KR20010019356A - 유니버설 시리얼 버스 디바이스에서 정전기 충격에 의한 오동작을 처리 하기위한 방법 및 장치 - Google Patents

유니버설 시리얼 버스 디바이스에서 정전기 충격에 의한 오동작을 처리 하기위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋 상태를 처리하는 범용 직렬 버스(USB : Universal Serial Bus) 디바이스 및 그 처리 방법에 관한 것으로, USB 디바이스는 응용 프로그램을 저장하는 메모리 장치(ROM)와, 상기 메모리 장치에 연결되고, 상기 응용 프로그램의 처리 수순에 대응하여 발생되는 데이터들을 범용 직렬 버스(USB) 호스트와 상호 데이터 전송하는 USB 트랜시버와, 호스트와 USB 트랜시버 사이에 구비되는 멀티플랙서 및 멀티플렉서와 연결되는 범용 입출력 포트를 포함한다. USB 디바이스가 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋 상태가 되면, 멀티플렉서는 범용 입출력 포트와 연결되고, 범용 입출력 포트의 출력을 로우 레벨 상태로 특정 시간 이상 동안 유지하여 USB 디바이스가 분리된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Description

유니버설 시리얼 버스 디바이스에서 정전기 충격에 의한 오동작을 처리 하기위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD PROCESSING MALFUNCTION BY ELECTRO STATIC DISCHARGE IN UNIVERSAL SERIAL BUS DEVICE}
본 발명은 USB 디바이스에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 USB 디바이스에서발생되는 정전기 파괴 현상(ESD : Electro Static Discharge) 충격에 의한 오동작 또는 리셋 상태를 처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 정전기 파괴 현상(ESD) 충격에 의하여 리셋(reset)이 걸리거나 오동작(malfunction)을 수행하는 경우가 발생된다. 이는 반도체 디바이스가 오동작을 하고 있을 경우, 디바이스 내부의 와치-독 타이머(watch-dog timer) 등에 의해서 일정 시간 경과하면 리셋이 걸리게 된다.
반도체 디바이스에 리셋이 걸리게 되면, 대부분의 디바이스들은 즉시 정상 동작을 하지만, 이와 다르게 USB 디바이스(예를 들어, USB 컨트롤러, USB 프로세서 등)는 리셋이 걸려도 정상 동작을 하지 않는다. 이는 USB 디바이스와 상호 연결되는 USB 호스트가 USB 디바이스에 설정해 놓은 정보를 독출하여 판별하고 있는데, 리셋에 의하여 판독된 정보에 변동이 생기기 때문이다. 이와 같은 경우 USB 디바이스가 정상 동작을 하도록 하기 위해서는 USB 호스트에서 USB 디바이스에 대한 정보를 재열람(re-enumaration)하여야 한다.
USB 호스트가 재열람을 하는 경우는 USB 디바이스가 호스트로부터 분리되었다가 다시 연결되는 경우에 가능하다. 즉, USB 디바이스를 USB 호스트로부터 분리시키는 최선의 방법은 USB 디바이스의 플러그를 뽑은 후에 다시 꽂는 것이다. 그러나 이 경우에는 사용자로 하여금 이 USB 디바이스 분리, 재연결 동작을 수행해야 하는 번거로움이 따른다. 또한 USB 디바이스의 ESD 테스트 중에 리셋이 걸리거나 오동작이 발생하는 경우, 플러그를 삽탈한다는 것, 그 차체가 테스트에 실패한 것을 의미한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, USB 케이블(10)을 통하여 USB 호스트(2)와 USB 디바이스(20 또는 30) 간에 연결 상태를 보여 준다. 도 1은 고속 USB 디바이스(20)와의 연결 상태를 도 2는 저속 USB 디바이스(30)와의 연결 상태를 나타내고 있다.
USB 호스트(2) 예를 들어, USB 디바이스를 구비하는 컴퓨터 시스템 또는 USB 허브 등은 두 개의 데이터 라인(D+, D-)과 두 개의 전원 라인(Vcc, GROUND)을 구비한 USB 케이블(10)을 통해서 USB 디바이스(20 또는 30)에 연결된다. 그리고 USB 호스트(2)는 USB 트랜스버(4)를 구비하고 있다. USB 트랜시버(4)는 USB 케이블(10)의 두 데이터 라인을 통해 USB 디바이스(20 또는 30)와 상호 데이터 전송을 수행하는데, 두 데이터 라인의 일단에 풀-다운(pull-down) 저항(R1, 예컨대 15 ㏀)을 통해 접지와 연결된다.
USB 디바이스(20, 30)는 고속 USB 디바이스(20)와 저속 USB 디바이스(30)로 구분되는데, 이들 각각은 USB 트랜시버(22, 32)를 구비하고 있다. 고속 USB 디바이스(20)(약 12 Mbps)는 터미네이터(terminator)로서의 풀-업(pull-up) 저항(R2, 예컨대 1.5 ㏀)을 데이터 라인 D+에 구비하고, 저속 USB 디바이스(30)(약 1.5 Mbps)는 풀-업 저항(R2, 예컨대 1.5 ㏀)을 데이터 라인 D-에 구비하여 각각 USB 트랜시버(22, 32)에 연결한다.
따라서 USB 호스트(2)는 풀-업 저항(R2)을 이용하여 연결되는 고속 또는 저속 USB 디바이스(20, 30)를 판별한다.
그리고 도 3A 내지 도 3C를 참조하면, USB 호스트는 USB 디바이스의 연결, 분리 상태를 판별할 수 있다. 즉, 도 3A 및 도 3B는 고속 및 저속 USB 디바이스의 연결 상태를 검출하기 위한 신호를 나태내고 있으며, 도 3C는 고속 및 저속 USB 디바이스의 분리 상태를 검출하기 위한 신호를 나타내고 있다.
즉, USB 호스트 또는 허브의 모든 포트(예컨대, 다운스트림 포트)에는 두 개의 데이터 라인 D+, D-에 풀-다운 저항을 갖는다. 그리고 모든 USB 디바이스들은 그들의 업스트림 포트에 풀-업 저항을 구비한다. 이는 고속 USB 디바이스는 데이터 라인 D+에, 저속 USB 디바이스는 데이터 라인 D-에 구비된다.
USB 호스트는 임의의 USB 디바이스가 연결되지 않은 경우에 두 데이터 라인 D+, D-가 모두 특정 시간(t, 예컨대 2.5 ㎲ 이상)동안 로우(Low) 레벨 상태를 유지한다. 이를 SE0(Signal-Ended Zero) 상태라 한다. 그리고 임의의 USB 디바이스가 연결되는 경우에 두 데이터 라인 중 어느 하나는 특정 시간(t, 2.5 ㎲ 이상)동안 하이(High) 레벨의 상태가 되며, 두 데이터 라인의 레벨은 정상 동작시 대부분 상호 역상이 된다.
따라서 임의의 USB 디바이스가 USB 호스트에 연결되면, USB 호스트는 데이터 라인의 어느 하나에 하이 레벨 상태가 되어 USB 디바이스의 연결 상태를 판별한다. 그리고 어느 데이터 라인이 하이 레벨인가를 검출하여 고속 또는 저속 USB 디바이스를 판별한다. 즉, 도 3A 내지 도 3C를 참조하면, 데이터 라인 D+가 하이 레벨 상태가 되면, 고속 USB 디바이스가 연결되고, 데이터 라인 D-가 하이 레벨 상태가 되면, 저속 USB 디바이스가 연결됨을 판별한다.
USB 디바이스는 USB 호스트와 USB 트랜시버가 상호 연결되어 있으므로 USB 디바이스에 저장된 응용 프로그램이 동작되며, 이때 발생되는 데이터를 상호 전송하기 위한 제반 동작을 수행한다. 그러나 도 4에 도시된 바와 같이, USB 디바이스가 정전기 파괴 현상에 의한 오동작 또는 리셋 상태가 발생되면(S40), USB 트랜시버와 연결되어(S42) 바로 디바이스의 응용 프로그램으로 진행하게 된다(S44). 따라서 USB 디바이스는 동작이 정지된다(S46).
그러므로 USB 디바이스가 정상 동작을 하도록 하기 위해서는 USB 호스트에서 USB 디바이스에 대한 정보를 재열람(re-enumaration)하여야 한다.
USB 호스트가 재열람을 하기 위해서는 USB 디바이스가 호스트로부터 분리되었다가 다시 연결해야 한다.
상술한 바와 같이, USB 호스트는 연결된 USB 디바이스로부터 오동작 또는 리셋이 걸리게 되면, 재열람을 위하여 USB 디바이스의 플러그를 분리, 재삽입해야 하는 불편함이 따른다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, USB 디바이스가 ESD 충격에 의하여 오동작 또는 리셋 상태가 발생되면, USB 호스트로부터 USB 디바이스를 분리, 재삽입하지 않고 USB 호스트가 USB 디바이스를 인식하기 위한 정보를 재설정하도록 하는 USB 디바이스 및 그 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 USB 호스트와 USB 고속 디바이스의 전송 속도를 검출하기 위한 연결 상태를 도시한 블록도;
도 2는 USB 호스트와 USB 저속 디바이스의 전송 속도를 검출하기 위한 연결 상태를 도시한 블록도;
도 3a 내지 도 3c는 고속 또는 저속의 USB 디바이스의 연결/분리 상태를 검출하기 위한 신호를 보여주는 파형도;
도 4는 종래 기술의 응용 프로그램을 구비한 USB 디바이스의 처리 수순을 도시한 흐름도;
도 5는 본 발명에 따른 USB 디바이스의 ESD 충격에 의해서 발생되는 오동작를 처리하기 위한 USB 디바이스의 구성을 도시한 블록도; 그리고
도 6은 본 발명에 따른 응용 프로그램을 구비한 USB 디바이스의 오동작 또는 리셋 상태를 처리하는 수순을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : USB 디바이스 110 : USB 트랜시버
120 : 범용 입출력 포트 130 : 멀티플렉서
140 : 롬 142 : 응용 프로그램
200 : USB 호스트
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 응용 프로그램을 저장하는 메모리 장치(ROM)를 구비하고, 범용 직렬 버스(USB : Universal Serial Bus) 호스트와 상호 데이터 통신을 하는 범용 직렬 버스(USB) 디바이스에 있어서: 상기 메모리 장치에 연결되고, 상기 응용 프로그램의 처리 수순에 대응하여 발생되는 데이터들을 출력하거나 상기 호스트로부터 입력되는 데이터를 받아들이는 USB 트랜시버와; 상기 호스트와 상기 USB 트랜시버 사이에 구비되어, 상기 디바이스가 정상적으로 동작할 때는 상기 호스트와 상기 USB 트랜시버 간에 상호 테이터를 전송하도록 하는 멀티플랙서 및; 상기 디바이스가 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋이 발생되면, 상기 멀티플렉서와 연결되어 특정 시간 이상 동안 로우 레벨의 신호를 출력하는 범용 입출력 포트를 포함하여; 상기 디바이스는 상기 범용 입출력 포트로부터 특정 시간 이상 동안 로우 레벨의 신호에 응답해서 초기 연결 상태를 유지하여, 상기 호스트로 하여금 상기 다바이스의 분리, 재연결을 인식하도록 열람(enumeration)하도록 한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 멀티플렉서는 상기 디바이스가 정상적으로 동작하면 상기 USB 트랜시버와 전기적으로 연결되고, 상기 디바이스가 오동작 또는 리셋 상태가 되면 상기 범용 입출력 포트와 전기적으로 연결되도록 스위칭한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 응용 프로그램을 저장하는 메모리 장치(ROM)와, 상기 메모리 장치에 연결되고, 상기 응용 프로그램의 처리 수순에 대응하여 발생되는 데이터들을 범용 직렬 버스(USB) 호스트와 상호 데이터 전송하는 USB 트랜시버와, 상기 호스트와 상기 USB 트랜시버 사이에 구비되는 멀티플랙서 및 상기 멀티플렉서와 연결되는 범용 입출력 포트를 구비하는 범용 직렬 버스(USB) 디바이스의 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋 처리 방법에 있어서: 상기 디바이스가 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋 상태가 발생되면, 상기 멀티플렉서의 출력을 상기 범용 입출력 포트로 연결하는 단계와; 상기 범용 입출력 포트의 출력을 로우 레벨 상태로 기입하는 단계와; 상기 범용 입출력 포트의 출력을 특정 시간 이상 동안 유지하는 단계 및; 상기 디바이스가 SE0(Signal Ended Zero) 상태가 되는 단계를 포함하여; 상기 디바이스는 상기 호스트로부터 분리된 것과 같은 상태가 되고, 상기 디바이스는 상기 특정 시간 이상 동안이 경과되면, 상기 호스트로 하여금 상기 디바이스의 설정 정보를 열람(re-enumeration)하여 다시 연결된 상태로 인식하게 한다.
따라서 본 발명에 의하면, USB 디바이스의 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋 상태가 발생되면, 멀티플렉서는 USB 트랜시버로의 출력을 차단하고, 범용 입출력 포트와 연결된다. 이어서 범용 입출력 포트의 출력을 로우 레벨 상태로 특정 시간 이상 동안 유지한다. 따라서 USB 디바이스는 SE0 상태가 된다.
(실시예)
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 5는 USB 디바이스를 구비하는 컴퓨터 시스템 또는 USB 허브 등의 USB 호스트에 연결되는 본 발명에 따른 신규한 USB 디바이스의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 이 디바이스(100)는 반도체 장치로서, USB 컨트롤러, USB 프로세서 등이 될 수 있다.
도면을 참조하면, 상기 USB 디바이스(100)는 USB 트랜시버(110)와 범용 입출력 포트(GPIO : General Purpose Input Outout Port)(120) 및 신규한 멀티플렉서(130)를 구비한다. 그리고 USB 디바이스(100)의 제반 동작을 수행하는 응용 프로그램(142)을 저장하는 롬(140)을 포함하고 있다.
그리고 상기 USB 호스트(200)와 상기 USB 디바이스(100)는 두 개의 데이터 라인(D+, D-)을 통해 데이터를 상호 전송한다.
상기 USB 트랜시버(110)와 상기 범용 입출력 포트(120)는 각각 상기 멀티플렉서(130)에 연결된다. 그리고 상기 롬(140)은 상기 USB 트랜시버(110)와 연결된다.
상기 멀티플렉서(130)는 상기 USB 디바이스(100)가 정상적으로 동작하면 상기 USB 트랜시버(110)와 전기적으로 연결되고, 상기 USB 디바이스(100)가 오동작 또는 리셋(reset) 상태가 되면 상기 범용 입출력 포트(120)와 전기적으로 연결되도록 스위칭한다.
USB 디바이스(100)가 USB 호스트(200)에 연결되면, USB 호스트(200)는 USB 디바이스(100)로부터 디바이스의 종류, 구성 요소의 수와 종류, 인터페이스의 수와 종류 그리고 장착된 디바이스의 수와 종류 등의 정보를 판독하고, 이에 대응해서 USB 디바이스(100)를 적절하게 셋팅한다. 그 결과 USB 호스트(200)는 USB 디바이스(100)를 인식하게 된다. 이를 열람(enumeration)이라 한다.
상기 USB 디바이스(100)가 정상 동작 상태이면, 상기 멀티플렉서(130)는 상기 USB 트랜시버(110)와 상기 USB 호스트(200) 상호 간에 두 데이터 라인(D+, D-)을 통하여 데이터 전송을 수행하도록 한다.
그리고 상기 USB 디바이스(100)가 리셋 상태가 되면, 상기 멀티플렉서(130)는 상기 범용 입출력 포트(120)와 연결된다. 이어서 상기 범용 입출력 포트(120)에 로우(Low) 레벨 상태의 출력 신호를 기입한다. 따라서 상기 USB 디바이스(100)는 SE0(Signal Ended Zero) 상태로 동작된다. 이 때, SE0 상태를 특정 시간(2.5 ㎲)이상 동안 유지한다.
그러므로 상기 USB 호스트(200)는 SEO 상태의 두 데이터를 받아서 상기 USB 디바이스(100)가 분리된 것과 동일하게 인식한다.
예를 들어, 고속 USB 디바이스는 2.5 ㎲ 이상의 SE0 상태가 유지되면, 데이터 라인 D＋가 하이 레벨 상태가 되어 USB 호스트는 USB 디바이스를 인식하게 된다. 또한 저속 USB 디바이스는 2.5 ㎲ 이상의 SE0 상태가 유지되면, 데이터 라인 D-가 하이 레벨 상태가 되어 USB 호스트는 USB 디바이스를 인식하게 된다. 따라서 USB 호스트는 재열람(re-enumeration)하게 된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, USB 트랜시버(110)에 연결된 풀-업 저항을 통해서 USB 디바이스(100)의 연결 상태를 판별하고 SE0 상태를 2.5 ㎲이상 유지하고 멀티플렉서(130)의 출력을 USB 트랜시버(110)로 제공함으로서 USB 호스트(200)는 USB 디바이스(100)의 연결 상태를 인식하고 재열람을 수행한다. 이어서 USB 호스트(200)는 재열람에 의한 설정 정보에 대응하여 USB 디바이스(100)를 제어한다.
도 6은 본 발명에 따른 USB 디바이스의 오동작 또는 리셋(reset) 상태를 처리하는 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 상기 USB 디바이스(100)의 롬(140)에 저장된 응용 프로그램(142)의 리셋 처리 루틴으로서, 상기 USB 디바이스(100)에 의해서 실행된다.
도면을 참조하면, 단계 S300에서 정전기 파괴 현상(ESD)에 따른 오동작 또는 리셋 상태가 발생되면, 단계 S302에서 멀티플렉서(130)의 출력을 범용 입출력 포트(120)로 연결하고 이어서 단계 S304에서 범용 입출력 포트(120)의 출력을 로우 레벨 상태로 기입한다. 이때, 단계 S306에서 범용 입출력 포트(120)의 출력을 특정 시간(t) 이상 동안 유지하기 위하여 특정 시간 이상 동안 로우 레벨 상태인지를 판별한다. 판별 결과 특정 시간 이상 동안 로우 레벨 상태이면, 이 수순은 단계 S308으로 진행하여 상기 USB 디바이스(100)가 SE0(Signal Ended Zero) 상태가 된다. 따라서 상기 디바이스(100)는 상기 호스트(200)로부터 분리된 것과 같은 상태가 된다. 이를 소프트웨어적으로 분리되었다라 한다. 그러므로 사용자가 직접 상기 디바이스를 상기 호스트와 직접 분리하지 않아도 분리된 것과 동일하게 된다. 이어서 상기 USB 디바이스(100)는 상기 특정 시간 이상 동안이 경과되면, 상기 USB 호스트(200)로 하여금 재열람(re-enumeration)되어 다시 연결된 상태로 인식된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 USB 디바이스가 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋이 발생되면, 이를 처리하기 위한 리셋 처리 루틴을 수행함으로서 USB 호스트가 재열람(enumeration)하게 된다. 따라서 사용자로 하여금 직접 USB 호스트와 USB 디바이스 간의 분리, 재연결하지 않고서도 USB 디바이스를 인식하게 하여 정상 동작을 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 응용 프로그램을 저장하는 메모리 장치(ROM)를 구비하고, 범용 직렬 버스(USB : Universal Serial Bus) 호스트와 상호 데이터 통신을 하는 범용 직렬 버스(USB) 디바이스에 있어서:
    상기 메모리 장치에 연결되고, 상기 응용 프로그램의 처리 수순에 대응하여 발생되는 데이터들을 출력하거나 상기 호스트로부터 입력되는 데이터를 받아들이는 USB 트랜시버와;
    상기 호스트와 상기 USB 트랜시버 사이에 구비되어, 상기 디바이스가 정상적으로 동작할 때는 상기 호스트와 상기 USB 트랜시버 간에 상호 테이터를 전송하도록 하는 멀티플랙서 및;
    상기 디바이스가 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋이 발생되면, 상기 멀티플렉서와 연결되어 특정 시간 이상 동안 로우 레벨의 신호를 출력하는 범용 입출력 포트를 포함하여;
    상기 디바이스는 상기 범용 입출력 포트로부터 특정 시간 이상 동안 로우 레벨의 신호에 응답해서 초기 연결 상태를 유지하여, 상기 호스트로부터 상기 다바이스가 분리되지 않았어도 분리된 상태와 동일하게 인식하도록 하는 것을 특징으로 하는 USB 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는:
    상기 디바이스가 정상적으로 동작하면 상기 USB 트랜시버와 전기적으로 연결되고,
    상기 디바이스가 오동작 또는 리셋 상태가 되면 상기 범용 입출력 포트와 전기적으로 연결되도록 스위칭하는 것을 특징으로 하는 USB 디바이스.
  3. 응용 프로그램을 저장하는 메모리 장치(ROM)와, 상기 메모리 장치에 연결되고, 상기 응용 프로그램의 처리 수순에 대응하여 발생되는 데이터들을 범용 직렬 버스(USB) 호스트와 상호 데이터 전송하는 USB 트랜시버와, 상기 호스트와 상기 USB 트랜시버 사이에 구비되는 멀티플랙서 및 상기 멀티플렉서와 연결되는 범용 입출력 포트를 구비하는 범용 직렬 버스(USB) 디바이스의 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋 처리 방법에 있어서:
    상기 디바이스가 정전기 파괴 현상에 따른 오동작 또는 리셋 상태가 발생되면, 상기 멀티플렉서의 출력을 상기 범용 입출력 포트로 연결하는 단계와;
    상기 범용 입출력 포트의 출력을 로우 레벨 상태로 기입하는 단계와;
    상기 범용 입출력 포트의 출력을 특정 시간 이상 동안 유지하는 단계 및;
    상기 디바이스가 SE0(Signal Ended Zero) 상태가 되는 단계를 포함하여;
    상기 디바이스는 상기 호스트로부터 분리된 것과 같은 상태가 되고,
    이어서 상기 디바이스는 상기 특정 시간 이상 동안이 경과되면, 상기 호스트로 하여금 상기 디바이스의 설정 정보를 열람(re-enumeration)하여 다시 연결된 상태로 인식하게 하는 것을 특징으로 하는 USB 디바이스의 처리 방법.
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