JPH07507412A - コンピュータと周辺装置との間の再構成可能インターフェイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コンピュータと周辺装置との間の再構成可能インターフェイス技術分野 本発明は、コンピュータシステムに関し、さらに詳細にはコンピュータへの周辺 装置の接続に関する。

背景技術 ］ンピュータの重要な特徴の１つは、種々の付属装置への接続や、かかる装置と の情報の交換及びその装置の制御が可能であることや、その装置による被制御が 可能なことである。付属装置はコンピュータ内にある場合もあるが、大きさや他 の条件によりコンピュータの外部に設ける場合があり、この場合「周辺装置」と 呼ばれる。

携帯用コンピュータを周辺装置にインターフェイスする従来のやり方では、専用 のＰＣＭＣＩＡカードをコンピュータへプラグ接続する。インターフェイスは２ つの部分、即ち、ＰＣＭＣＩＡカードそれ自体払普通「トンゲル（ｄｏｎｇｌｅ ）」と呼ばれる外部アセンブリーに分けられる。ＰＣＭＣＩＡカードは、コンピ ュータを周辺装置にインターフェイスするに必要な電子装置の一部だけでなく、 ＰＣＭＣＩＡカードとトンゲルとの間で通信を行うための中間バスのようなイン ターフェイスの形成に必要なロジックを含む。残りのインターフェイス電子装置 及び中間バスへのインターフェイスはトンゲル内にある。通常、外部アセンブリ ーはケーブルの形状を有し、一端をＰＣＭＣＩＡカードへ、他端を周辺装置へプ ラグ接続できる。ＰＣＭＣＩＡカードと外部アセンブリーケーブルは専用の装置 であり、その設計対象の周辺装置にのみ使用可能である。コンピュータのユーザ ーがそのコンピュータの能力に新しい周辺装置を付加したい場合、Ｐ　ＣＭＣｍ Ａカードと外部アセンブリーケーブルをその周辺装置の他の構造部分及びソフト ウェアと共に購入する。モデムのような例では、専用ＰＣＭＣＩＡカードと外部 アセンブリーケーブルのコストが周辺装置のコスト全体のかなりの部分になるこ とがある。コンピュータのユーザーがコンピュータの能力に別の周辺装置を付加 したい場合、その装置に固有の別の専用ＰＣＭＣＩＡカードと外部アセンブリー ケーブルを購入する。

本願の発明者は、周辺装置をコンピュータ、特に携帯用コンピュータへインター フェイスするよりよい方式に対する要望があることを認識している。かかるイン ターフェイス方式によると、種々の周辺装置のコンピュータへのインターフェイ ス・コストが減少すると共に、周辺装置とコンピュータの電力条件を調整できる 。本発明はこの要望を充足し、さらに関連の利点を提供するものである。

発明の概要 本発明は、コンピュータを周辺装置にインターフェイスするためのインターフェ イス・アーキテクチュア及びその関連装置を提供する。本発明のインターフェイ ス方式によると、コンピュータと種々の周辺装置との間をインターフェイスする コストが減少する。この方式によると、インターフェイス構造を従来の方法に比 して迅速に且つ低コストで開発できるため周辺装置の製造者のためにもなる。

コンピュータと周辺装置との間の電力の隔離が改善されるため、周辺装置からの 電力がコンピュータ内へ流れる可能性が減少する。

本発明によると、周辺装置をコンピュータへインターフェイスするための装置は 、コンピュータに接続可能であり、コンピュータと周辺装置のインターフェイス 回路との間の柔軟に定義された信号に従ってインターフェイス・バスを再構成す るように動作可能な再構成可能インターフェイス回路を構成する第１の手段を有 する。この装置はさらに、第１の手段と周辺装置とに接続可能であり、その装置 に固有な情報を提供して第１の手段の再構成可能インターフェイス回路を再構成 し、周辺装置インターフェイス回路を形成する第２の手段を有する。

さらに詳細には、周辺装置をコンピュータにインターフェイスするための装置は 、再構成可能インターフェイス回路を有するアダプターカードを有し、この再構 成可能インターフェイス回路はアダプターカードがコンピュータに接続されると コンピュータと通信関係に置かれる。アダプターカードをコンピュータに接続す るように構成されたアダプターカード／コンピュータ・コネクタがある。アダプ ターカード／コンピュータ・コネクタの一部はコンピュータ内にあり、アダプタ ーカード／コンピュータ・コネクタの一部はアダプターカード内にある。この装 置はさらに、再構成可能インターフェイス回路の構成情報を含む第１のメモリを 有するスマートケーブルを備えている。第１のメモリは、スマートケーブルがア ダプターカードに接続されると再構成可能インターフェイス回路によりアクセス 可能である。再構成可能インターフェイス回路のためのアダプターカード情報の 構造情報を含む第２のメモリが存在する。第２のメモリは、スマートカードがア ダプターカードに接続されると再構成可能インターフェイス回路によりアクセス 可能である。この装置はさらに、スマートケーブルがアダプターカードに接続さ れ、周辺装置がスマートケーブルに接続されると、再構成可能インターフェイス 回路と周辺装置との間で通信を行う周辺装置インターフェイス回路を有する。

この装置は、スマートケーブルをアダプターカードに接続するよう構成されたス マートケーブル／アダプターカード・コネクタを有する。スマートケーブル／ア ダプターカード・コネクタの一部はアダプターカード内にあり、スマートケーブ ル／アダプターカード・コネクタの一部はスマートケーブル内にある。周辺装置 ／スマートケーブル・コネクタは周辺装置をスマートケーブルに接続するよう構 成されており、周辺装置１／スマートケーブル・コネクタの一部はスマートケー ブル内に、周辺装置／スマートケーブル・コネクタの一一部は周辺装置内にある 。

アダプターカードとスマートケーブルはそれぞれ独自に本発明の別々の特徴部分 を形成する。アダプターカードのハードウェア構造は固定的であるが、その電子 構造は再構成可能である。一方、スマートケーブルは特定の周辺装置に合わせて 構成しである。即ち、インターフェイスの、装置に固有な特徴部分の全てはスマ ートケーブル内にある。

図面の簡単な説明 図１は、コンピュータ／周辺装置・インターフェイスの好ましいアーキテクチュ アの概略図である。

図２は、アダプターカードとスマートケーブルの間の好ましい２３ピンバスコネ クタのピン構成図である。

図３は、コンピュータ／周辺装置・インターフェイスの別の実施例の概略図であ る。

図４は、従来のコンピュータ／周辺装置・インターフェイスの概略図であり、図 ４Ａは第１の周辺装置のためのインターフェイスを、図４Ｂは第２の周辺装置の ためのインターフェイスを示す。

図５は、本発明のコンピュータ／周辺装置・インターフェイスの概略図であり、 図５Ａは第１の周辺装置のためのインターフェイスを、図５Ｂは第２の周辺装置 のためのインターフェイスを示す。

発明を実施するための最適モード 図１は、周辺装置２２をコンピュータ２４にインターフェイスするために用いる 好ましい装置２０をブロック図で示す。この装置２０はコンピュータ２４に接続 するアダプターカード２６と、アダプターカード２６と周辺装置２２とを接続す るスマートケーブル２８とを有する。アダプターカード２６には再構成可能イン ターフェイス回路３０が装着しである。再構成可能インターフェイス回路３０は 再構成可能ＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｍｅｍｏｒｙ 　Ｃａｒｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｉｏｎ）　カード 、インターフェイス・チップまたは回路であるのが好ましく、最も好ましいもの としてプログラム可能ゲートアレイ（Ｐ　Ｇ　Ａ）チップまたは回路がある。か かるＰＧＡチップはＸｉ　１　ｉｎｘのプログラム可能ゲートアレイモデルＸＣ ３０４２として市販されている。簡単に説明すると、ＰＧＡ回路は複数のプログ ラム可能ゲートより成り、命令によりまたはチップの電源投入により、アクセス 可能なメモリ内に記憶させた情報を用いてこれらのゲートの電子回路を自動的に プログラムまたは再構成することができる。実際には、回路３０は、コネクタの 特定ピンの相互接続、インターフェイスの速度決定、コネクタのいずれの信号が 入力、出力等として作用するかの決定また他のプログラム可能な機能の特定を行 うスイッチ及び他の装置のプログラム可能アレイとして働く。装置２０の全ての 再構成可能な機能は、再構成可能インターフェイス回路３０が以下に説明する態 様で与えられる特定の構成を用いて実行する。

スマートケーブル２８は、再構成可能インターフェイス回路３ｏを最初に再構成 するための構成情報を含む第１のメモリ３２を装着しである。この構成情報はバ ス・インターフェイスを定義し、アドレスの復号を決定し、アクセス可能なサイ クルの種類を与え、周辺装置インターフェイス回路３６へ接続するためのプロト コルを与え、これらの機能を実行するためのロジックを提供する。メモリ３２は 好ましくはＦＲＯＭ　（プログラム可能リード・オンリー・メモリ）であり、最 も好ましいものとして直列構成のＦＲＯＭがある。Ｘ１ｌｉｎｘの再構成可能イ ンターフェイス回路３０と共に動作可能な直列ＦＲＯＭは、Ｘｉ　ｌ　ｉｎｘの Ｘｃ１７６５、直列構成ＦＲＯＭとして市販されている。再構成可能インターフ ェイス回路３０の電源を投入するか他の方法により命令を与えると、該回路は第 １のメモリ３２にアクセスすることにより、ＰＧＡ回路のゲートに第１のメモリ ３２の内容に従って構成を行わせるための最初の構成情報を得る。

スマートケーブル２８はさらに、周辺装置２２との対話を行うためホストコンピ ュータ２４が用いるカードの情報構造（ＣＩ　Ｓ）に関する情報を含む第２のメ モリ３４を装着しである。装置の種類、アドレスマツピング、割込み能力、任意 のプログラム可能メモリのプログラム方法、またアクセス時間情報のような情報 は、第１のメモリ３２を参照して前に構成された再構成可能なインターフェイス 回路３０のプログラム可能ゲートアレイを介して、第２のメモリ３４がらコンピ ュータ２４へ与えられる。即ち、第２のメモリ３４の情報は、再構成可能インタ ーフェイス回路３０が特定の周辺装置２２に対して正しく構成されるまではコン ピュータ２４へ送られない。

第１のメモリ３２と第２のメモリ３４は同じメモリチップ上に設けてもよいが、 それらの機能は異なる。第１のメモリ３２は再構成可能インターフェイス回路３ ０を最初に構成するか或いは再構成するための情報を含む。その第１のメモリは 、通常、コンピュータ２４と周辺装置２２との間の通信が始まる前に再構成可能 インターフェイス回路３０によりただ１度アクセスされる。第２のメモリ３４は コンピュータ２４が周辺装置２２と通信する際、繰り返しアクセスする情報を含 み、周辺装置と特に関連のある、コンピュータ・メモリの延長部分として働く。

従って、はとんどの場合、第１のメモリ３２よりは第２のメモリ３４への迅速な アクセスが必要とされる。第２のメモリ３４はＡＭＤ　ＡＭ２７Ｃ６４ワンタイ ム・プログラム可能メモリのような並列構成ＦＲＯＭであるのが好ましい。

スマートケーブル２８はさらに、再構成可能インターフェイス回路３ｏと周辺装 置２２との間の通信を行う周辺装置インターフェイス回路３６を有する。周辺装 置インターフェイス回路３６は周辺装ｒ１１２２のための標準型回路またはチッ プである。従って、例えば、その回路３６は、モデムではＲｏｃｋｗｅｌｌの２ ２４ＡＴＦであり、ＬＡＮではＮａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ の５Ｔ−ＮｉＣチップであり、されに５Ｃ３ＩインターフエイスではＡｄａｐｔ ｅＣのＡｌＣ−６２６０である。これらの回路は、種々の標準型周辺装ｒ１１２ ２を駆動するため半導体メーカーによって恒常的に提供されている。かかる周辺 装置インターフェイス回路３６は特定の大刀、出方、タイミング信号及びコンピ ュータ２４へのまたはコンピュータからの他の情報を必要とする。チップ入力／ 出力の性質及び位置と必要なインターフェイス再構成情報は前述した態様で使用 するためメモリ３２．３４に記憶しである。

アダプターカード２６（従って、再構成可能インターフェイス回路３０）は、ア ダプターカード／コンピュータ・コネクタ３８によってコンピュータ２４に接続 する。このコネクタの性質はコンピュータ２４のボート構成により決定される。

本発明の好ましい例では、アダプターカード２６をコンピュータのＰＣＭＣＩＡ ソケットに接続する。現在使われている携帯用コンピュータのＰＣＭＣＩＡソケ ットは通常、６８ピンのコネクタを装備しているため、コネクタ３８は６８ビン コネクタである。コネクタ３８の一部（雄または雌部分）はコンピュータ２４内 にあり、他の部分はアダプターカード２６のコンピュータ２４への迅速な接続及 び切り離しを行うためアダプターカード２６内にある。

スマートケーブル２８（従って、メモリ３２．３４及び周辺装置インターフェイ ス回路３６）はアダプターカード２６（従って、再構成可能インターフェイス回 路３０）にスマートケーブル／アダプターカード・コネクタ４ｏにより接続する 。このコネクタ４０は図２に示すような構成の２３ビンコネクタであるのが好ま しい。３つのピンの位置をガイドピンとして用い、５つのピンはあらかじめ定義 した機能（アース、クロック、データ、電圧、再構成命令）を有し、また残りの ピン（■１０と表示）は再構成可能インターフェイス回路３ｏのプログラムによ り決定された構成に従って完全にプログラム方法能である。これらのプログラム 可能ピンは任意にプログラムされるのではなく、周辺装置インターフェイス回路 ３６の入出力条件に従ってプログラムされる。これらの条件及びピンの割り当て は第１のメモリ３２に記憶され、回路３ｏを最初に再構成するために用いる情報 の一部として働く。従って、それらの機能はインターフェイス装置２ｏが構成さ れる特定の周辺装置により異なるため、一般的な意味ではそれらを特定すること は不可能である。

周辺装置２２は、周辺装置／スマートケーブル・コネクタ４２によりスマートケ ーブル２８（従って周辺装置インターフェイス回路３６）に接続する。このコネ クタは周辺装置が必要とするものであればいかなる種類のものでもよい。前述し たように、その例として、モデムではＲＪ−１１コネクタ、ＬＡＮではＲＪ−４ ５コネクタ、５Ｃ８Ｉインターフエイスでは５ｏビン・セントロニクスコネクタ がある。

装置２０の別の構造を図３に示す。ここでは、構成要素の大部分が図１に示した ものと同一であるため同一の番号を付している。これらの構成要素は以下に述べ るものを除き前述した機能を有する。図３の装置２ｏは第２のメモリ３４として 並列ＣＩＳ　ＰＲＯＭの代わりに遅い直列ＣＩＳ　ＰＲＯＭを用いる。第２のメ モリ３４からコンピュータ２４へ転送されるこの装置に固有な情報に対する遅゛ 　いアクセス時間を補償するため、アダプターカード２６ヘランダム・アクセス ・メモリＲＡＭ４４が付加される。最初の構成時、第２のメモリ３４内の情報が アダプターカード２６のランダム・アクセス・メモリ４４へ転送される。このメ モ１４４は再構成可能インターフェイス回路３ｏによりアクセス可能であり、こ の再構成可能インターフェイス回路は第２のメモリ３４の最初の情報をメモリ４ ４から引き出すように構成されている。コンピュータ２４による第２のメモリ３ ４の情報へのアクセスは第２のメモリ３４が直列であるため遅くなることはない 。

加えて、ＲＡＭ４４の未使用部分を、再構成可能インターフェイス回路３ｏの構 成、コンピュータ２４のプログラムまたは装置ドライバー、及び周辺装置インタ ーフェイス回路３６の機能により決定される他の目的のために用いることができ る。これらの他の用途には、コンピュータ２４と周辺装置インターフェイス回路 ３６の間のＦＩＦＯバッファ、周辺装置インターフェイス回路３６のＤＭＡバッ ファ、またはコンピュータ２４のスクラッチ・パッド・メモリがある。

従来技術の方式と本発明の方式との主要な機能上の相違を図４及び５に示す。

図４は従来技術の方式であり、コンピュータ２４にプラグ接続する装置に固有な ＰＣＭＣＩＡカード５０を示す。（「装置に固有な」とはその構造が特定の種類 の周辺装置とのみ使用可能であり他の周辺装置とでは使用できないことを意味す る。）外部電子アセンブリを有する、装置に固有なケーブル５２（即ちトンゲル ）の一端はカード５０へ他端は周辺装置２２に接続する。図４Ａでは、特定の周 辺装Ｆ１２２が用いられ、この装置に固有なカード５０とケーブル５２が必要と される。図４Ｂに示すように別の周辺装置２２’　を周辺装置２２の代わりに用 いる場合、全く新しい、装置に固有なＰＣＭＣＩＡカード５０′　と、装置に固 有なケーブル５２′　を手に入れて用いる必要がある。

これとは対照的に、図５に示す本発明の方式では、周辺装置２２（図５Ａ）また は周辺装Ｆｈ２２’　（図５Ｂ）のいずれを選択するかには無関係に、単一の共 通（汎用）アダプターカード２６をコンピュータ２４にプラグ接続し、スマート ケーブル２８だけを代える。第１の、装置に固有なスマートケーブル２８を手に 入れて周辺装置２２に用いる（図５Ａ）。そして第２の、装置に固有なスマート ケーブル２８′を手に入れて周辺装置２２′に用いる（図５Ｂ）。

全ての周辺装置に対して汎用アダプターカード２６を用いるため、共通性が増し コストが減少することが明らかである。ユーザーが２以上の周辺装置を有する場 合、１つのアダプターカードだけを購入する必要があるため全体の装置コストが 減少する。従来方式に対する本発明方式の他の関連の利点はそれ程明確ではない が同じように重要である。周辺装置の製造者は新しい製品の製造あるいは製品の 改良を行う度に新しい、装置に固有なカード５０を設計する必要がなくなる。

アダプターカードは物理的に同じものであるが、再構成可能インターフェイス回 路はメモリ３２．３４に異なる情報を提供することによって各周辺装置に対して または設計変更の度に再構成される。メモリにこの情報を与える仕事は、新しい 製品に対してそれぞれ新しい、装置に固有なＰＣＭＣＩＡカード５０を再設計し デバッグを行うよりも簡単でコストが低く迅速な仕事である。かくして、製造者 の商品開発コストが減少し、商品の導入或いは更新のための時間が減少する。

本発明の方式によると、コンピュータの内部回路を周辺装置の内部回路及びその 周辺装置インターフェイス回路からより効果的に隔離できる。場合によっては、 周辺装置とそれらの周辺装置インターフェイス回路は、携帯用コンピュータが過 度なバッテリーの電力消費を伴わずに合理的に給電できる以上の電力を必要とす ることがある。周辺装置及びそのインターフェイス回路を作動させるための電力 は外部電源から供給しなければならない。外部電源の電圧がコンピュータ内の回 路に引き入れられる場合、コンピュータの回路が損傷を受けるかその動作が乱れ る恐れがある。カード５０を６８ビンコネクタによりコンピュータに直接接続す る図４の従来のアーキテクチュアでは、外部電源の電圧レベルがコンピュータの 内部回路に漏洩する可能性がある。しかしながら、本発明の方式によると、スマ ートケーブル／アダプターカード・コネクタ４０と再構成可能インターフェイス 回路３０が外部電源の電圧をコンピュータ２４から効果的に隔離する。

本発明の特定の実施例を例示目的のため詳細に説明したが、本発明の精神及び範 囲から逸脱することなく種々の変形例力句Ｊ能である。従って、本発明は添付の 特許請求の範囲による場合を除いて限定されるべきではない。

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Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．周辺装置をコンピュータにインターフェイスするための装置であって、コン ピュータに接続すると、コンピュータと通信関係となる再構成可能インターフェ イス回路を含むアダプターカードと、アダプターカードをコンピュータに接続す るように構成したアダプターカード／コンピュータ・コネクタであって、一部が コンピュータ内にあり、一部がアダプターカード内にあるアダプターカード／コ ンピュータ・コネクタと、スマートケーブルと、 スマートケーブルをアダプターカードに接続するように構成したスマートケーブ ル／アダプターカード・コネクタであって、一部がアダプターカード内にあり、 一部がスマートケーブル内にあるスマートケーブル／アダプターカード・コネク タと、 周辺装置をスマートケーブルに接続するように構成した周辺装置／スマートケー ブル・コネクタであって、一部がスマートケーブル内にあり、一部が周辺装置内 にある周辺装置／スマートケーブル・コネクタとより成り、スマートケーブルは 、 再構成可能インターフェイス回路の構成情報を含み、スマートケーブルをアダプ ターケーブルに接続すると再構成可能インターフェイス回路によりアクセス可能 である第１のメモリと、 再構成可能インターフェイス回路のためのアダプターカード情報の構成情報を含 み、スマートケーブルをアダプターカードに接続すると再構成可能インターフェ イス回路によりアクセス可能な第２のメモリとより成ることを特徴とする装置。
2. ２．周辺装置をコンピュータにインターフェイスするための装置であって、アダ プターカードは、 アダプターカードをコンピュータに接続するとコンピュータと通信関係になる再 構成可能インターフェイス回路と、 アダプターカードをコンピュータに接続するように構成したアダプターカード／ コンピュータ・コネクタの一部と、 スマートケーブルをアダプターカードに接続するように構成したスマートケーブ ル／アダプターカード・コネクタの一部とより成ることを特徴とする装置。
3. ３．再構成可能インターフェイス回路は再構成可能ＰＣＭＣＩＡインターフェイ スチップである特許請求の範囲第１項または第２項の装置。
4. ４．再構成可能インターフェイス回路はプログラム可能ゲートアレーである特許 請求の範囲第１項または２項の装置。
5. ５．アダプターカードはさらに、再構成可能インターフェイス回路によりアクセ ス可能なメモリを有する特許請求の範囲第１項または第２項の装置。
6. ６．アダプターカード／コンピュータ・コネクタが６８ピンコネクタである特許 請求の範囲第１項または第２項の装置。
7. ７．周辺装置をコンピュータにインターフェイスするための装置であって、スマ ートケーブルは、 再構成可能インターフェイス回路のための構成情報を含み、スマートケーブルを 外部の再構成可能インターフェイス回路に接続するとその外部の再構成可能イン ターフェイス回路によりアクセス可能な第１のメモリと、外部の再構成可能イン ターフェイス回路のためのアダプターカード情報の構成情報を含み、スマートケ ーブルを外部の再構成可能インターフェイス回路に接続すると再構成可能インタ ーフェイス回路によりアクセス可能な第２のメモリと、スマートケーブルを再構 成可能インターフェイス回路に接続し、周辺装置をスマートケーブルに接続する と再構成可能インターフェイス回路と通信する周辺装置インターフェイス回路と 、 スマートケーブルを再構成可能インターフェイス回路があるアダプターカードに 接続するように構成したスマートケーブル／アダプターカード・コネクタの一部 と、 周辺装置をスマートケーブルに接続するように構成した周辺装置／スマートケー ブル・コネクタの一部とより成る装置。
8. ８．第１のメモリは直列構成メモリである特許請求の範囲第１項または７項の装 置。
9. ９．第２のメモリは直列構成のメモリである特許請求の範囲第１項または７項の 装置。
10. １０．スマートケーブル／アダプターカード・コネクタは２３ピンコネクタであ る特許請求の範囲第１項または７項の装置。