明する。本実施の形態は、複数の高速充電用ダウンストリームポートを備える例である。すなわち、本実施の形態は、省電力管理が可能なシステムに搭載されたUSBダウンストリームポートにおいて、USBデバイスが以前のUSB規格(500mA)以上にVBUS電流を引くハンドシェークをスムーズに行う事が可能で、かつ簡易的な回路で構成されたな高速充電用USBダウンストリームポートと、省電力状態にあるシステムをUSBデバイスから通常状態に復帰される、USBウェイクアップ機能の双方の提供を可能にする。本実施の形態は、システムの電力制御状態や、ダウンストリームポートの接続状態、接続されたデバイスの種類に応じて、ダウンストリームポートを自動的に切り替える事と、USB通信が不可能な構成である高速充電用ダウンストリームポートにおいても、デバイスの接続、切断を検出しウェイクアップのトリガと判断し、ホストコントローラに通知することを特徴とする。
(Embodiment 3)
The third embodiment will be described below with reference to the drawings. The present embodiment is an example including a plurality of high-speed charging downstream ports. In other words, this embodiment can smoothly perform a handshake in which a USB device draws a VBUS current higher than the previous USB standard (500 mA) in a USB downstream port installed in a system capable of managing power saving. In addition, it is possible to provide both a USB downstream port for high-speed charging that is configured with a simple circuit and a USB wake-up function that allows a system in a power saving state to be restored from a USB device to a normal state. In this embodiment, the downstream port is automatically switched according to the power control state of the system, the connection state of the downstream port, and the type of the connected device, and the USB communication is impossible. The downstream port for high-speed charging is also characterized in that it detects connection / disconnection of a device, determines that it is a wake-up trigger, and notifies the host controller.
図12は、本実施の形態に係るUSBホストの構成を示している。図12のUSBホスト100は、実施の形態1及び2と比べて、複数のダウンストリームを含むダウンストリームポート群150とハンドシェーク機能切替制御回路105を備えている。その他の構成は、実施の形態1及び2と同様である。
FIG. 12 shows the configuration of the USB host according to the present embodiment. The
ダウンストリームポート群150は、実施の形態1のD+/D−周回型ダウンストリームポート110、実施の形態2のD+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120、CDP130、SDP140を備えている。CDP130は、CDPのハンドシェークを行うCDPハンドシェーク制御回路131を有している。D+/D−周回型ダウンストリームポート110、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120、CDP130、SDP140は、プラグレセプタクル101とUSBホストコントローラ103の間に接続され、ハンドシェーク機能切替制御回路105からの切替信号S4に応じて、切り替え可能となっている。
The
ハンドシェーク機能切替制御回路105は、プラグレセプタクル101及びUSBホストコントローラ103に接続されるダウンストリームポートを切り替える。ハンドシェーク機能切替制御回路105は、USBホストコントローラから入力される状態通知信号S5に基づいて、使用するダウンストリームポートを選択し、選択したダウンストリームポートに切り替えるための切替信号S4を出力する。ハンドシェーク機能切替制御回路105は、プラグレセプタクル101に接続されたUSBデバイス200に応じて、複数のダウンストリームポートの中からUSBデバイス200に接続するダウンストリームポートを選択する選択部であるとも言える。例えば、状態通知信号S5により、ホスト側システム104の電力状態やダウンストリームポートの接続状況、接続されているUSBデバイス200の種類が通知もしくは参照される。なお、ハンドシェーク機能切替制御回路105は、USBホストコントローラ103に含まれていてもよい。
The handshake function switching
USBデバイス200は、これまでのUSB規格の歴史の中で規格が拡張されており、一般的に通信速度によって分類される。USB1.1規格では、最大1.5Mbpsで通信可能なLS(Low−Speed)デバイス、および最大12Mbpsで通信可能なFS(Full−Speed)デバイスについて策定され、USB2.0規格では、USB1.1に最大480Mbpsで通信可能なHS(Hi−Speed)デバイスが追加されている。一般的にマウス、キーボードなどのヒューマンインターフェースデバイスにはLS/FSデバイスが用いられる。プラグレセプタクル101には、LSデバイス、FSデバイス、HSデバイスのいずれかのUSBデバイス200が接続される。
The
次に、図13のフローチャートを用いて、本実施の形態に係るUSBホストのウェイクアップ動作について説明する。このフローチャートは、ホスト側システムが通常状態から省電力状態へ移行する際、ダウンストリームポートに接続されているUSBデバイスの種類を把握し、各々のUSBデバイスに応じたウェイクアップ手段を提供する動作を示す。 Next, the wake-up operation of the USB host according to the present embodiment will be described using the flowchart of FIG. This flowchart shows the operation of grasping the type of USB device connected to the downstream port and providing wake-up means corresponding to each USB device when the host-side system shifts from the normal state to the power saving state. Show.
図13に示すように、まず、ホスト側システム104が通常状態から省電力状態へ遷移する(S101)。通常状態では、ダウンストリームポートは、USB通信可能なポートであるSDP140またはCDP130である。ハンドシェーク機能切替制御回路105は、省電力状態へ遷移したことを、USBホストコントローラ103を介して通知される。
As shown in FIG. 13, first, the host-
次いで、ハンドシェーク機能切替制御回路105は、ダウンストリームポートの接続状態を判断する(S102)。USBホストコントローラ103は、ダウンストリームポートの接続状態を認識しているため、ハンドシェーク機能切替制御回路105は、USBホストコントローラ103からダウンストリームポートに接続中のUSBデバイス200の情報を取得する。例えば、ハンドシェーク機能切替制御回路105は、接続されているUSBデバイス200の転送速度(転送モード)、すなわち、USBデバイス200がLS/FS/HSデバイスのいずれであるかに応じて、ダウンストリームポートを選択する。
Next, the handshake function switching
ホスト側システム104が通常状態の際、ダウンストリームポートにLS/FSデバイスが接続されていれば、ハンドシェーク機能切替制御回路105は、ホスト側システムが省電力状態に遷移しても、USB通信可能なポート(SDP/CDP)から、USB通信不可能な高速充電機能回路(D+/D−周回型、D+/D−固定電圧出力型)へ切り替えない(S103)。また、ダウンストリームポートがOPEN状態(未接続)で、ホスト側システム104が省電力状態に遷移した場合も、同様に、ハンドシェーク機能切替制御回路105は、ダウンストリームポートをUSB通信可能なポート(SDP/CDP)から切り替えない(S103)。
If the LS / FS device is connected to the downstream port when the
S103でダウンストリームポートがSDP140またはCDP130の場合、USBホストコントローラ103は、USBデバイス200の接続が検出されると、ウェイクアップオンコネクトのウェイクアップ要求信号S3をホスト側システム104へ通知し(S104)、USBデバイス200からウェイクアップ要求を受信すると、リモートウェイクアップのウェイクアップ要求信号S3をホスト側システム104へ通知し(S105)、USBデバイス200が切断される(取り外される)と、ウェイクアップオンディスコネクトのウェイクアップ要求信号S3をホスト側システム104へ通知する(S106)。
When the downstream port is SDP140 or CDP130 in S103, the
一方、ホスト側システム104が通常状態の際、ダウンストリームポートにHSデバイスが接続されている場合、ハンドシェーク機能切替制御回路105は、接続されたUSBデバイスが対応している高速充電ポートに切り替える(S108)。また、USBデバイスに該当する高速充電ポートがない場合、もしくはUSBデバイスが高速充電に対応していない場合は、ハンドシェーク機能切替制御回路105は、ダウンストリームポートの切り替えは行わない(S103)。
On the other hand, when an HS device is connected to the downstream port when the host-
ここで、USBデバイス200の接続状況、また接続されたUSBデバイス200の種類の確認は、例えばハンドシェーク機能切替制御回路105もしくはUSBホストコントローラ(ハブコントローラ)103がディスクリプタを参照する事で可能となる。
Here, the connection status of the
S108において、接続されたUSBデバイス200が対応している高速充電専用のダウンストリームポートを判断し切り替える手段の一例について説明する。例えば、ホスト側システム104が省電力状態に遷移した際、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120にまず切り替え、D+の電圧レベルを判定する。D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120で高速充電するUSBデバイス200であれば電圧の変化はなく、D+/D−周回型ダウンストリームポート110に対応しているUSBデバイス200である場合はハンドシェーク信号を出す為、D+の電圧は固定電圧レベルより低くなる。D+/D−固定電圧出力型及びD+/D−周回型に非該当の場合、通常のHSデバイスのD+は3.3VにPull−upされているため、固定電圧レベルより高くなる。ハンドシェーク機能切替制御回路105は、D+の固定電圧レベルに応じて、D+/D−周回型ダウンストリームポート110(S109)、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120(S110)に切り替える。
An example of a unit that determines and switches the high-speed charging dedicated downstream port supported by the
また、直接VBUSの電流値を観測する事で判定する方法も可能である。例えば、通常は500mA以下であり、高速充電時は1.0〜1.5Aまでデバイスが電流を引くため、VBSUの電流値により高速充電対応のデバイスであることを判定可能である。 Further, it is possible to make a determination by directly observing the current value of VBUS. For example, the current is normally 500 mA or less, and the device draws current from 1.0 to 1.5 A during high-speed charging. Therefore, it can be determined that the device is compatible with high-speed charging based on the current value of VBSU.
S109及びS110にて、D+/D−周回型ダウンストリームポート110、D+/D−固定電圧出力型ダウンストリームポート120に切り替えた場合、USB通信が出来ないため、USBデバイス200のDisconnect検出機能をONにし(S111)、実施の形態1及び2と同様に、USBデバイス200の接続状態を検出する。すなわち、パルス出力回路113/123は、検出パルスを定期的に出力し(S112)、トリガ判定回路115/125は、応答パルスに基づいてDisconnectを判定する(S113)。
In S109 and S110, when switching to the D + / D-circular
USBデバイス200が接続されている場合、S112及びS113を繰り返し、USBデバイスが切断された(取り外された)場合、トリガ出力回路114/124は、ウェイクアップトリガ信号S2をUSBホストコントローラ103へ通知し、USBホストコントローラ103は、ウェイクアップオンディスコネクトのウェイクアップ要求信号S3をホスト側システム104へ通知する。
When the
S104〜S106、S114にて、ホスト側システム104がウェイクアップ要求信号S3を受け取ると、省電力状態から通常状態へ復帰する(S107)。
When the host-
本実施の形態の効果を説明する。ダウンストリームポートにUSBデバイスが接続されていない場合は、ホスト側システムが省電力状態になった際、USB通信不可能な高速充電用ダウンストリームポートに切り替えず、USB通信可能なダウンストリームポートのままにしておくことでUSBデバイス接続をトリガとするシステム復帰(Wakeup on Connect)が有効となる。USBデバイスは接続されていないため、そもそも高速充電の必要は無い。 The effect of this embodiment will be described. If no USB device is connected to the downstream port, when the host-side system is in a power saving state, the downstream port is still capable of USB communication without switching to the downstream port for high-speed charging that cannot be used for USB communication. By doing so, system recovery (Wakeup on Connect) triggered by the USB device connection becomes effective. Since the USB device is not connected, there is no need for high-speed charging in the first place.
また、LS/FSデバイスが接続されている場合はマウスやキーボードなどのヒューマンインターフェースデバイスが接続されているとし、ホスト側システムが省電力状態になった際もUSB通信不可能な高速充電用ダウンストリームポートに切り替えず、USB通信可能なダウンストリームポートのままにしておく事でヒューマンインターフェースデバイスによるシステム復帰(Remote Wakeup)が有効となる。LS/FSデバイスで高速充電に対応したデバイスは極めて稀で一般的ではないため、LS/FSデバイス接続時に高速充電用ダウンストリームポートにする必要はない。 In addition, when an LS / FS device is connected, it is assumed that a human interface device such as a mouse or a keyboard is connected, and even when the host-side system is in a power saving state, USB communication is impossible and the downstream for high-speed charging By switching to a downstream port capable of USB communication without switching to a port, system recovery (Remote Wakeup) by a human interface device becomes effective. Since devices that support high-speed charging with LS / FS devices are extremely rare and uncommon, it is not necessary to use a downstream port for high-speed charging when the LS / FS device is connected.
HSデバイスが接続されている場合は、USBデバイスが対応している高速充電用ダウンストリームポートに切り替え、高速充電に未対応のUSBデバイスである場合はUSB通信可能なダウンストリームポートから切り替えない。高速充電用ダウンストリームポートに切り替わると差動データ線D+/D−がUSBホストコントローラから切断されてしまうが、それぞれ高速充電ポートにはUSBデバイスの切断を検出する回路を有することでUSBデバイスの切断検出が可能となる。USBデバイスを切断すると、ダウンストリームポートはデバイス切断を検出し、USBホストコントローラへトリガを通知する事で、USBデバイス切断によるシステム復帰(Wakeup on Disconnect)が有効となる。接続されたHSデバイスが高速充電に未対応だった場合は、USB通信可能なダウンストリームポートから切り替えないため、従来技術の通りデバイス切断時はWakeup on Disconnectが有効となる。 When the HS device is connected, the USB device is switched to the downstream port for high-speed charging, and when the USB device is not compatible with high-speed charging, the USB port is not switched from the downstream port. When switching to the high-speed charging downstream port, the differential data line D + / D- is disconnected from the USB host controller. Each high-speed charging port has a circuit for detecting the disconnection of the USB device, thereby disconnecting the USB device. Detection is possible. When the USB device is disconnected, the downstream port detects the device disconnection and notifies the USB host controller of a trigger, thereby enabling system recovery (Wakeup on Disconnect) by disconnecting the USB device. When the connected HS device does not support high-speed charging, Wakeup on Disconnect is effective when the device is disconnected as in the prior art because switching is not performed from a downstream port capable of USB communication.
以上より、本実施の形態では、常にUSBデバイスによるシステムウェイクアップ機能を有効にしながら高速充電可能なダウンストリームポートを実現できる。 As described above, in this embodiment, it is possible to realize a downstream port capable of high-speed charging while always enabling the system wakeup function by the USB device.
図14に従来技術と本実施の形態とを比較した比較表を示す。特許文献1では、この機能を実現するためには、複雑なハードウエアの構築と情報処理を行う必要がある。また、特許文献1では、接続されたデバイスに対し、給電モードをすべて確認した上、ROMに情報を記憶し、更にその情報に基づいて設定を行うフローを取っており、処理時間が非常に長い。さらに、特許文献1の図5によると、USBウェイクアップ許可設定は有効な給電モードがない場合のみ許可されるフローになっており、USBデバイスに給電するモードにいる場合は通常のUSB通信が出来ずUSBデバイスからシステムのウェイクアップができない。
FIG. 14 shows a comparison table comparing the prior art and the present embodiment. In
非特許文献1のSDPでは、高速充電を行うことができない。非特許文献1のCDPは、アップストリーム側から送られたハンドシェーク信号に対し、自発的に回路を駆動させアップストリーム側へレスポンスを返す必要がある。このため、CDPにはハンドシェーク信号を検出、判断する回路と、レスポンス信号を出力する回路が必要となり、構成が複雑化する。デバイスの充電に限定した用途としては、余剰なハードウエアを実装しなければならない。また、非特許文献1の仕様に準拠したデバイス以外は高速充電する事ができない。
In the SDP of
非特許文献1のDCPなどD+/D−周回型や、非特許文献2のD+/D−固定電圧出力型のダウンストリームポートは、差動データ線のD+/D−がホストコントローラ、もしくはハブコントローラに結線されておらず、接続されたデバイスとのUSB通信ができない。このため、システムのウェイクアップができない。また、非特許文献1または2の仕様に準拠したデバイス以外は高速充電する事ができない。
In the downstream port of D + / D-circular type such as DCP of
このように、現状世の中には様々な高速充電ポートがあるため、そのハンドシェークの手段・方法も様々である。それぞれダウンストリームポートとデバイスがお互い同一の高速充電方法に対応していなければ、デバイスは高速充電できない。また、デバイスベンダが自社ポータブルデバイス向けに開発した高速充電用ダウンストリームポートは、充電用アクセサリ向けに特化しており、簡易的な構成であるために以前のUSB規格の通信が出来ないデメリットがある。そのため、PCなどのホスト側システムに搭載されたUSBダウンストリームポートに、上記高速充電用ダウンストリームポートを適用すると、そのポートではUSB通信が不可能となる。これに対し、本実施の形態では、接続されたUSBデバイスに応じてダウンストリームポートを切り替えるため、どの規格のUSBデバイスであっても高速充電することができ、さらに、USB通信不可能なダウンストリームポートでもUSBデバイスの接続状態を検出し、確実にウェイクアップを行うことができる。 As described above, since there are various high-speed charging ports in the current world, there are various means and methods for handshaking. If the downstream port and the device do not support the same fast charging method, the device cannot be fast charged. In addition, the downstream port for high-speed charging developed by device vendors for its own portable devices is specialized for charging accessories and has a demerit that it cannot communicate with the previous USB standard due to its simple configuration. . Therefore, if the above-described high-speed charging downstream port is applied to a USB downstream port mounted on a host-side system such as a PC, USB communication becomes impossible at that port. On the other hand, in the present embodiment, since the downstream port is switched according to the connected USB device, any standard USB device can be charged at high speed, and further, the downstream incapable of USB communication. Even the port can detect the connection state of the USB device and reliably wake up.
(実施の形態4)
以下、図面を参照して実施の形態4について説明する。本実施の形態は、実施の形態3の複数の機能を単一の半導体装置で実現する例である。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment will be described below with reference to the drawings. The present embodiment is an example in which a plurality of functions of the third embodiment are realized with a single semiconductor device.
図15は、本実施の形態に係るUSBホストの構成を示している。図15では、実施の形態3における、USBホストコントローラ103に、ハンドシェーク機能切替制御回路105、ダウンストリームポート群150を含めて、単一の半導体装置(LSI)に実装している。その他の構成は実施の形態3と同様である。
FIG. 15 shows the configuration of the USB host according to the present embodiment. In FIG. 15, the
このように、単一の半導体装置にUSBホストコントローラ103、ハンドシェーク機能切替制御回路105、ダウンストリームポート群150を実装した場合でも、実施の形態3と同様に、デバイスの種類に応じてダウンストリームポートを切り替えることができるとともに、USB通信不可能なダウンストリームポートでもウェイクアップを行うことができる。
As described above, even when the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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 種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
10 ホスト装置
11 接続コネクタ
12 電源供給部
13 充電用ダウンストリームポート
14 接続状態検出部
15 ウェイクアップ制御部
20 デバイス装置
100 USBホスト
101 プラグレセプタクル
102 VBUS供給回路
103 USBホストコントローラ
104 ホスト側システム
105 ハンドシェーク機能切替制御回路
110 D+/D−周回型ダウンストリームポート
111 ポート部
112 接続状態検出部
113 パルス出力回路
114 トリガ出力回路
115 トリガ判定回路
120 固定電圧出力型ダウンストリームポート
121 ポート部
122 接続状態検出部
123 パルス出力回路
124 トリガ出力回路
125 トリガ判定回路
130 CDP
131 CDPハンドシェーク制御回路
140 SDP
150 ダウンストリームポート群
200 USBデバイス
C1 容量
P1、P11 検出パルス信号
P2、P12 応答パルス信号
R1 短絡抵抗
R11、R12、R21、R22 分圧抵抗
R2、R3 終端抵抗
R31 抵抗
S1 制御信号
S2 ウェイクアップトリガ信号
S3 ウェイクアップ要求信号
S4 切替信号
S5 状態通知信号
SW1a、SW1n、SW2a、SW2b、SW11a、SW11b スイッチ
TR1 ゲート回路
DESCRIPTION OF
131 CDP
150
Claims (20)
前記接続コネクタの電源供給端子を介して前記デバイス装置へ電源を供給する電源供給部と、
前記デバイス装置が前記電源供給部により充電中の場合、前記接続コネクタのデータ端子を介して前記デバイス装置とデータ通信を行わない充電用ダウンストリームポートと、
前記充電用ダウンストリームポートを介して前記デバイス装置の接続状態を検出する接続状態検出部と、
前記検出したデバイス装置の接続状態に応じてウェイクアップ処理を行うウェイクアップ制御部と、
を備えるホスト装置。 A connector for connecting the device device;
A power supply unit for supplying power to the device device via a power supply terminal of the connection connector;
When the device device is being charged by the power supply unit, a charging downstream port that does not perform data communication with the device device via the data terminal of the connection connector;
A connection state detection unit for detecting a connection state of the device device via the downstream port for charging;
A wakeup control unit that performs a wakeup process according to the detected connection state of the device device;
A host device comprising:
前記充電用ダウンストリームポートへ接続テスト信号を出力する出力回路と、
前記接続テスト信号に応じて前記充電用ダウンストリームポートから生成される応答信号に基づいて、前記デバイス装置の接続/切断を判定する判定回路と、を備える、
請求項1に記載のホスト装置。 The connection state detection unit
An output circuit for outputting a connection test signal to the downstream port for charging;
A determination circuit that determines connection / disconnection of the device device based on a response signal generated from the charging downstream port according to the connection test signal.
The host device according to claim 1.
前記判定回路は、前記応答信号として前記検出パルスに応じた応答パルスに基づいて、前記デバイス装置の接続/切断を判定する、
請求項2に記載のホスト装置。 The output circuit outputs a detection pulse as the connection test signal,
The determination circuit determines connection / disconnection of the device device based on a response pulse corresponding to the detection pulse as the response signal;
The host device according to claim 2.
請求項3に記載のホスト装置。 The determination circuit determines connection / disconnection of the device device based on a signal level or signal timing of the response pulse.
The host device according to claim 3.
請求項1に記載のホスト装置。 The charging downstream port is a circular downstream port that short-circuits a positive data terminal and a negative data terminal of the connection connector.
The host device according to claim 1.
前記接続状態検出部は、
前記短絡抵抗の一端へ検出パルスを出力する出力回路と、
前記検出パルスに応じて前記短絡抵抗の他端から出力される応答パルスに基づいて、前記デバイス装置の接続/切断を判定する判定回路と、を備える、
請求項5に記載のホスト装置。 The circular downstream port has a short-circuit resistance that short-circuits a positive data terminal and a negative data terminal of the connector,
The connection state detection unit
An output circuit for outputting a detection pulse to one end of the short-circuit resistor;
A determination circuit that determines connection / disconnection of the device device based on a response pulse output from the other end of the short-circuit resistor in response to the detection pulse,
The host device according to claim 5.
請求項6に記載のホスト装置。 The determination circuit determines connection / disconnection of the device device based on a signal level of the response pulse.
The host device according to claim 6.
請求項1に記載のホスト装置。 The charging downstream port is a fixed voltage output type downstream port that outputs a predetermined fixed voltage to a positive data terminal and a negative data terminal of the connection connector.
The host device according to claim 1.
前記接続コネクタの正側のデータ端子または負側のデータ端子に分圧電圧を出力する分圧抵抗と、
入力信号に応じて前記分圧抵抗を切断する切断回路と、を備え、
前記接続状態検出部は、
前記切断回路へ分圧抵抗を切断する検出パルスを出力する出力回路と、
前記検出パルスに応じて前記分圧抵抗から出力される応答パルスに基づいて、前記デバイス装置の接続/切断を判定する判定回路と、を備える、
請求項8に記載のホスト装置。 The fixed voltage output type downstream port is:
A voltage dividing resistor that outputs a divided voltage to the positive data terminal or the negative data terminal of the connector;
A cutting circuit for cutting the voltage dividing resistor in response to an input signal,
The connection state detection unit
An output circuit for outputting a detection pulse for cutting the voltage dividing resistor to the cutting circuit;
A determination circuit that determines connection / disconnection of the device device based on a response pulse output from the voltage dividing resistor in response to the detection pulse,
The host device according to claim 8.
請求項9に記載のホスト装置。 The determination circuit determines connection / disconnection of the device device based on a signal timing of the response pulse;
The host device according to claim 9.
前記接続コネクタに接続された前記デバイス装置に応じて、前記複数のダウンストリームポートの中から前記デバイス装置に接続するダウンストリームポートを選択する選択部を備える、
請求項1に記載のホスト装置。 A plurality of downstream ports including the charging downstream port;
A selection unit that selects a downstream port to be connected to the device apparatus from the plurality of downstream ports according to the device apparatus connected to the connection connector;
The host device according to claim 1.
請求項11に記載のホスト装置。 The selection unit selects the downstream port based on a transfer rate of the device device.
The host device according to claim 11.
請求項12に記載のホスト装置。 The selection unit selects a downstream port capable of data communication when the device device is a low speed device or a full speed device.
The host device according to claim 12.
請求項12に記載のホスト装置。 When the device device is a high-speed device, the selection unit selects the charging downstream port corresponding to the handshaking method of the device device.
The host device according to claim 12.
前記充電用ダウンストリームポートを介して前記デバイス装置の接続状態を検出し、
前記検出したデバイス装置の接続状態に応じてウェイクアップ処理を行う、
ホスト装置の制御方法。 A connection connector for connecting the device device, a power supply unit for supplying power to the device device via a power supply terminal of the connection connector, and when the device device is being charged by the power supply unit, A control method of a host device comprising: a downstream port for charging that does not perform data communication with the device device via a data terminal,
Detecting a connection state of the device device via the downstream port for charging;
Wake-up processing is performed according to the detected connection state of the device device.
Host device control method.
前記充電用ダウンストリームポートへ接続テスト信号を出力し、
前記接続テスト信号に応じて前記充電用ダウンストリームポートから生成される応答信号に基づいて、前記デバイス装置の接続/切断を判定する、
請求項15に記載のホスト装置の制御方法。 In the detection of the connection state,
Output a connection test signal to the downstream port for charging,
Determining connection / disconnection of the device device based on a response signal generated from the charging downstream port according to the connection test signal;
The host device control method according to claim 15.
前記接続/切断の判定では、前記応答信号として前記検出パルスに応じた応答パルスに基づいて、前記デバイス装置の接続/切断を判定する、
請求項16に記載のホスト装置の制御方法。 In the output of the connection test signal, a detection pulse is output as the connection test signal,
In the connection / disconnection determination, the connection / disconnection of the device device is determined based on a response pulse corresponding to the detection pulse as the response signal.
The host device control method according to claim 16.
請求項17に記載のホスト装置の制御方法。 In the connection / disconnection determination, the connection / disconnection of the device device is determined based on the signal level or signal timing of the response pulse.
The host device control method according to claim 17.
前記接続コネクタに接続された前記デバイス装置に応じて、前記複数のダウンストリームポートの中から前記デバイス装置に接続するダウンストリームポートを選択する、
請求項15に記載のホスト装置の制御方法。 The host device includes a plurality of downstream ports including the charging downstream port,
Selecting a downstream port to be connected to the device apparatus from the plurality of downstream ports according to the device apparatus connected to the connection connector;
The host device control method according to claim 15.
前記充電用ダウンストリームポートを介して前記デバイス装置の接続状態を検出する接続状態検出部と、
前記検出したデバイス装置の接続状態に応じてウェイクアップ処理を行うウェイクアップ制御部と、
を備える半導体装置。 When the device device is being charged, a charging downstream port that does not perform data communication with the device device via a data terminal of a connection connector that connects the device device;
A connection state detection unit for detecting a connection state of the device device via the downstream port for charging;
A wakeup control unit that performs a wakeup process according to the detected connection state of the device device;
A semiconductor device comprising:
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