KR102332392B1 - Usb 허브들을 이용한 자동차 시스템들로의 유연한 모바일 디바이스 접속성 - Google Patents

Usb 허브들을 이용한 자동차 시스템들로의 유연한 모바일 디바이스 접속성 Download PDF

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Abstract

모바일 디바이스들이 USB 호스트들의 역할을 하도록 구성되는지 또는 USB 디바이스들의 역할을 하도록 구성되는지와는 무관하게, 차량의 내장형 USB 호스트가 USB 허브(412)를 통해 다수의 모바일 디바이스에 접속할 수 있게 하도록 구성되는 USB 허브 모듈(410)이 개시된다. 바람직하게, 모듈(410)은 헤드 유닛(310)에 대해 추가적인 케이블링 또는 하드웨어 변경들이 요구되지 않도록 구성된다. 모듈(410)은 내장형 USB 호스트, USB 허브(412) 및 적어도 하나의 소비자 액세스가능한 USB 포트(422) 사이에서 이용될 수 있다. 소비자 디바이스가 USB 호스트의 역할을 하고 있는 경우, 소비자 디바이스와 차량의 내장형 USB 호스트 사이의 신호들은 USB 브리지(514)를 통해 프로세싱되며, 이에 의해 소비자 디바이스가 내장형 USB 호스트와 호환가능하게 한다. 모듈(410)은 또한 모듈(410)로부터 제1 소비자 디바이스로 전기 전력을 제공하는 전력 공급 회로(910)를 포함한다. 바람직하게, 전력 공급 회로(910)는 조절가능한 전압 전력 공급부들(938)을 포함한다.

Description

USB 허브들을 이용한 자동차 시스템들로의 유연한 모바일 디바이스 접속성{FLEXIBLE MOBILE DEVICE CONNECTIVITY TO AUTOMOTIVE SYSTEMS WITH USB HUBS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 9월 6일자로 출원된 미국 특허 제15/257,096호의 이익을 주장한다.
발명의 기술 분야
본 발명은 일반적으로, 예를 들어, 모바일 소비자 디바이스들과 차량 전자 시스템들 사이의 USB(Universal Serial Bus) 접속성에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 USB 호스트 또는 USB 디바이스로서 작용하는 소비자 디바이스들이 차량 내의 내장형 USB 허브를 통해 온 더 고(OTG)(On the Go) 능력을 갖지 않는 차량의 내장형 USB 호스트에 접속할 수 있는 것을 제공하도록 구성되는 시스템에 관한 것이다.
역사적으로, 미디어 플레이어, 스마트폰, 태블릿 등과 같은 모바일 소비자 디바이스들은 콘텐츠를 취득하고, 데이터를 교환하고, 디바이스의 내부 배터리를 충전하기 위해, 랩톱 또는 데스크톱 PC들과 같은 다른 디바이스들로의 접속에 의존하였다. 현재 수년 동안, 그것은 각각의 디바이스 상의 USB 포트들을 통해 달성되었다. USB 기술의 사용은, 그것이 흔히 이용가능하고, 최종 사용자에게 친숙하고, 비용 효과적이며, 유비쿼터스(ubiquitous)이기 때문에 이러한 요구들에 적합하다. USB 프로토콜들은 하나의 단부가 USB 호스트 또는 마스터이고 다른 단부가 USB 디바이스 또는 슬레이브인 점-대-점 접속을 요구한다. 이러한 방식으로, 2개의 디바이스 간의 메시지들의 흐름이 관리 및 제어되며, 이에 의해, USB 디바이스는 USB 호스트에 의해 개시된 메시지들에 응답한다. 역사적으로, PC들은 프린터, 메모리 스틱, 모바일 폰 등과 같은 더 단순한 USB 디바이스들에 대한 접속을 위해 USB 호스트 포트들을 제공하였다. USB 호스트는 USB 디바이스보다 소프트웨어 및 하드웨어 요건들에 대한 더 큰 부담을 가지며, 따라서, 그러한 시스템들 내의 USB 호스트로서 PC를 지정하는 것이 이해된다.
USB 접속들을 이용하는 차량 시스템에서, 동일한 개념들이 적용된다. 이러한 시스템들에서, 차량은 통상적으로 USB 호스트이다. USB 호스트 기능은 종종 차량 인포테인먼트 시스템의 컴포넌트 내에, 예컨대 라디오 또는 다른 제어 모듈 내에 내장된다. 통상적으로, 다수의 USB 포트들은 운전자 및 승객들이 자신의 소비자 디바이스들을 접속시키기에 편리한 위치들에서 차량 내에 전략적으로 설계된다. 소비자 디바이스가 포트들 중 하나에 접속되면, 디바이스는 충전하기 시작하고, 차량 인포테인먼트 시스템은 소비자 디바이스 상의 콘텐츠에 액세스할 수 있다. 이는 음악, 비디오 및 디바이스가 제공할 수 있는 다른 서비스들을 스트리밍하는 것과 같은 특징들을 인에이블시키기에 유용하다.
이러한 시스템은 USB 포트들 각각이 USB 데이터 흐름에 적합한 방식으로 차량의 USB 호스트에 물리적으로 접속될 것을 요구한다. 이는 차량 내에 내장되며, 포트들 각각을 USB 호스트에 접속시키는 전기적 케이블링을 통해 달성된다. 차량 내에 많은 USB 포트들이 존재할 수 있고, 각각의 포트가 포트를 USB 호스트에 접속시키기 위한 케이블을 요구하기 때문에, 차량의 비용 및 무게를 최소화할 수 있을 때 케이블링을 공유하는 것이 바람직하다. 이는 USB 허브들의 사용을 통해 달성된다. USB 허브들은 USB 호스트와 USB 허브 사이의 단일 케이블을 통해 단일 USB 호스트가 다수의 USB 디바이스에 접속하는 것을 허용한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 단일 USB 허브는 하나의 USB 호스트를 몇몇 USB 디바이스에 접속시킬 수 있다. 구체적으로, 도 1은 복수의 USB 포트(112)를 갖는 자체-전력공급형(self-powered) USB 허브 모듈(110)이 복수의 USB 디바이스에 복수의 소비자-대향 USB 포트(114)를 통해 접속하는 시스템을 예시하는 반면, 도 2는 자체-전력공급형 USB 허브 모듈(210)이 복수의 소비자-대향 USB 포트(214)와 통신하는 복수의 USB 포트(212)뿐만 아니라, 소비자-대향 SD 카드 커넥터(218)에 접속되는 SD(Secure Digital) 카드 판독기(216)를 제공하는 시스템을 예시한다. 전력 관리(116, 220)와 같은 도 1 및 도 2의 다른 부분들은 산업 표준형이며, 도 1 및 도 2를 볼 때 자명하다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 USB 허브는 USB 허브들이 다른 USB 허브들에 접속하도록 계층화(tiered)될 수 있다. 구체적으로, 도 3은 중앙 차량 마이크로컨트롤러(310)(또한 헤드 유닛(310)이라고 지칭됨)를 포함하는 차량 시스템 아키텍처를 예시한다. 헤드 유닛(310)에는 디스플레이들(312), 오디오, 또는 엔터테인먼트 시스템(314) 및 드라이버 제어들(316)과 같은 컴포넌트들 또는 시스템들이 접속된다. 헤드 유닛(310)은 모든 기능을 포함하는 단일 모듈로서 설계되거나 또는 다양한 기능이 개별 모듈들에 의해 관리되도록 분산될 수 있다. 헤드 유닛(310)은 차량 전반에 걸쳐 분산된 하나 이상의 다운스트림 USB 허브(320A 내지 320D)에 통상적으로 접속되는 루트 USB 허브(318)를 포함한다. 각각의 USB 허브(320)는 복수의 다운스트림 포트(322)(이들 중 적어도 하나는 SD 판독기(324) 또는 USB 오디오 디바이스(도시되지 않음)일 수 있음)를 갖고, 이에 의해, 차량 내의 각각의 USB 포트(320A 내지 320D)가 USB 호스트(318) 또는 헤드 유닛(310)에 대한 접속을 갖는 것을 효과적으로 제공한다. 도 3에서, 예를 들어, 루트 허브는 라디오 내에 내장되고, 네 개(4)의 자체-전력공급형 USB 허브들(320A 내지 320D)에 접속되는데, 하나는 차량의 중앙 콘솔(320A)에 있고, 하나는 차량의 중앙 스택(320B)에 있고, 두 개는 차량의 뒷좌석들(320C, 320D)에 있다.
최근, 스마트폰과 같은 모바일 디바이스들이 인기를 얻고 있다. 이는, 부분적으로는, 이들의 독립형 컴퓨팅 디바이스들로서의 유용성으로 인한 것이다. 소비자 전자 기술의 진보 및 모바일 네트워크들의 속도의 증가와 더불어, 이러한 디바이스들은 더 이상, 콘텐츠에 액세스하기 위해 PC들에 접속하는 것에 의존하지 않는다. 이러한 스마트 모바일 디바이스들은 현재, 오직 PC들이 과거 수년간 가졌던 것과 동일한 하드웨어 자원들, 접속성 및 소프트웨어 운영 체제들 중 다수를 가지고 있다. 데스크톱 PC들을 이용한 경우에서와 같이, 이들의 사용의 용이성을 보조하기 위한 이러한 모바일 디바이스들을 위한 액세서리들이 이용가능해졌다. 이러한 액세서리들은 키보드, 마우스, 디스플레이, 터치스크린, 오디오 시스템 및 다른 인터페이스 디바이스들과 같은 디바이스들을 포함한다. 이러한 액세서리들은 흔히 USB 접속을 통해 접속한다. 소비자 전자 시장에서 설정된 관례에 의해, 이러한 액세서리들은 통상적으로 저비용이며, 오직 USB 디바이스로서만의 역할을 하도록 USB 능력에서 제한된다. 이들을 스마트폰에 접속시키기 위해, 스마트폰은 USB 호스트이어야 한다. 따라서, 선도적인 모바일 디바이스 제조자들 및 시스템 설계자들은 USB 호스트 및 USB 디바이스 역할들 모두를 지원하도록 자신의 모바일 디바이스 제품들(즉 스마트폰, 태블릿 등)을 설계하기 시작했다. 다시 말해, 폰은 그것이 USB 디바이스일 필요가 있을 때 USB 디바이스로서, 또는 그것이 USB 호스트일 필요가 있을 때 USB 호스트로서 기능할 수 있도록 그 자신을 구성할 수 있다. 최근, 시스템 레벨 설계 구상은 스마트폰을 USB 호스트로서, 그리고 그것에 접속하는 임의의 디바이스를 USB 디바이스로서 보는 쪽으로 이동하였다. 다시, 이는, 이것이 정확히 오늘날 랩톱들과 PC들이 작동하는 방법이기 때문에 놀랍지는 않다. 이러한 트렌드를 미래로 확장하면, 스마트폰이 주로 USB 호스트로서의 역할을 할 것이며, USB 디바이스로서는 거의 역할을 하지 않거나 전혀 역할을 하지 않을 것이라는 점이 예측될 수 있다. 이는 자동차 시스템들에 대해 일부 문제점들을 제시한다.
이전에 설명된 바와 같이, 자동차 시스템들은 USB 호스트를 가지며, USB 디바이스들이 그것에 접속할 것을 요구한다. 폰이 USB 호스트로서의 역할을 하는 경우, USB 관례에 의해 2개의 USB 호스트들이 직접 서로 접속할 수 없기 때문에, 시스템이 기능하지 않을 것이다. 자동차 제조자들은 스마트폰과의 호환성을 원하며, 따라서, 이러한 변화하는 기술에 적응하도록 자극받을 것이다. 따라서, 차량이 USB 호스트(메모리 스틱, 썸 드라이브 등과 같은 USB 디바이스들에 접속할 필요가 있을 때) 또는 USB 디바이스(USB 디바이스보다는 USB 호스트일 것을 요구하는 스마트폰과 같은 USB 호스트들에 접속할 필요가 있을 때)로서 동작할 수 있도록, 차량 내의 USB 아키텍처의 재설계가 필요하다.
USB 조직은 디바이스들이 USB 호스트 또는 USB 디바이스로서의 역할을 할 필요성을 다루며, 따라서, "듀얼 롤" USB 제어기로 간주될 수 있는 표준을 추가한다. 그것은 USB 명명법에서 "온 더 고(On The Go)" 또는 줄여서 "OTG"라고 지칭된다. OTG 표준을 만족하는 임의의 디바이스는 USB 호스트 또는 USB 디바이스로서 역할을 할 수 있으며, 역할들을 동적으로 변경할 수 있다. 따라서, 모든 사용 경우를 지원하도록 차량 USB 아키텍처를 수정하는 한 가지 가능한 접근법은 차량의 USB 호스트를 USB OTG로 업그레이드하는 것이다. 이러한 해법은 이슈를 해결하지만 일부 단점들을 가진다. 첫째, USB 허브들이 OTG를 지원하지 않으며, 시스템에서 더 이상 사용될 수 없다. OTG를 지원하는 각각의 소비자 액세스가능한 USB 포트는 헤드 유닛 내의 전용 OTG 제어기에 대한 전용 와이어 링크를 가져야 하며, 따라서 USB 허브들의 사용과 연관된 와이어링 절감을 무효화한다. 그 결과, 몇몇 고가의 케이블이 차량의 전기 시스템에 추가될 필요가 있을 수 있다. 둘째, 차량의 사용자 액세스가능한 USB 포트들 각각에 접속하기 위해 헤드 유닛 내에서 이용가능한 충분한 OTG 제어기들이 존재하지 않을 수 있다. 이는 이후, 차량 설계자가, OTG 기능을 지원하기 위한 차량 내의 많은 USB 포트들 중 제한된 개수의 USB 포트들을 선택하여, 이들에 대해 전용 USB 케이블들을 운영(run)하도록 강요한다. 특정 소비자 포트들만이 요구되는 기능성을 지원하기 때문에, 이는 사용자 혼란 및 불만족을 초래할 수 있다. 또한, OTG를 지원하는 포트들은 OTG를 지원하지 않는 다른 물리적으로 동일한 포트들과 공동 위치될 수 있다. 사용자가 잘못된 포트를 선택하는 경우, USB 호스트 모드를 요구하는, 소비자 디바이스로부터 이들이 실행하기를 원하는 애플리케이션들이 작동하지 않을 것이다.
또다른 가능한 해법은 커스텀 USB 허브들을 구현하는 것이며, 여기서 USB 허브는 그렇게 하도록 명령받을 때 자신의 업스트림 포트를 자신의 다운스트림 포트들 중 하나와 동적으로 스와핑할 수 있다. 이러한 개념으로 구축된 시스템 해법들은 헤드 유닛 내에 OTG 제어기들을 여전히 요구하지만, 차 안에 추가적인 와이어들이 설치될 필요가 없다는 사실에서 유리하다. USB OTG 호스트와 USB 허브 사이의 기존의 USB 케이블은 헤드 유닛 내의 USB OTG 제어기와 USB 호스트(예컨대, 스마트폰) 내의 소비자 디바이스 사이의 필요한 USB 통신들을 용이하게 할 수 있다. 그러나 이러한 해법 역시 일부 단점들을 가진다. 예를 들어, USB 허브가 자신의 업스트림 포트를 다운스트림 포트와 스와핑하도록 명령받을 때, USB 허브들의 모든 다른 다운스트림 포트들은 헤드 유닛과의 이들의 데이터 접속을 유실한다. 이 모드에 있는 동안, USB 허브의 다른 다운스트림 포트들에 대한 헤드 유닛 액세스가 중단된다. 이는 허브의 다른 다운스트림 포트들에 지속적으로 액세스하여 기능할 필요가 있을 수 있는 내비게이션 또는 오디오 재생과 같은 특정한 차량 시스템 기능들의 사용을 막을 수 있다. 또한, 그것은 헤드 유닛이 허브 업스트림/다운스트림 포트 구성을 제어하기 위한 시그널링 경로 및 이용가능한 USB OTG 포트를 가질 것을 요구한다.
배경기술 부분에서 논의된 발명 대상은 단순히 배경기술 부분에서 그에 대한 언급의 결과로서 종래의 기술인 것으로 추측되어서는 안된다. 유사하게, 배경기술 부분에서 언급된 문제점 또는 배경기술 부분의 발명 대상과 관련된 문제점은 종래의 기술에서 이전에 인지되었다고 추측되어서는 안된다. 배경기술 부분에서 발명 대상은 단순히 그들 자체가 발명들일 수 있는 상이한 접근법들을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따르면, USB(universal serial bus) 허브 모듈이 제공된다. USB 허브 모듈은 USB 호스트와 상호접속되도록 구성된 업스트림 USB 포트와 복수의 USB가 인에이블된 소비자 디바이스들에 상호접속되도록 구성된 복수의 다운스트림 USB 포트들을 포함한다. USB 허브 모듈은 또한 업스트림 USB 포트 및 복수의 다운스트림 USB 포트들과 상호접속되는 USB 허브를 포함한다. USB 허브는 업스트림 USB 포트에서 각각의 다운스트림 USB 포트로 데이터를 브로드캐스트하고, 각각의 다운스트림 USB 포트에서 업스트림 USB 포트로 데이터를 송신하도록 구성된다. USB 허브 모듈은 업스트림 USB 포트에 USB 호스트를 접속하도록 구성된 USB 허브와 상호접속된 USB 브리지와 USB 브리지, USB 허브, 및 복수의 다운스트림 USB 포트들에 상호접속된 USB 라우팅 스위치를 추가로 포함한다. USB 라우팅 스위치는 제1 다운스트림 USB 포트에 접속된 소비자 디바이스가 USB 호스트인 경우에 USB 브리지를 통해 복수의 다운스트림 USB 포트의 제1 다운스트림 USB 포트를 업스트림 USB 포트에 접속하도록 구성된다. USB 라우팅 스위치는 업스트림 USB 포트와 양방향 통신을 시작하도록 추가로 구성된다. USB 라우팅 스위치는 제1 다운스트림 USB 포트에 접속된 소비자 디바이스가 업스트림 USB 포트로부터의 통신에 단지 응답하도록 구성될 경우에, 제1 다운스트림 USB 포트를 바로 USB 허브에 접속하도록 구성되고, 이에 의해 소비자 디바이스가 업스트림 USB 포트에 접속된 디바이스와 호환가능하게 된다.
USB 라우팅 스위치는 제1 다운스트림 USB 포트에 접속된 제1 소비자 디바이스가 USB 호스트로서 동작하고 있는 경우에 USB 브리지를 통해 제1 다운스트림 USB 포트를 USB 허브에 접속하도록 구성될 수 있다. USB 라우팅 스위치는 제2 다운스트림 USB 포트에 접속된 제2 소비자 디바이스가 USB 디바이스로서 동작하고 있는 경우에 복수의 다운스트림 USB 포트 중 제2 다운스트림 USB 포트를 바로 USB 허브에 동시에 접속하도록 구성되고, 이에 의해 제1 및 제2 소비자 디바이스들이 업스트림 USB 포트와 동시에 통신하도록 호환가능하게 된다.
USB 허브 모듈은 제1 다운스트림 USB 포트에 접속된 소비자 디바이스가 USB 호스트로서 동작하도록 구성되는지 또는 USB 디바이스로서 동작하도록 구성되는지를 인지하고 그에 따라 USB 라우팅 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
USB 허브 모듈은 USB 디바이스 모드와 USB 호스트 모드 사이에서 복수의 다운스트림 USB의 동작을 동적으로 스위칭하도록 구성될 수 있다.
USB 라우팅 스위치는 복수의 다운스트림 USB 포트에서 각각의 다운스트림 USB 포트에 부착된 소비자 디바이스가 USB 호스트로서 동작하도록 구성되는지 또는 USB 디바이스로서 동작하도록 구성되는지에 기초하여 소비자 디바이스를 USB 브리지 또는 USB 허브 중 하나에 접속하도록 구성될 수 있다.
USB 라우팅 스위치는 복수의 USB 아날로그 다중화 스위치들을 포함할 수 있다. USB 라우팅 스위치는 디지털 라우팅 로직을 포함할 수 있다.
USB 브리지는 USB 라우팅 스위치를 제어하도록 구성될 수 있고, 브리지 제어기뿐만 아니라 엔드포인트 버퍼들도 포함할 수 있다. 엔드포인트 버퍼들은 인포테인먼트 시스템과 소비자 디바이스 사이에서 USB 데이터 접속 파이프를 지원하도록 구성될 수 있다.
USB 허브 모듈은 USB 허브 모듈에서 제1 다운스트림 USB 포트에 접속되는 제1 소비자 디바이스로 전기 전력 전달을 협상하기 위한 데이터 핸드셰이킹을 제공하도록 구성되는 로직 회로를 추가로 포함할 수 있다. USB 허브 모듈은 또한 USB 허브 모듈에서 제1 소비자 디바이스로 전기 전력을 제공하도록 구성된 전력 공급 회로를 포함할 수 있다. 로직 회로는 통신 제어 스택을 포함할 수 있다. 전력 공급 회로는 조절가능한 전압 전력 공급부들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 집적 회로(IC)가 제공된다. 집적 회로는 업스트림 USB 포트 및 복수의 다운스트림 USB 포트에 상호접속되도록 구성되는 USB 허브를 포함한다. USB 허브는 업스트림 USB 포트에서 각각의 다운스트림 USB 포트로 데이터를 브로드캐스트하고 각각의 다운스트림 USB 포트에서 업스트림 USB 포트로 데이터를 송신하도록 구성된다. IC는 또한 USB 허브에 상호접속된 USB 브리지를 포함하고 업스트림 USB 포트를 USB 호스트와, USB 브리지, USB 허브, 및 복수의 다운스트림 USB 포트에 상호접속된 USB 라우팅 스위치에 접속하도록 구성된다. USB 라우팅 스위치는 복수의 다운스트림 USB 포트들 중 제1 다운스트림 USB 포트에 접속된 소비자 디바이스가 USB 호스트일 경우에 USB 브리지를 통해 제1 다운스트림 USB 포트를 업스트림 USB 포트에 접속하도록 구성된다. USB 라우팅 스위치는 업스트림 USB 포트와 양방향 통신을 시작하도록 추가로 구성된다. USB 라우팅 스위치는 제1 다운스트림 USB 포트에 접속된 소비자 디바이스가 업스트림 USB 포트로부터의 통신에 단지 응답하도록 구성되는 경우에, 제1 다운스트림 USB 포트를 USB 허브에 직접 접속하도록 구성되고, 이에 의해 소비자 디바이스가 업스트림 USB 포트에 접속된 디바이스와 호환가능하게 된다.
USB 라우팅 스위치는 제1 다운스트림 USB 포트에 접속된 제1 소비자 디바이스가 USB 호스트로서 동작하고 있는 경우에 USB 브리지를 통해 제1 다운스트림 USB 포트를 USB 허브에 접속하도록 구성될 수 있다. 이 경우에, USB 라우팅 스위치는 복수의 다운스트림 USB 포트 중 제2 다운스트림 USB 포트에 접속된 제2 소비자 디바이스가 USB 디바이스로서 동작하고 있는 경우에 제2 다운스트림 USB 포트를 바로 USB 허브에 동시에 접속하도록 구성되고, 이에 의해 제1 및 제2 소비자 디바이스들이 업스트림 USB 포트와 동시에 통신하도록 호환가능하게 된다.
USB 라우팅 스위치는 복수의 다운스트림 USB 포트에서 각각의 다운스트림 USB 포트에 부착된 소비자 디바이스가 USB 호스트로서 동작하도록 구성되는지 또는 USB 디바이스로서 동작하도록 구성되는지에 기초하여 소비자 디바이스를 USB 브리지 또는 USB 허브 중 하나에 접속하도록 구성될 수 있다. USB 브리지는 USB 라우팅 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
IC는 USB 허브 모듈에서 제1 다운스트림 USB 포트에 접속된 제1 소비자 디바이스로의 전기 전력 전달을 협상하기 위한 데이터 핸드셰이킹을 제공하도록 구성되는 로직 회로를 추가로 포함할 수 있다. 로직 회로는 통신 제어 스택을 포함할 수 있다.
또다른 실시예들이 전적으로 가능하며, 그 중 일부가 본 명세서에 설명되고 예시된다. 예를 들어, 개념은 USB HID 및 USB 오디오와 같은 추가적인 내장된 USB 디바이스 기능들을 포함하도록 확장될 수 있다. 또한, 각각의 다운스트림 포트가 접속된 디바이스에 대한 USB 호스트 모드를 지원하기 위한 브리지 및 USB 디바이스 모드를 지원하기 위한 USB 허브로의 직접 접속을 갖는다면, USB 허브 모듈의 모든 소비자 대향 USB 포트들은 듀얼 롤 USB 능력을 에뮬레이트하거나 다른 방식으로 지원할 수 있다는 것이 또한 예상된다. 모든 경우, USB 프로토콜들 및 아키텍처들에 대한 순응성이 바람직하게 유지된다.
본 발명의 구조 및 동작의 조직 및 방식은, 발명의 추가 목적들 및 장점들과 함께, 동일한 참조 번호들이 동일한 엘리먼트들을 식별하는 첨부 도면들과 관련하여 취해지는 다음의 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 다중 포트 자체-전력공급형 USB 허브가 단일 USB 호스트를 복수의 USB 포트들에 접속시키도록 기능하는 시스템을 예시한다.
도 2는 자체-전력공급형 USB 허브가 복수의 USB 포트들 뿐만 아니라 SD 카드 리더기를 제공하는 시스템을 예시한다.
도 3은 USB 허브들이 다른 USB 허브들을 피드하도록, 다수의 USB 허브들이 함께 접속되거나 계층화되는 차량 인포테인먼트 시스템 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라, USB 허브, USB 브리지 및 스위칭 디바이스가 개별 컴포넌트들로서 제공되는 시스템을 예시한다.
도 5는 본 발명의 대안적인 실시예에 따라, USB 라우팅/스위칭 로직 및 USB 브리지가 조합 USB 허브/브리지 집적 회로(IC)에서 USB 허브와 집적되는 시스템을 예시한다.
도 6은 도 5에 도시된 조합 USB 허브/브리지 IC의 상이한 컴포넌트들을 예시한다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 USB 브리지의 하나의 가능한 엔드포인트 구성을 예시한다.
도 8은 헤드 유닛 소프트웨어 아키텍처의 구현 예를 예시한다.
도 9는 USB 허브 전력 모듈의 예를 예시한다.
도 10은 USB 허브 전력 모듈의 다른 예를 예시한다.
본 발명이 상이한 형태들로 실시예들을 허용할 수 있지만, 도면에 도시되고 본 명세서에서 상세하게 설명될 구체적인 실시예들이 존재하며, 본 개시내용이 발명의 원리의 예시로서 간주되어야 하며 발명을 예시된 것에 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 이해된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따르는 시스템을 예시한다. 시스템은 차량의 내장된 USB 호스트가 또한 USB 호스트 또는 USB 디바이스로서 동작하도록 구성되는 소비자 디바이스들과 효과적으로 호환가능하게 하도록 구성된다. 시스템은 개별 디바이스들로서 구현되는 USB 허브(412), USB 브리지(414), 및 스위칭 디바이스(416)를 갖는 자체-전력공급형 USB 허브 모듈(410)의 형태이다. USB 허브(412)는 바람직하게는 집적 회로(IC)의 형태로 제공되며, 차량 내부 와이어링을 통해, 예컨대, 일 실시예에서, 헤드 유닛과 USB 허브(412) 사이에서 단일 USB 데이터 케이블(420)을 통해, 차량의 내장된 USB 호스트(예컨대, 헤드 유닛(도시되지 않음) 내의 USB 호스트)에 (업스트림 USB 포트(418)를 통해) 접속되도록 구성된다. USB 허브(412)는 또한 복수의 다운스트림 USB 포트들(422)을 포함하며, 그 중 적어도 하나는 USB 브리지(414)(또한 바람직하게는 집적 회로(IC)의 형태로 제공됨)에 접속된다. USB 허브(412)의 적어도 하나의 다운스트림 USB 포트(422)는 스위칭 디바이스(416)(예를 들어, USB 아날로그 멀티플렉싱 스위치들과 같은)에 접속된다. 스위칭 디바이스(416)는 소비자 디바이스로의 접속을 위해 차량 내의 적어도 하나의 USB 포트(422)에 접속되도록 구성된다. USB 브리지(414)는 스위칭 디바이스(416)를 효과적으로 제어하도록 구성되지만, 다른 제어 메커니즘들도 예상된다. USB 허브 모듈(410)은, 적어도 하나의 USB 포트(422)로부터 수신된 신호들이 스위칭 디바이스(416)에 의해 수신되고 스위칭 디바이스(416)가 신호들을 USB 브리지(414) 또는 USB 허브(412)에 라우팅하도록 구성된다. 소비자 디바이스가 USB 호스트로서 동작하고 있는 경우, USB 브리지(414)는 다운스트림 USB 포트(422)로부터 USB 패킷들을 프로세싱하고, 이들을 USB 허브(412)에 제공하며, 이에 의해 소비자 디바이스가 차량의 내장된 USB 호스트와 호환가능하게 된다. 소비자 디바이스가 USB 디바이스로서 동작하고 있는 경우, USB 브리지(414)는 스위칭 디바이스(416)가 USB 시그널링을 USB 허브(412)에 직접 제공하여, USB 브리지(414)를 바이패스하도록 스위칭 디바이스(416)를 제어한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시스템은 전력 관리 구조(424)뿐만 아니라, 도 4에 구체적으로 도시되지 않은, 그러나 존재하는 것으로 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 가정될 일부 다른 종래의 구조를 포함한다.
사용 시, 헤드 유닛은 USB 브리지 하드웨어 또는 임의의 다른 편리한 제어 수단을 통해 스위칭 디바이스(416)를 제어한다. 헤드 유닛 소프트웨어 애플리케이션은, 폰이 USB 호스트 모드에 있도록 요청하고, 명령하거나, 또는 그렇지 않은 경우 이를 알고, 폰이 USB 브리지(414)에 부착되는 구체적인 USB 포트의 라우팅을 명령함으로써, 예를 들어, 소비자 USB 포트들 중 어느 하나 상에서 폰을 인에이블시키도록 선택할 수 있다. USB 브리지(414)에 라우팅되면, 폰은 USB 디바이스가 접속되었음을 검출할 것이며, 폰은 표준 USB 열거 시퀀스를 시작할 것이다. 검출 및 열거 프로세스들은 USB 표준들에 의해 정의되며, 본 명세서에 상세히 설명되지 않는다. 그러나, 발명의 동작을 기술할 목적으로, 일반적인 이해가 본 명세서에 제공된다. 열거 프로세스는, 호스트가 USB 디바이스의 능력들 및 기능들을 결정하고 동작을 위해 USB 디바이스를 구성하도록 허용하는, USB 호스트로부터의 USB 디스크립터 요청들 및 USB 디바이스로부터의 USB 디스크립터 응답들의 엄격한 시퀀스에 따른다. 디바이스 디스크립터의 완전한 세트가 알려지면, USB 호스트는 이후 적절한 USB 드라이버(들) 및 애플리케이션들을 로딩하여 USB 디바이스가 제공하는 기능성을 지원할 것이다. 이 발명의 범위 내에서, 폰(USB 호스트)에 의해 이루어진 디스크립터 요청들에 대한 응답들이 브리지에 의해 국부적으로 응답되거나 또는 바람직하게는, 요청들이 USB 브리지(414)를 통해, 자신의 디바이스 드라이버들이 요청을 프로세싱하고 응답을 리턴시키는 헤드 유닛으로 포워딩된다는 것이 예상된다. 디바이스 드라이버로부터의 디스크립터 응답들이 USB 브리지(414)에 전달되고, USB 브리지는 이후 디스크립터 응답들을 폰에 전달한다. 디스크립터 요청을 헤드 유닛 드라이버들에 전달하고 헤드 유닛 드라이버들로부터의 응답들을 소비자 디바이스에 다시 리턴시킴으로써, USB 브리지(414)는 USB 시스템 아키텍처에서 투명한 컴포넌트로서 나타난다. 시스템 능력들은 헤드 유닛에 의해 제어되며, 시스템은, 시스템 설계자가 디스크립터 응답들에 대한 변경들을 요구할 때 USB 브리지 펌웨어 또는 하드웨어에 대한 변경들을 필요로 하지 않고 유연하게 유지된다. 소비자 디바이스가 열거 프로세스를 완료하면, 헤드 유닛의 USB 기능적 능력들이 소비자 디바이스에 알려지고, 소비자 디바이스는 USB 통신을 통해 해당 기능들의 사용을 가능하게 할 수 있다. 이 점에서, 소비자 디바이스 또는 헤드 유닛은 USB 브리지(414)를 통해 차량으로의 그리고 차량으로부터의 데이터 접속, 오디오의 스트리밍, 및 비디오의 스트리밍과 같은 임의의 개수의 지원되는 서비스들을 활성화하기 시작할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예가 제공될 수 있으며, 여기서, 브리지는 OTG 포트로서 역할하도록 구성되며, 따라서, 스위치들 및/또는 라우팅 로직에 대한 필요성을 무효화시킨다. 이 경우, 각각의 다운스트림 포트에 대한 하나의 브리지 기능 블록이 존재할 것이다. 이 실시예는 사실상 도 4에 예시된 예의 더욱 일반화된 경우일 것이다. 도 4는 다운스트림 USB 포트들(422) 중 임의의 하나가 라우팅될 수 있는 단지 하나의 USB 브리지(414)를 도시한다. 단지 하나의 USB 브리지(414)를 이용하여, 한 번에 하나의 다운스트림 USB 포트(422)만이 USB 호스트에 접속될 수 있다. 그러나, USB 허브의 각각의 다운스트림 포트가 전용 USB 브리지를 갖는 경우, 다수의 다운스트림 포트가 동시에 USB 호스트 디바이스들에 대한 접속을 지원할 수 있다. 따라서, 임의의 소비자 포트는 다른 것들과는 무관하게 언제든 USB 호스트 또는 USB 디바이스 모드에 있을 수 있다.
도 5는 USB 허브 모듈(510)의 대안적인 실시예를 예시하며, 스위칭 디바이스(516)는 USB 라우팅 로직을 포함하고 스위칭 디바이스(516) 및 USB 브리지(514) 모두는 조합 USB 허브/브리지 집적 회로(IC)(526) 내에 USB 허브(512)와 함께 집적된다. 이러한 구성은 인쇄 회로 보드 상에 함께 접속된 개별 컴포넌트들과 함께 그것을 구축하는 것에 비해 비용 및 크기의 장점들을 갖는다.
도 6은 도 5에 도시된 USB 허브/브리지 IC(526)의 내부 컴포넌트들을 예시한다. 도시된 바와 같이, 바람직하게는 USB 브리지(614)의 컴포넌트들은 브리지 제어기(628)뿐만 아니라 엔드포인트 버퍼들(630)을 포함한다. 엔드포인트들의 정확한 구성은 사실상 특정한 필요를 위해 선택하는 시스템 설계자가 결정할 일이며, 하나의 가능한 엔드포인트 구성의 구체적인 예가 도 7에 도시되어 있지만, 많은 다른 구성들이 가능하다.
도 7에 도시된 바와 같이, USB 브리지(614)의 엔드포인트들은 호스트 A(헤드 유닛)와 호스트 B(소비자 디바이스) 사이의 벌크 USB 데이터 접속들의 다수의 파이프들을 지원하도록 설계될 수 있다. USB 브리지(614)에서, 디바이스 A의 IN 엔드포인트들은 디바이스 B의 OUT 엔드포인트들에 접속되고, 디바이스 A(732)의 OUT 엔드포인트들은 디바이스 B(734)의 IN 엔드포인트들에 접속된다. USB 브리지(614)의 설계는 엔드포인트들 사이의 데이터 흐름이 직접적이거나 버퍼링될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 직접 접속의 경우, USB 패킷이 호스트 A로부터 디바이스 A OUT 엔드포인트 상에서 수신되면, USB 브리지(614)의 내부 로직은 이용가능한 경우 패킷을 디바이스 B IN 엔드포인트로 이동시킨다. 디바이스 B IN 엔드포인트가 가득찼거나 또는 다른 방식으로 이용가능하지 않은 경우, USB 브리지(614)에서 디바이스 A로 더 많은 패킷들을 송신하기 위한 호스트 A의 후속적인 시도들은, 디바이스 B IN 엔드포인트가 클리어되고 디바이스 A OUT 버퍼의 콘텐츠가 그것에 이동될 때까지 거절될 것이다. 대안적으로, 디바이스 A의 엔드포인트와 디바이스 B의 엔드포인트 사이에서 USB 브리지(614) 내에 로컬 버퍼가 존재할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 A의 OUT 엔드포인트 상에서 수신된 패킷들은, 디바이스 B IN 엔드포인트가 이들을 위해 준비될 때까지 임시 저장을 위해 로컬 메모리 디바이스에 배치된다. 따라서, OUT 엔드포인트들은 버퍼가 가득찰 때까지 호스트로부터 다수의 패킷들을 수신할 수 있다. 마찬가지로, IN 엔드포인트들은 때때로, 버퍼가 빌 때까지 다수의 패킷들을 전송할 수 있다. 이러한 버퍼들은, USB 호스트들 중 하나가 때때로 사용중(busy)이며 다른 USB 호스트와 동일한 레이트로 USB 트랜잭션들을 계속하지 않는 특정 환경들에서 시스템 스루풋 성능을 개선하도록 요구되지는 않지만, 예상된다. 버퍼 구성과는 무관하게, USB 브리지 하드웨어는 각자 디바이스 B 상의 OUT 및 IN 엔드포인트들에 매핑되는 디바이스 A 상의 IN 및 OUT 엔드포인트들을 가지며, 따라서, 2개의 USB 호스트들 사이에서 시스템의 애플리케이션 요건들을 지원하기에 충분한 대역폭을 가지고 USB 트래픽을 전달하는 양방향 브리지를 형성한다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 디바이스 A(732) 및 디바이스 B(734)는 이들의 각자의 USB 호스트들에 접속된 양방향 제어 엔드포인트를 제공한다. 제어 엔드포인트들은 USB 표준마다, 열거 시퀀스 동안 그리고 열거 시퀀스 이후에도 호스트와 디바이스 사이에서 USB 정의형 제어 메시지들을 지원하도록 요구된다. 선택적으로, USB 엔드포인트들은 또한 USB 표준마다, 벤더 특정 메시지들이라 지칭되는, 사용자 정의형 커스텀 디바이스 특정 양상(behavior)을 제어하도록 의도되는 메시지들을 이용하도록 활용될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제어 엔드포인트들은 브리지 제어기(628)에 매핑된다. BC 로직은 하드웨어에서 또는 바람직하게는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 브리지 제어기(628)는 USB 표준 제어 엔드포인트 메시지들뿐만 아니라 USB 브리지(614)의 제어 및 동작에 필수적인 벤더 특정 메시지들을 송신, 수신 및 프로세싱하기 위한 능력을 제공한다. 시스템 시동 시에, 호스트 A는 제어 엔드포인트를 통해 브리지 제어기(628)로부터 디스크립터들을 요청하고 수신한다. 완료되면, 호스트 A는 이후 자신의 소프트웨어 스택에 브리지 드라이버를 로딩하고, 동작을 위해 커스텀 브리지 하드웨어를 구성한다. 호스트 A는 이후 USB 스위치 라우팅 제어와 같은, USB 브리지(614)의 기능들을 제어할 수 있다. 시스템은 이제 USB 브리지(614)의 디바이스 B(734) 상에서 USB 호스트 모드 소비자 디바이스들과의 접속을 수락할 준비가 된다. 이러한 접속이 이루어질 때, 브리지 제어기(628)는 제어 엔드포인트 상의 메시지를 호스트 A에 전송함으로써 호스트 A 내의 브리지 드라이버에 통지할 것이다. 또한, 호스트 B는 USB 브리지(614) 내의 디바이스 B(734)에 제어 엔드포인트 상의 디스크립터 요청들을 전송하기 시작할 것이다. 브리지 제어기(628)는 이러한 요청들을 수신하고, 이들을 호스트 B로부터의 디스크립터 요청들로서 식별하는 정보와 함께 이들을 캡슐화하고, 이들을 제어 엔드포인트를 사용하여 호스트 A 상의 브리지 드라이버에 전달한다. 호스트 A 브리지 드라이버는 이러한 요청들을 수신하고, 이들을 디스크립터 요청들로서 식별하고, 요청들을 호스트 A 시스템 내의 다른 소프트웨어 컴포넌트들에 전달하며, 디스크립터 응답들을 기다린다. 디스크립터 응답들은, 이들이 호스트 B에 포워딩될 디스크립터 응답들임을 지시하도록 브리지 드라이버에 의해 캡슐화된다. 응답은 이후 제어 엔드포인트를 통해 브리지 제어기(628)에 전송된다. 브리지 제어기(628)는 이들을 수신하고, 이들을 디바이스 B에 포워딩되어야 할 디스크립터 응답들로서 식별하고, 이들을 디바이스 B(734)에 대한 제어 엔드포인트 상에 배치한다. 2개의 호스트 사이에서 메시지들을 앞뒤로 수신하고 포워딩하는 이러한 프로세스는 호스트 B와의 열거 프로세스가 완료될 때까지 계속된다. 그 지점으로부터, 2개의 호스트가 IN 및 OUT 엔드포인트들을 사용하여 벌크 엔드포인트들을 통해 애플리케이션 데이터 및 서비스들을 전달하기 시작할 수 있다.
도 8은 USB 허브 모듈(410)과 인터페이싱하는 헤드 유닛(310) 내에 소프트웨어 컴포넌트들을 포함하는 시스템 아키텍처의 한 가지 가능한 구성을 예시한다. 운영 체제 및 소프트웨어 아키텍처가 USB 허브 모듈(410)의 기능들을 지원하도록 구성될 수 있는 다수의 방식들이 존재한다. 도 8에서, USB 허브 모듈(410) 모듈 및 헤드 유닛(310)을 포함하는 전형적인 리눅스 구현예가 도시된다. 시스템 설계는 표준 리눅스 커널 컴포넌트들 및 구성들을 활용하며, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 친숙해야 한다. 헤드 유닛의 USB 호스트 제어기 하드웨어는 호스트 제어기 드라이버에 의해 구동된다. 호스트 제어기 드라이버는 USB 코어에 접속된다. USB 코어는 호스트 제어기 드라이버를 표준 USB 리눅스 디바이스 드라이버들 및 커스텀 브리지 드라이버와 접속시킨다. 브리지 드라이버는 시스템 아키텍처에 따라 사용자 공간 응용 소프트웨어에 또는 USB 가젯 드라이버(USB gadget driver)에 직접 선택적으로 접속하도록 구성된다. 커스텀 브리지 드라이버는 브리지 하드웨어의 기능들을 제어하는 것뿐만 아니라 헤드 유닛(310) 상에서 실행하는 애플리케이션들과 가젯 디바이스 드라이버들 사이에 데이터 경로를 제공하는 듀얼 롤(dual role)을 수행한다. 예시된 아키텍처는 동시에 USB 브리지(414) 및 USB 허브(412)와 연관된 동작 및 데이터 경로들 모두를 다룰 수 있으며, 따라서, USB 디바이스 모드에서 동작하는 소비자 디바이스들과 USB 호스트 모드에서 동작하는 소비자 디바이스들의 동시 동작을 허용한다. 일 실시예에서, USB 허브 모듈(410)은 헤드 유닛(310)과 다수의 소비자 디바이스들 사이의 동시적인 활성 USB 데이터 접속들을 지원하며, 다수의 소비자 디바이스들 중 적어도 하나의 소비자 디바이스는 호스트 모드에 있고, 다른 소비자 디바이스들은 디바이스 모드에 있다. 또다른 실시예에서, USB 허브 모듈(410)은 호스트 모드에 있는 적어도 하나의 디바이스와 함께, 내장된 USB 디바이스 및 소비자 USB 디바이스의 일부 조합과 헤드 유닛(310) 사이의 동시적인 활성 USB 데이터 접속들을 지원한다. 헤드 유닛(310)의 소프트웨어 기능들이 완전한 시스템을 구축하는데 필수적이지만, 그 설계들이 현저하게 달라질 수 있으며, 이 예가 본 발명의 기능성을 활용하기 위한 하나의 방식을 보여주는 수단으로서만 제공된다는 것이 이해된다.
도 9는 USB Implementer's Forum, Inc가 2016년 3월 25일에 발간한 USB Power Delivery Specification Rev. 3.0 v1.0에 설명된 바와 같은 USB 전력 전달 능력을 포함하는 USB 허브 전력 모듈(910)을 예시한다. 이 기술은 다운스트림 포트들에 접속된 소비자 디바이스들에게 더 좋은 충전 능력을 제공하기 위한 USB 허브 전력 모듈(910)에 대한 수단들을 제공한다. USB 허브 전력 모듈(910)은 USB Implementer's Forum, Inc가 2016년 3월 25일에 발간한 USB Type-C Cable and Connector Specification, Revision 1.2에 설명된 바와 같은 USB Type C 표준에 준하는 적어도 하나의 다운스트림 포트 커넥터(936)를 갖는다. 위에 논의된 USB 허브 모듈(410, 510, 또는 610)의 기능들에 더하여, 이 USB 허브 전력 모듈(910)은 조절가능한 전압 전력 공급부들(938), CC1 및 CC2 핀들을 통해 핸드셰이킹을 용이하게 하기 위한 전력 제어 로직 회로들(940), 및 로직 회로들에게 필수적인 통신 제어 스택을 추가로 포함한다. USB Type-C 커넥터 요건들은 핸드셰이킹 기능에 따른 USB Type C 표준에서 정의된 CC1 및 CC2 핀들 상에서 전기 전력 제공부(소스)와 전기 전력 소비부(싱크) 사이의 데이터 송신들을 포함한다. 이 경우에서 소스는 USB 허브 전력 모듈(910)이고 싱크는 다운스트림 포트 커넥터(936)에 접속된 소비자 디바이스(도시되지 않음)이다. CC1 및 CC2 핀들 상에서 핸드셰이킹 기능들을 용이하게 하기 위해서, 별개의 개별 IC 및 수동 컴포넌트들의 형태의 추가적인 로직 회로들이 도 9에 도시된 바와 같이 USB 허브 전력 모듈(910)에 더해질 수 있다. CC1 및 CC2 핀들 상에서 핸드셰이킹 기능들을 용이하게 하고 조절가능한 전압 전력 공급부들(938)을 제어하기 위해서, USB 허브 전력 모듈(910)에 별개의 개별 IC들 및 수동 컴포넌트들의 형태의 추가적인 로직 회로들이 더해질 수 있다. 바람직하게는, 로직 회로들, 통신 스택, 및 물리층 인터페이스 기능들은 USB 허브/브리지 IC(926)에 집적될 것이고, 이에 의해 재료표(bill of material) 비용들 및 제조 비용들이 감소한다.
USB 허브 전력 모듈(1010)의 대안 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 전력 제어 로직 회로들은 USB 허브/브리지 IC(1026)에 추가로 집적되고, 이에 의해 재료표 비용들 및 제조 비용들이 추가로 감소한다.
본 발명이 그의 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그러한 것으로 제한하고자 하는 의도는 없으며, 오히려 이하의 청구범위에서 기술된 범위로만 제한될 것이다. 또한, 제1, 제2, 등의 용어의 사용은 어떠한 중요성의 순서도 나타내지 않고, 오히려 제1, 제2, 등의 용어는 하나의 요소를 다른 요소로부터 구분하기 위해서 사용된 것이다. 또한, 단수형(a, an) 등의 용어의 사용은 수량의 제한을 나타내는 것이 아니라 언급된 항목 중 적어도 하나의 존재를 나타내는 것이다.

Claims (12)

  1. USB(universal serial bus) 허브 모듈(410)로서:
    업스트림 USB 포트(418);
    복수의 다운스트림 USB 포트(422);
    상기 업스트림 USB 포트(418) 및 상기 복수의 다운스트림 USB 포트(422)에 상호접속된 USB 허브(412) - 상기 USB 허브(412)는 상기 업스트림 USB 포트(418)로부터 각각의 다운스트림 USB 포트(422)로 데이터를 브로드캐스트하고 각각의 다운스트림 USB 포트(422)로부터 상기 업스트림 USB 포트(418)로 데이터를 송신하도록 구성됨 - ;
    상기 USB 허브(412)에 상호접속되고 상기 업스트림 USB 포트(418)를 USB 호스트에 접속하도록 구성되는 USB 브리지(414); 및
    상기 USB 브리지(414), 상기 USB 허브(412), 및 상기 복수의 다운스트림 USB 포트(422)에 상호접속되는 USB 라우팅 스위치
    를 포함하며,
    상기 USB 라우팅 스위치는, 상기 복수의 다운스트림 USB 포트(422) 중 제1 다운스트림 USB 포트(422)에 접속된 소비자 디바이스가 상기 USB 호스트이고 상기 업스트림 USB 포트(418)와 양방향 통신을 시작하도록 구성되는 경우에, 상기 USB 브리지(414)를 통해 상기 제1 다운스트림 USB 포트(422)를 상기 업스트림 USB 포트(418)에 접속하도록 구성되고,
    상기 USB 라우팅 스위치는, 상기 제1 다운스트림 USB 포트(422)에 접속된 상기 소비자 디바이스가 상기 업스트림 USB 포트(418)로부터의 통신에만 응답하도록 구성되는 경우에, 상기 제1 다운스트림 USB 포트(422)를 상기 USB 허브(412)에 직접 접속하도록 구성되고, 이에 의해 상기 소비자 디바이스가 상기 업스트림 USB 포트(418)에 접속된 디바이스와 호환가능하게 하고,
    상기 USB 허브 모듈(410)은 상기 USB 허브 모듈(410)로부터 상기 제1 다운스트림 USB 포트(422)에 접속된 제1 소비자 디바이스로의 전기 전력 전달을 협상하기 위한 데이터 핸드셰이킹(data handshaking)을 제공하도록 구성된 로직 회로를 추가로 포함하며,
    상기 USB 허브 모듈(410)은 상기 USB 허브 모듈(410)로부터 상기 제1 소비자 디바이스로 전기 전력을 제공하도록 구성된 전력 공급 회로(910)를 추가로 포함하는 USB 허브 모듈(410).
  2. 제1항에 있어서, 상기 로직 회로는 통신 제어 스택을 포함하는 USB 허브 모듈(410).
  3. 제1항에 있어서, 상기 전력 공급 회로(910)는 조절가능한 전압 전력 공급부들(938)을 포함하는 USB 허브 모듈(410).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 USB 라우팅 스위치는, 상기 제1 다운스트림 USB 포트(422)에 접속된 제1 소비자 디바이스가 상기 USB 호스트의 역할을 하고 있는 경우에, 상기 USB 브리지(414)를 통해 상기 제1 다운스트림 USB 포트(422)를 상기 USB 허브(412)에 접속하도록 구성되고
    상기 USB 라우팅 스위치는, 상기 복수의 다운스트림 USB 포트(422) 중 제2 다운스트림 USB 포트(422)에 접속된 제2 소비자 디바이스가 USB 디바이스의 역할을 하고 있는 경우에, 상기 제2 다운스트림 USB 포트(422)를 상기 USB 허브(412)에 동시에 직접 접속하도록 구성되고, 이에 의해 상기 제1 및 제2 소비자 디바이스들이 상기 업스트림 USB 포트(418)와 동시에 통신하도록 호환가능하게 하는 USB 허브 모듈(410).
  5. 제1항에 있어서, 상기 USB 허브 모듈(410)은 상기 제1 다운스트림 USB 포트(422)에 접속된 상기 소비자 디바이스가 상기 USB 호스트의 역할을 하도록 구성되는지 또는 USB 디바이스의 역할을 하도록 구성되는지를 인지하고, 그에 따라 상기 USB 라우팅 스위치를 제어하도록 구성되는 USB 허브 모듈(410).
  6. 제1항에 있어서, 상기 USB 허브 모듈(410)은 USB 디바이스 모드와 USB 호스트 모드 사이에서 상기 복수의 다운스트림 USB의 동작을 동적으로 스위칭하도록 구성되는 USB 허브 모듈(410).
  7. 제1항에 있어서, 상기 USB 라우팅 스위치는, 상기 복수의 다운스트림 USB 포트(422)에서 각각의 다운스트림 USB 포트(422)에 부착된 상기 소비자 디바이스가 상기 USB 호스트의 역할을 하도록 구성되는지 또는 USB 디바이스의 역할을 하도록 구성되는지에 기초하여, 상기 소비자 디바이스를 상기 USB 브리지(414) 또는 상기 USB 허브(412) 중 하나에 접속하도록 구성되는 USB 허브 모듈(410).
  8. 제1항에 있어서, 상기 USB 라우팅 스위치는 복수의 USB 아날로그 다중화 스위치를 포함하는 USB 허브 모듈(410).
  9. 제1항에 있어서, 상기 USB 브리지(414)는 상기 USB 라우팅 스위치를 제어하도록 구성되는 USB 허브 모듈(410).
  10. 제1항에 있어서, 상기 USB 브리지(414)는 브리지 제어기(628)뿐만 아니라 엔드포인트 버퍼들(630)을 포함하는 USB 허브 모듈(410).
  11. 제10항에 있어서, 상기 엔드포인트 버퍼들(630)은 인포테인먼트 시스템과 상기 소비자 디바이스 사이의 USB 데이터 접속 파이프를 지원하도록 구성되는 USB 허브 모듈(410).
  12. 제1항에 있어서, 상기 USB 라우팅 스위치는 디지털 라우팅 로직을 포함하는 USB 허브 모듈(410).
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