JP2003050772A - Ｕｓｂ複合デバイス及びその実現方法 - Google Patents

Ｕｓｂ複合デバイス及びその実現方法

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JP2003050772A
JP2003050772A JP2002074066A JP2002074066A JP2003050772A JP 2003050772 A JP2003050772 A JP 2003050772A JP 2002074066 A JP2002074066 A JP 2002074066A JP 2002074066 A JP2002074066 A JP 2002074066A JP 2003050772 A JP2003050772 A JP 2003050772A
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文珍 呉
Wen-Hwa Chou
文華 周
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の機能装置が同一のＵＳＢロジック回路
を介してＵＳＢバスと接続でき、しかも簡略な回路を備
えながら、各機能が独立性をもつ、複合デバイス及びそ
の実現方法を提供する。 【解決手段】 複数の機能装置と一つのＵＳＢバスの接
点となり、信号の送信／受信及び信号の仕様の転換を行
うＵＳＢトランシーバと、受信した信号を復号化し、受
信したシリアル・データをパラレル・データに転換し、
さらに、送信するパラレル・データをシリアル・データ
に変換して符号化するとともに、データの送信／受信の
際に巡回冗長検査コードの検査を行うＳＩＥと、一端が
ＳＩＥに接続され、他端がマイクロプロセッサ又はコン
トローラを介して複数の非ＵＳＢインターフェースに接
続され、ＵＳＢホストより指定された複数のデバイス・
アドレスの記憶と管理に用いられる回路システムとを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ユニバーサル・シ
リアル・バス(Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂ
ｕｓ) 複合デバイス即ちＵＳＢ複合デバイスに関し、特
に生産コストを削減し、拡充可能なＵＳＢ複合デバイス
及びその実現方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の通信接続または通信プロトコル
は、各デバイス同士の連結に用いられ、各デバイス同士
間の通信を可能にする。通信接続は、様々な方法を用い
て命令とデータの流れをコントロールする。例えば、通
信接続のアキテクチャーにおいて、ホスト・デバイスは
周辺デバイスに通信を行う命令を発する。周辺デバイス
は、その命令を受けとらなければ、通信を行うことは出
来ない。このアキテクチャーにおいて、単一のホスト・
デバイスは全システムの命令及びデータの流れをコント
ロールする。他のアキテクチャーとして、ホスト・デバ
イスと周辺デバイスの区別がなく、両者とも命令とデー
タの発送が可能である。
【０００３】近年、通信接続に用いられる特殊なインタ
ーフェース・システム仕様は、ユニバーサル・シリアル
・バス（ＵＳＢ）である。このシリアル・インターフェ
ースは、簡単に各周辺装置をコンピュータ・システムに
連結することが出来るため、従来、各種周辺装置がそれ
ぞれ異なるコネクタによってコンピュータと接続しなけ
ればならない問題を解決できる。ＵＳＢシステムは、Ｕ
ＳＢホストと、ＵＳＢデバイスと、ＵＳＢバス・インタ
コネクトによって構成されている。ＵＳＢホストは、バ
スにおけるデータ送信のタイミング及び方向をコントロ
ールする。ＵＳＢデバイスは、ＵＳＢバスに新たな接点
を提供するハブ装置と、システムサービスを提供する周
辺装置である機能装置との２種類に分けられる。ＵＳＢ
バス・インタコネクトは、ティアド・スター構成であ
り、図１に示すように、ハブが個々の接続スターの中心
となる。
【０００４】ＵＳＢデバイス（ハブ又は機能装置）がバ
スに接続されると、ＵＳＢホストはこのＵＳＢデバイス
に唯一のアドレスを指定する。その後、ＵＳＢホストは
このアドレスを基に、前記ＵＳＢデバイスと通信する。
則ち、各ＵＳＢデバイスは唯一のアドレスを有する。
【０００５】さらに、ＵＳＢデバイスには、それぞれ独
立して区切ることができる端点（ｅｎｄｐｏｉｎｔ）構
成があり、これらの端点は、ＵＳＢホストとデバイス間
でデータの送信をする際に、ＵＳＢデバイス側のデータ
の送信及び受信源となる。各ＵＳＢデバイスは、一組の
端点を有する。この端点は、異なるデータ送信の特性に
応じて、コントロール端点（ｃｏｎｔｒｏｌ）、バルク
端点（ｂｕｌｋ）、インタラプト端点（ｉｎｔｅｒｒｕ
ｐｔ）及びアイソクロノス（ｉｓｏｃｈｒｏｎｏｕｓ）
端点に分けられる。コントロール端点は両方向資料を伝
達することができるが、その他の端点は、インプット端
点とアウトプット端点とにさらに分けられる。
【０００６】ＵＳＢデバイスは、デバイスの機能を実行
するために、最高１６個までの組となる端点を有する。
それらの端点には、それぞれ唯一の端点コードが与えら
れる。従って、デバイスのアドレス、端点コード、デー
タの方向（インプット又はアウトプット）の組み合わせ
によって、各端点はＵＳＢバスにおいて唯一の固定アド
レスを得る。
【０００７】システムホストに位置するデバイス駆動プ
ログラムは、システムが提供するＵＳＢ機能インターフ
ェース・プログラムを介してＵＳＢデバイスと通信する
ことによって、デバイスの機能を実行する。則ち、デバ
イス駆動プログラムと機能は一対一の対応関係にある。
各ＵＳＢデバイスのシステム・ホストに、対応する機能
プログラムを格納することによって、デバイスが提供す
る機能をシステムにおいて実行することができる。ＵＳ
Ｂに“プラグ・アンド・プレイ”の機能を提供するため
に、頻繁に使用される機能の駆動プログラムはすでに作
業システムに組込まれており、デバイスがＵＳＢに接続
されると、システムはその組込み式ソフトウェアを探し
当て、その機能を実行する。
【０００８】また、実用性及びコストを考慮した上で、
例えば、キーボードとマウスを一つのＵＳＢデバイスに
し、多機能デバイス（Ｍｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅ）と称する。多機能デバイスは、合成デバ
イス（ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＤｅｖｉｃｅ）と複合デバイ
ス（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ）に分けられる。
【０００９】図２は、従来の合成デバイス２０の内部構
成を示す図である。この内部構成は、基本的にＵＳＢデ
バイスと同じく、ＵＳＢロジック回路２０１（ＵＳＢ
Ｌｏｇｉｃ）と、機能ブロック（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｂ
ｌｏｃｋ）２０２とを備える。ただし、合成デバイス２
０は、ＵＳＢデバイスと異なり、それぞれ異なる機能を
代表する複数の端点２０３をさらに備える。ＵＳＢ仕様
によれば、一つのＵＳＢデバイスは最高１６個までの端
点を有するため、合成デバイスは、幾つかの端点を利用
して一つの機能を構成することができる。例えば、端点
０、１によってマウス機能２０４を構成し、端点０、
２、３によってキーボード機能２０５を構成する。この
ようにして、ＵＳＢデバイスは多種類の異なる機能を備
えることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記合成デバ
イスは、ＵＳＢホストにとってＵＳＢシステムにおける
一つのＵＳＢデバイスであるため、ＵＳＢホストから一
つのアドレスのみが指定された。即ち、前記合成デバイ
スに組込まれている多種類の機能は、一つのＵＳＢアド
レスを共用してＵＳＢホストと通信することになる。こ
のような方法は、従来の機能装置がそれぞれ独立したア
ドレスを有し、これによってＵＳＢホストにそのデバイ
スの種類を認識させ、その駆動プラグラムを組込ませる
方法と異なる。そのため、合成デバイスは、システムに
組込まれている駆動プログラムを使用できず、ＵＳＢホ
ストがこの合成デバイスの特定端点にデータを送信又は
受信するために、別途にこのハードウェアに対して設計
された駆動プログラムをインストールする必要がある。
【００１１】さらに、ＵＳＢデバイスの端点は、最高１
６個までであるため、合成デバイスが構成できる機能の
数は限られている。
【００１２】図３の（ａ）及び（ｂ）は、従来の複合デ
バイスであるキーボード複合デバイス３０を示す図であ
る。複合デバイスは組込み式ハブを備える機能装置であ
り、図３の（ａ）に示すように、キーボード複合デバイ
ス３０は、キーボードの外観を持つが、その内部は、キ
ーボード機能装置３１０及びハブ装置３２０によって構
成されている（図３の（ｂ）参照）。そのため、キーボ
ード複合デバイス３０は、複数のＵＳＢ接続ポート３０
４、３０５を提供することによって複数のＵＳＢデバイ
ス３０６、３０７をキーボード複合デバイス３０を介し
て、ＵＳＢバスに接続することができる。
【００１３】なお、製造コストを下げるために、キーボ
ード機能装置３１０とハブ装置３２０の回路システムを
シングル・チップに製作することができるが、この二つ
の装置はそれぞれ独立したＵＳＢデバイスであり、それ
ぞれ一組のＵＳＢデバイスの基本の回路構成であるＵＳ
Ｂロジック回路３１１、３２１と機能ブロック３１２、
３２２を備える。複合デバイスにおいて、各機能装置は
一つの独立したＵＳＢデバイスに属するため、各機能装
置はそれぞれ独立したＵＳＢアドレスを有する。さら
に、ＵＳＢホストはそのデバイスの種類によって、組込
まれている駆動プログラムをインストールできるため、
別途に特定の駆動プログラムをインストールする必要が
ない。
【００１４】しかし、ＵＳＢホストにとって、各ＵＳＢ
デバイスのロジック回路は、すべて同一のＵＳＢインタ
ーフェースを表しており、メッセージの送信と受信、又
は、信号のフォーマット転換に用いられる。又、各機能
ブロックは、例えば、キーボード、マウス、ハードディ
スク等、デバイスに組込まれている各機能を表す。各Ｕ
ＳＢデバイスのロジック回路は、基本的に類似した構成
をもつ。
【００１５】従って、複合デバイスは、組込まれている
機能によってＵＳＢデバイスのように、標準の駆動プロ
グラムを使用できるという利点があるが、余分な回路を
持つという欠点もある。例えば、図３の（ｂ）に示すよ
うに、この複合デバイスには、二組のＵＳＢロジック回
路を有する。また、この複合デバイスにさらに一つの機
能装置を追加する場合、もう一組のＵＳＢロジック回路
を増加することになる。
【００１６】上述したように、従来の合成デバイスは、
回路を単純化する利点があるが、その組込まれている機
能は標準の駆動プログラムを使用できない場合がある。
一方、従来の複合デバイスは、組込まれている各機能が
使用上ＵＳＢデバイスのような便利性を持つが、回路の
重複と資源の無駄という欠点がある。
【００１７】本発明は、上述の問題を鑑みてなされたも
のであり、その目的は、複数の機能装置が同一のＵＳＢ
ロジック回路を介してＵＳＢバスと接続でき、しかも従
来の合成デバイスのように簡略な回路を備えながら、各
機能が従来の複合デバイスのように独立性をもつ、複合
デバイスを提供することにある。
【００１８】本発明の他の目的は、ユーザが必要とする
異なる応用法と機能数によってプログラムできる設計を
提供することにある。
【００１９】さらに、本発明の他の目的は、組込み式ハ
ブを備えず、回路又はファームウェアによってハブをシ
ミュレートすることにより、共同のアップロードＵＳＢ
ポートを介して、一組の独立したＵＳＢ機能（デバイ
ス）がホストと接続でき、デバイスの機能、拡充性と、
プラグ・アンド・プレイの便利性に影響を与えず、生産
コストを削減できるＵＳＢ複合デバイスの実現方法を提
供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるＵＳＢ複
合デバイスは、ＵＳＢトランシーバ、シリアル・インタ
ーフェース・エンジン（ＳＩＥ）と、一端がシリアル・
インターフェース・エンジンに接続され、他端がマイク
ロプロセッサ又はコントローラを介して、複数の非ＵＳ
Ｂインターフェースに接続されている回路システムを備
える。このＵＳＢ回路システムは、トランシーバとシリ
アル・インターフェース・エンジンの機能を持たず、一
つのＵＳＢホストにより指定された複数個のデバイス・
アドレスの記憶と管理、及びデータ送信に用いられる。
【００２１】前記回路システムは、ユニバーサル端点状
態機械と、複数のアドレス／端点構成を記憶するアドレ
ス／端点管理機構と、送信中のデータを一時記憶する、
メモリ・モジュールとを備える。本発明のＵＳＢ複合デ
バイスは、この回路システムにおけるユニバーサル端点
状態機械を介して、アドレス／端点管理機構が記憶して
いる各端点の種類によって、ＵＳＢ仕様に従う通信プロ
トコルを実行し、ＵＳＢホストと通信する。
【００２２】さらに、前記回路システムにおけるアドレ
ス／端点管理機構が記憶している複数のアドレス／端点
構成には、一組の仮想ハブのアドレス／端点構成が含ま
れており、この仮想ハブのアドレス／端点構成は、前記
回路システムがＵＳＢトランシーバと、シリアル・イン
ターフェース・エンジンと、マイクロプロセッサ又はコ
ントローラを介して、ハブ機能を実行する際に使用され
る。
【００２３】また、本発明のＵＳＢ複合デバイスにおけ
る回路システムは、複数の端点状態を記憶する端点変数
レジスタをさらに備えており、前記端点変数レジスタが
ユニバーサル端点状態機械によってアクセス更新され
る。
【００２４】前記回路システムのメモリ・モジュール
は、送信中のデータを一時記憶するデータ・バッファ
と、前記データ・バッファからデータをアクセスするメ
モリ管理ユニットとを備える。前記メモリ管理ユニット
は、各端点が前記データ・バッファに配置しているメモ
リ・データとその最大パケット長を記憶する端点バッフ
ァ構成機構と、信号の端点コード及び端点バッファ構成
機構によって与えられる端点バッファ配置に基づいて、
データ・バッファにデータをアクセスするデータ・アク
セス制御ユニットとを備えている。
【００２５】さらに、本発明のＵＳＢ複合デバイスの回
路システムは、前記ユニバーサル端点状態機械と、前記
データ・アクセス制御ユニットと、この回路システムに
接続される前記複数の非ＵＳＢインターフェースとの間
において、信号の伝達及びデータのアクセスに用いられ
る応用インターフェース・エンジンを備える。
【００２６】又、本発明は、複数の機能装置が同一組の
端点コードを介して一つのＵＳＢホストに接続でき、且
つ各自の独立したＵＳＢアドレスを持つ方法を提供す
る。この方法は、複数の機能装置の物理端点とロジック
端点を順に構成するステップと、前記複数の機能装置の
物理端点構成を記憶するステップと、マイクロプロセッ
サ又はコントローラによって、順に各ＵＳＢ機能装置の
アドレス／端点構成を起動してＵＳＢホストと通信し、
さらに、ＵＳＢホストによって各機能装置にＵＳＢロジ
ックアドレスを指定するステップと、ＵＳＢホストによ
って指定された複数のＵＳＢアドレスを記憶するステッ
プと、ＵＳＢバスからの各送信によって指定されるアド
レスと、記憶されている複数のＵＳＢロジック・アドレ
スを照合し、一致である場合、ロジック／物理端点の転
換を行うステップと、再び信号をこの物理端点が代表す
る機能装置に送信するステップとを備える。
【００２７】さらに、本発明は、アドレス／端点構成を
仮想ハブのＵＳＢアドレス／端点構成とするステップ
と、ＵＳＢトランシーバによってＵＳＢホストの信号を
送信／受信するステップと、シリアル・インターフェー
ス・エンジンによって送信された信号の復号化、符号
化、フォーマット転換を行うとともに、データの送信／
受信の際に、巡回冗長検査コードの検査を行うステップ
と、ソフトウェア又はファームウェアを介して、マイク
ロプロセッサ又はコントローラがハブ機能を以ってＵＳ
Ｂホストと通信し、ＵＳＢホストによって、一つのＵＳ
Ｂアドレスをこの仮想ハブに与えるステップと、ＵＳＢ
が送信するアドレスが前記仮想ハブを指していた場合、
前記マイクロプロセッサ又はコントローラが送信の内容
によって応答をするステップと、前記マイクロプロセッ
サ又はコントローラは、ソフトウェア又はファームウェ
アを介して、他のＵＳＢ機能装置を管理し或いはＵＳＢ
ホスト応答を行うことによって、ＵＳＢの階層構成を維
持するステップとを備える仮想ハブの方法を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好適な実施形態について説明する。
【００２９】図４は、本発明の実施形態１によるＵＳＢ
複合デバイスを示す図である。本発明の実施形態１にお
ける複合デバイス４０は、ＵＳＢロジック回路モジュー
ル４００と、応用機能モジュール５００とを備える。Ｕ
ＳＢロジック回路モジュール４００は、「資源統一配布
管理(ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｓ
ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ)」の方法によって設計され
ており、本来ＵＳＢ複合デバイス内に製作される複数組
のＵＳＢロジック回路を単一のＵＳＢロジック回路モジ
ュールに統合することによって、複数の機能ブロックが
同一のＵＳＢロジック回路を介してＵＳＢバスに接続す
ることを可能にし、ハードウェアの資源の浪費と、従来
のＵＳＢ合成デバイスが標準プログラムを使用できない
という従来のＵＳＢ複合デバイスの課題を解決する。
【００３０】本発明の実施形態１における複合デバイス
４０のＵＳＢロジック回路モジュール４００は、主にＵ
ＳＢ物理層ブロック４１０と、ＵＳＢ接続層ブロック４
２０と、メモリ管理ユニット４３０と、データ・バッフ
ァ４４０と、応用インターフェース・エンジン４５０と
に分けることができる。
【００３１】ＵＳＢ物理層ブロック４１０は、前記複合
デバイス４０がＵＳＢバスと実際に接続する接点であ
り、ＵＳＢトランシーバ４１１（Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅ
ｒ）と、シリアル・インターフェース・エンジン４１２
とを備える。
【００３２】ＵＳＢ仕様における通信プロトコルの実行
するＵＳＢ接続層ブロック４２０は、ユニバーサル端点
状態機械４２１と、端点変数レジスタ４２２と、アドレ
ス／端点構成機構４２３と、端点構成機構４２４とを備
える。
【００３３】メモリ管理ユニット４３０は、ＵＳＢ接続
層ブロック４２０と応用インターフェース・エンジン４
５０からの信号に基づいて、データをデータ・バッファ
４４０に記憶し、またはデータ・バッファ４４０からデ
ータを読み取る。メモリ管理ユニット４３０は、端点バ
ッファ構成機構４３１と、データ・アクセス制御ユニッ
ト４３２とを備える。
【００３４】応用インターフェース・エンジン４５０
は、ＵＳＢ接続層ブロック４２０と、メモリ管理ユニッ
ト４３０と、応用機能モジュール５００との通信を行
い、ＵＳＢバスの状態をイベント又は中断することによ
って応用機能モジュール５００に知らせる。その後、応
用機能モジュール５００は、イベントの種類によって応
用インターフェース・エンジン４５０とデータの送信を
し、機能仕様にある作業を実行する。また、応用インタ
ーフェース・エンジン４５０は、イベント制御モジュー
ル４５１と、コントロール・インターフェース・モジュ
ール４５２と、データ通路モジュール４５３とを備え
る。
【００３５】応用機能モジュール５００は、マイクロプ
ロセッサ５１０と、ＰＳ／２インターフェース５２１
と、シリアル・ポート・インターフェース５２２と、ID
Eインターフェース５２３とを備える。又、本発明の複
合デバイスにおいて、マイクロプロセッサの機能は、マ
イクロコントローラによって実行することもできる。
【００３６】以上、本実施形態による複合デバイスの内
部構成を説明した。以下、このデバイスの操作方法及び
内部構成の機能について、図４を参照して詳しく説明す
る。
【００３７】まず、応用機能モジュール５００では、キ
ーボード・デバイスがＰＳ／２インターフェース５２１
と接続され、マウス・デバイスがシリアル・ポート・イ
ンターフェース５２２と接続され、さらにハードウェア
がIDEインターフェース５２３に接続されている場合、
マイクロプロセッサ５１０は、接続層ブロック４２０の
アドレス／端点構成機構４２３に予め設定された構成に
よって、複数組の予定アドレスと端点を含むアドレス／
端点構成を、順にキーボード・デバイス、マウス・デバ
イス、及びハードウェアに配布する。例えば、予め設定
されているアドレス２とロジック端点０、１、２を含む
一組のアドレス／端点構成『２』をキーボード・デバイ
スに配布し、予め設定されているアドレス３とロジック
端点０、１を含む一組のアドレス／端点構成『３』をマ
ウス・デバイスに配布し、さらに、予め設定されている
アドレス４とロジック端点０、１、２を含む一組のアド
レス／端点構成『４』をハードウェアに配布する。又、
本発明の複合デバイス４０は『仮想ハブ』の機能を備え
るため、マイクロプロセッサ５１０は、予め設定されて
いるアドレス１とロジック端点０、１を含む一組のアド
レス／端点構成『１』を前記仮想ハブに配布する。
【００３８】その後、マイクロプロセッサ５１０は、応
用インターフェース・エンジン４５０におけるコントロ
ール・インターフェース・モジュール４５２を介して、
データ・バッファ４４０内で各端点が属するバッファ・
ブロックを設計し、後続の送信過程において各端点のデ
ータの一時保存領域とする。同時に、各データ・バッフ
ァ４４０における構成データは、端点バッファ構成機構
４３１に記憶される。また、端点バッファ構成機構４３
１は、データの一時保存領域における各端点のデータ状
態を記憶する機能も備える。
【００３９】さらに、マイクロプロセッサ５１０は、コ
ントロール・インターフェース・モジュール４５２を介
して、接続層ブロック４２０におけるユニバーサル端点
状態機械４２１と接続し、各端点の構成、例えば、端点
の種類、最大パケット長さ等を、接続層ブロック４２０
における端点構成機構４２４に記憶する。
【００４０】複合デバイス４０がＵＳＢバスに接続され
た際、ＵＳＢホストは、新たなデバイスが前記ＵＳＢバ
スに接続したことを検出すると同時に、一連のＵＳＢ命
令を発することにより、このデバイスの認識と設定を行
う。ここで、ＵＳＢ物理層ブロック４１０のＵＳＢトラ
ンシーバ４１１は、ＵＳＢバス上の信号をロジック・レ
ベルのデジタル信号に転換した後、この信号をシリアル
・インターフェース・エンジン４１２に送信する。ＵＳ
Ｂトランシーバ４１１は、シリアル・インターフェース
・エンジン４１２より送信されたデジタル信号を、ＵＳ
Ｂ仕様に合う信号に転換し、ＵＳＢバスに送信すること
もできる。
【００４１】シリアル・インターフェース・エンジン４
１２の主な機能は、受信モードにおいて送信された信号
の復号化と、ＵＳＢシリアル・データをパラレル・デー
タに変換することと、データの巡回冗長検査コードの検
査作業と、データが正確であるか否かを判定する作業
と、バス上にある信号をロジック的意味を持つパケット
に転換し、ＵＳＢ接続層ブロック４２０におけるユニバ
ーサル端点状態機械４２１に伝送することを含む。送信
モードにおいて、シリアル・インターフェース・エンジ
ン４１２は、ＵＳＢ接続層ブロック４２０から送信され
たデータを受信することができ、ＵＳＢパラレル・デー
タをシリアル・データに転換して、符号化すると同時
に、巡回冗長検査コードを計算し、同期信号を発生し、
ＵＳＢトランシーバを介してＵＳＢ信号レベルに転換し
て、ＵＳＢホストに再び伝送する。
【００４２】ＵＳＢ接続層ブロック４２０におけるユニ
バーサル端点状態機械４２１がＵＳＢホストからのＵＳ
Ｂ命令を受信した場合、ユニバーサル端点状態機械４２
１は、この信号を応用インターフェース・エンジン４５
０におけるイベント制御モジュール４５１に伝送し、さ
らに、イベント制御モジュール４５１によって前記信号
をマイクロプロセッサ５１０に伝送する。ここで、マイ
クロプロセッサ５１０は、予め仮想ハブに設計された端
点及びその構成をＵＳＢホストに返すことにより、ＵＳ
Ｂホストにこの複合デバイス４０がＵＳＢハブ装置であ
ると認識させ、さらにＵＳＢアドレスをその仮想ハブに
指定する。この時、ＵＳＢホストによって指定されたＵ
ＳＢアドレスは、前記仮想ハブの予定アドレス１に記入
し、その対応するロジック端点と共にアドレス／端点構
成機構４２３に記憶される。
【００４３】アドレス／端点構成機構４２３の主な機能
は、この複合デバイスが接続する各機能装置のアドレス
及びその対応する端点と、一組の仮想ハブのアドレス及
びその属する端点を記憶することである。ＵＳＢ仕様に
よれば、毎回伝送されるデータの最先端にある認識情報
は、ターゲット・デバイスのアドレスと端点コード、及
び送信の種類を説明する送信トークンである。そのた
め、前記の複合デバイス４０がＵＳＢバスから送信され
た信号を受信した場合、接続層ブロック４２０における
ユニバーサル端点状態機械４２１は、アドレス／端点構
成機構４２３に記憶されているアドレス／端点データに
基づいて、伝送データの認識信号と照らし合わせ、この
データのターゲット・デバイスがこの複合デバイス４０
と接続している複数の機能装置の一つであるか否かを判
別する。
【００４４】上述したように、この複合デバイス４０が
ＵＳＢバスに接続される際、このデバイスは、まず、Ｕ
ＳＢホストにより指定された仮想ハブのアドレスを得
る。そして、ＵＳＢホストは、ポーリング（ｐｏｌｌｉ
ｎｇ）の方式によって、定期的にこの仮想ハブの状態を
調べる。この仮想ハブのアドレス／端点は、すでにアド
レス／端点構成機構４２３に記憶されているため、ＵＳ
Ｂホストがこの仮想ハブに送信しようとする信号例え
ば、質問命令などの先端のアドレス／端点データは、ユ
ニバーサル端点状態機械４２１によって認識され、その
アドレス／端点がアドレス／端点構成『１』にあるアド
レス／端点と一致する（即ち、仮想ハブのアドレス／端
点と一致する）場合に、この信号はイベント制御モジュ
ール４５１を介して、マイクロプロセッサ５１０に伝送
される。マイクロプロセッサ５１０はアドレス／端点構
成『１』に属する信号を受信して、前記信号は仮想ハブ
に属するものだと認識し、信号の内容によって応答す
る。本実施形態の複合デバイス４０には、ＵＳＢハブの
ために設計された回路が備えられていない。ハブ機能に
関わるすべての作業は、ソフトウェア又はファームウェ
アを介してマイクロプロセッサ５１０によって、シミュ
レートして実行される。
【００４５】そのため、毎回の質問動作において、マイ
クロプロセッサ５１０は、ハブとして、コントロール・
インターフェース・モジュール４５２、ユニバーサル端
点状態機械４２１、シリアル・インターフェース・エン
ジン４１２、ＵＳＢ送信／トランシーバ４１１を介し
て、次々とＵＳＢホストに新たな機能装置が加わったこ
とを通知する。そして、ＵＳＢホストがこれらの機能装
置を認識し、ＵＳＢアドレスをこれらの装置に指定し
た、これらのキーボード・デバイス、マウス・デバイス
及びハードウェアをＵＳＢシステムに加える。一方、Ｕ
ＳＢホストは、これらの新たに加わった装置が仮想ハブ
に接続されており、ＵＳＢ連結に必要とするハブと機能
装置の連結の従属関係を維持していると認識する。その
ため、ＵＳＢホストはマイクロプロセッサ５１０が毎回
返答する装置の端点と設定に基づいて、順に各装置にＵ
ＳＢアドレスを指定する。即ち、キーボード・デバイ
ス、マウス・デバイス及びハードウェアは、それぞれ独
立したＵＳＢアドレスを持つとともに、各装置のアドレ
スとその対応する端点は、すべてアドレス／端点構成機
構４２３に記憶される。
【００４６】また、ＵＳＢ接続層ブロック４２０におい
て、端点変数レジスタ４２２は各端点状態の記憶に用い
られ、ユニバーサル端点状態機械４２１によってアクセ
スと更新が行われる。そのため、ＵＳＢホストがこの複
合デバイス４０に対して、各装置状態の質問命令を発す
ると、マイクロプロセッサ５１０は、ユニバーサル端点
状態機械４２１を介して、端点変数レジスタ４２２から
各端点の最新状態を読み取り、ＵＳＢホストに返答す
る。よって、ＵＳＢホストにとって複合デバイス４０と
は、ＵＳＢハブ装置とその接続しているキーボード・デ
バイス、マウス・デバイス及びハードウェアであり、即
ち、複合デバイス４０は、ＵＳＢ仕様のティアド・スタ
ー構成を維持している。
【００４７】以上、本発明の実施形態における複合デバ
イス４０がＵＳＢバスに接続される際に行われるインタ
ーフェース初期化の動作と、複合デバイス４０が仮想ハ
ブ機能として用いられる方法を説明した。以下、データ
の伝送動作によって、ＵＳＢ接続層ブロック４２０と、
メモリ管理ユニット４３０、データ・バッファ４４０そ
して応用インターフェース・エンジン４５０との交互関
係及び各ブロックの機能について、詳しく説明する。
【００４８】まず、ＵＳＢ物理層ブロック４１０がＵＳ
Ｂホストからのデータを受信すると、ユニバーサル端点
状態機械４２１は、先にアドレス／端点構成機構４２３
内に記憶してあるアドレス／端点を用いて、このデータ
先端の認識信号と照合し、その結果を物理層ブロック４
１０に通知する。アドレスと端点コードが一致した場
合、即ち、このデータのターゲット・デバイスが本実施
形態の複合デバイスの複数の機能装置の一つであること
を確認した場合、ユニバーサル端点状態機械４２１は、
端点構成機構４２４からこの端点コードの端点構成を取
得し、端点変数レジスタ４２２からこの端点の先前の状
態を読み取り、例えば、中断型送信、バルク型送信、即
時型送信、コントロール型送信等、端点の種類によっ
て、物理層ブロック４１０を介してＵＳＢホストと通信
及びデータ伝送を行う。また、アドレスと端点コードが
一致した場合、ユニバーサル端点状態機械４２１は、こ
のアドレス／端点構成コードと端点コードを、メモリ管
理ユニット４３０と応用インターフェース・エンジン４
５０に通知する。
【００４９】以下、メモリ管理ユニット４３０と応用イ
ンターフェース・エンジン４５０の機能について説明す
る。
【００５０】メモリ管理ユニット４３０は、端点バッフ
ァ構成機構４３１と、データ・アクセス制御ユニット４
３２とを備える。
【００５１】端点バッファ構成機構４３１は、各端点に
配布されたバッファ・ブロック、及びその一時保存領域
におけるデータ状態等を記憶するために用いられる。デ
ータ・アクセス制御ユニット４３２は、ユニバーサル端
点状態機械４２１からの触発信号、アドレス／端点構成
コード及び端点コードを受信した時に、この端点の構成
と変数を記入するとともに、端点バッファ構成機構４３
１からこの端点のデータ・バッファにおけるデータ状態
を取り出して、ユニバーサル端点状態機械４２１に知ら
せ、ユニバーサル端点状態機械４２１にＵＳＢホストと
の通信方法を判断させる。データのアップロードが可能
である場合、データ・アクセス制御ユニット４３２は、
データ・バッファ４４０からデータを読み取り、ユニバ
ーサル端点状態機械４２１を介してＵＳＢホストにアッ
プロードする。一方、データのダウンロードが可能であ
る場合、ユニバーサル端点状態機械４２１は、データを
データ・アクセス制御ユニット４３２に伝送し、そこか
らこの端点がデータ・バッファ４４０に属するバッファ
・ブロックに記憶する。同時に、データ・アクセス制御
ユニット４３２は、このデータのバッファのデータ状態
を応用インターフェース・エンジン４５０におけるイベ
ント制御モジュール４５１に報告する。
【００５２】応用インターフェース・エンジン４５０
は、イベント制御モジュール４５１と、コントロール・
インターフェース・モジュール４５２と、データ通路モ
ジュール４５３とを備える。
【００５３】イベント制御モジュール４５１は、ユニバ
ーサル端点状態機械４２１とデータ・アクセス制御ユニ
ット４３２からのイベントを受信するために用いられ、
このイベントを符号化した後、応用機能モジュール５０
０におけるマイクロプロセッサ５１０に通知する。マイ
クロプロセッサ５１０は、アドレス／端点構成コードと
イベントの種類、ＵＳＢ命令、そして受信したデータま
たはデータのニーズに応じて応答する。
【００５４】コントロール・インターフェース・モジュ
ール４５２は、三つの主な機能を提供している。第一
は、応用機能モジュール５００が接続している複数個の
デバイスを初期化をする際に、コントロール・インター
フェース・モジュール４５２を介して、例えば、アドレ
ス／端点構成コード、端点の種類、そしてバッファ・ブ
ロック等各構成を割り当てることである。第二は、マイ
クロプロセッサ５１０は、コントロール・インターフェ
ース・モジュール４５２を介して、ＵＳＢ接続層ブロッ
ク４２０にＵＳＢホストと通信するための必要な動作を
取るように指示し、或いは各端点の状態を読み取ること
で応答の動作を決めることである。第三は、マイクロプ
ロセッサ５１０は、コントロール・インターフェース・
モジュール４５２を介して、メモリ管理ユニット４３０
と、例えば、ＵＳＢ命令関数の読み取り、複合化命令の
種類、又はＵＳＢの要求するデータの書き込み等データ
を伝送することである。
【００５５】データ通路モジュール４５３は、応用機能
モジュール５００に接続されている複数のデバイスが大
量のデータをアクセスする際に用いられ、一部の機能の
実行、例えバッファドウェアのデータの読み取り、また
はデータの伝送などを行う際に、データ通路モジュール
４５３は、機能装置に、マイクロプロセッサ５１０の介
入を必要とせず、直接にメモリ管理ユニット４３０を介
してデータ・バッファへ読み取り又はアクセスさせるこ
とができ、伝送の能率を高めることができる。
【００５６】上述したように、ユニバーサル端点状態機
械４２１がアドレスと端点コードを照合し、その結果が
アドレス／端点構成機構内に記憶してあるデータと一致
した場合、ユニバーサル端点状態機械４２１は、このア
ドレス／端点構成コードと端点コードをメモリ管理ユニ
ット４３０と応用インターフェース・エンジン４５０に
通知する。メモリ管理ユニット４３０では、データ・ア
クセス制御ユニット４３２によって、ユニバーサル端点
状態機械４２１から送信された信号を受信する。同時
に、このメッセージに基づいて、データ・アクセス制御
ユニット４３２は、データ・バッファ４４０におけるこ
の端点の構成を端点バッファ構成機構４３１から取り出
すことで、ユニバーサル端点状態機械４２１が後続して
送信するデータをこの端点の属するバッファ・ブロック
に記憶する。
【００５７】応用インターフェース・エンジンにおい
て、ユニバーサル端点状態機械４２１は、このメッセー
ジをイベント制御モジュール４５１に伝達する。その
後、イベント制御モジュール４５１は、前記アドレス／
端点構成コードを含むメッセージをマイクロプロセッサ
５１０に伝達し、さらに、マイクロプロセッサ５１０に
よって、このアドレス／端点構成コードの属する機能装
置の認識を行う。もし、前記アドレス／端点構成コード
の属する機能装置がハードウェアであるならば、マイク
ロプロセッサ５１０は、コントロール・インターフェー
ス・モジュール４５２を介してデータ・アクセス制御ユ
ニット４３２と通信することにより、データ・バッファ
４４０からデータを読み取り、ハードウェアに返信す
る。
【００５８】また、例えバッファドウェア等の機能装置
は、データ通路モジュール４５３利用して、直接データ
・アクセス制御ユニットと通信し、直接データ・バッフ
ァ４４０とデータの大量アクセスすることもできる。上
述したように、このデータ通路モジュール４５３を設け
ることにより、伝送の能率を有効に高める。
【００５９】以上、本発明の実施形態１における複合デ
バイスの内部構成とその機能について説明した。本発明
の実施形態１では、この複合デバイスは、その内部の統
合式回路システムを介して、ＵＳＢハブの機能をシミュ
レートすることによって、このデバイスと接続している
複数の機能装置に、それぞれ独立したＵＳＢアドレスを
与えることができる。そのため、ＵＳＢホストにとっ
て、この複合デバイスはＵＳＢハブとその接続している
複数のＵＳＢ機能装置の組合せである。よって、本実施
形態1における複合デバイスが接続している各機能装置
は、すべてシステムに組込まれている仕様駆動プログラ
ムを使用でき、ＵＳＢの『プラグ・アンド・プレイ』機
能を持つことになる。さらに、本実施形態1における複
合デバイスのロジック回路モジュールは、『資源統一配
布管理』の方式によって設計されており、本来ＵＳＢ複
合デバイス内に制作されている複数組のＵＳＢロジック
回路を、単一のＵＳＢロジック回路モジュールに統合す
ることにより、複数の機能ブロックが同一組のＵＳＢロ
ジック回路を介してＵＳＢバスに接続することを可能に
する。このため、従来の複合デバイスにおける回路の重
複性を避けると共に、コストを大幅に下げることができ
る。
【００６０】図５は、本発明の実施形態２におけるＵＳ
Ｂ複合デバイスを示す図である。この複合デバイス５０
は、ＵＳＢロジック回路モジュール６００と応用機能モ
ジュール７００とを備える。本実施形態のＵＳＢ複合デ
バイスのＵＳＢロジック回路モジュール６００は、実施
形態１の構成と類似しており、物理層ブロック６１０
と、接続層ブロック６２０と、メモリ管理ユニット６３
０と、データ・バッファ６４０と、応用インターフェー
ス・エンジン６５０とを備える。
【００６１】物理層ブロック６１０も、ＵＳＢトランシ
ーバ６１１と、シリアル・インターフェース・エンジン
６１２とを備えており、その機能はすべて実施形態１と
同じである。
【００６２】本実施形態の接続層ブロック６２０は、実
施形態１の構成と異なる点は、図５に示すように、接続
層ブロック６２０はユニバーサル端点状態機械６２１
と、端点変数レジスタ６２２と、アドレス／端点構成機
構６２３の他に、さらに、ロジック/物理端点転換モジ
ュール６２４と物理端点構成機構６２５とを備えること
になる。
【００６３】さらに、本実施形態のメモリ管理ユニット
６３０は、データ・アクセス制御ユニット６３２の他
に、実施形態１の端点バッファ構成機構４３１の代わり
に、物理端点バッファ構成機構６３１を備える。
【００６４】また、本実施形態の応用機能モジュール７
００は、ＰＳ／２インターフェース７２１と、フレキシ
ブルディスク・インターフェース７２２と、二つのハー
ドディスク・インターフェース７２３、７２４と、二つ
のシリアル・ポート・インターフェース７２５、７２６
と、パラレル・ポート・インターフェース７２７と、７
つのインターフェースを備える。なお、本発明の実施形
態２の複合デバイスが接続できる機能装置の種類と数
は、実施形態１と違い、アドレスと端点間の固定した配
置に制限されず、接続する機能装置の種類及び数は、制
限されない。例えば、実施形態１において、マイクロプ
ロセッサ５１０は、各機能装置に配布された、アドレス
と端点コードを含むアドレス／端点構成を、各機能の認
識とデータ・バッファの割り当てに用いている。そのた
め、各機能装置に配布している構成、例えば、予め設定
されているアドレス２と固定したロジック端点０、１、
２を含むアドレス／端点構成『２』は、その接続できる
機能装置を制限する。このため、実施形態１の応用機能
モジュールが接続できる機能装置の種類と数は制限され
る。
【００６５】ここで、本発明の実施形態２における複合
デバイス５０は、実施形態１における複合デバイスの統
合式ＵＳＢロジック回路システムとＵＳＢデバイスの
『プラグ・アンド・プレイ』機能との利点を備える上
に、上述した複合デバイスの組み合わせる機能の種類と
数が制限されるという課題を解決する方法を提供する。
以下、その方法を説明する。
【００６６】まず、応用機能モジュールにおけるマイク
ロプロセッサ７１０は、７つのインターフェースに接続
されている機能装置のそれぞれのニーズによって、順に
一組の物理端点コードを各機能装置に割り当てる。例え
ば、物理端点コード０、１をＰＳ／２インターフェース
７２１に接続されるマウス・デバイスに割り当てるとと
もに、そのロジック端点０、１と対応させる。物理端点
コード２、３、４をフレキシブルディスク・インターフ
ェース７２２に接続されるフレキシブルディスクに割り
当てるとともに、そのロジック端点０、１、２と対応さ
せる。物理端点コード５、６、７をハードディスク・イ
ンターフェース７２３に接続されるハードディスクに割
り当てるとともに、そのロジック端点０、１、２と対応
させる。さらに、マイクロプロセッサ７１０は、別途
に、この複合デバイスにおいてハブ機能をシミュレート
する際に用いられる一組の仮想ハブの物理端点コードを
割り当てる。同時に、マイクロプロセッサ７１０は、コ
ントロール・インターフェース・モジュール６５２とユ
ニバーサル端点状態機械６２１を介して、例えば、端点
の種類と最大パケット長等、各機能装置の物理端点構成
を接続層ブロックにおける物理端点構成機構６２５に記
憶する。
【００６７】上述した物理端点とロジック端点の対応の
方法にれば、各アドレス、即ち、機能装置がそれぞれの
特性によって、配置する端点種類と数を任意に設計する
ことを可能にし、本発明の適用時の自由度を高める。
【００６８】本実施形態において、マイクロプロセッサ
７１０は、実施形態１で使われている、アドレスと物理
端点を含むアドレス／端点構成ではなく、『物理端点コ
ード』を用いて各機能装置を認識している。
【００６９】次に、実施形態１と同様に、マイクロプロ
セッサ７１０は、各機能装置の物理端点コードによっ
て、応用インターフェース・エンジン６５０にあるコン
トロール・インターフェース・モジュール６５２を介し
て、各物理端点のをデータ・バッファ６４０におけるバ
ッファ・ブロックに割り当てる。割り当ての完成と同時
に、データ・バッファ６４０における各物理端点の構成
データは、物理端点バッファ構成機構６３１に記憶され
る。
【００７０】複合デバイス５０がＵＳＢバスに接続され
ると、ＵＳＢホストは、新たなデバイスが前記バスに接
続したことを検出するとともに、一連のＵＳＢ命令を発
することにより、このデバイスの認識と設定を行う。こ
こで、物理層ブロック６１０は、このメッセージを接続
層ブロック６２０のユニバーサル端点状態機械６２１に
伝送し、さらに、ユニバーサル端点状態機械６２１によ
って、このメッセージをイベント・コントロール・モジ
ュール６５１に伝送する。その後、イベント・コントロ
ール・モジュール６５１は、このメッセージをマイクロ
プロセッサ７１０に伝送する。この時、マイクロプロセ
ッサ７１０は、一組の物理端点コードを仮想ハブのロジ
ック端点とし、ロジック端点と仮想ハブの構成を一緒に
ＵＳＢホストに返答する。そのため、ＵＳＢホストは、
この複合デバイス５０をハブ装置と認識し、ＵＳＢアド
レスをこの仮想ハブに指定する。この仮想ハブのＵＳＢ
アドレスと、そのロジック端点コードと物理端点コード
の対応関係は、一緒にアドレス／端点構成機構６２３に
記憶される。
【００７１】本実施形態の接続層ブロック６２０におい
て、端点変数レジスタ６２２は、各物理端点の状態を記
憶するために用いられ、ユニバーサル端点状態機械６２
１によって、アクセスと更新が行われる。又、ロジック
／物理端点転換モジュール６２４は、ロジック／物理端
点の転換に用いられ、これにより、マイクロプロセッサ
７１０がその物理端点コードによって物理端点コードの
代表する機能装置を認識しやすくになる。
【００７２】その後、ＵＳＢホストはポーリングの方式
で、定期的にこの仮想ハブの状態を探知する。この仮想
ハブのロジック・アドレス／端点は、すでにアドレス／
端点構成機構６２３に記憶されているため、ＵＳＢホス
トがこの仮想ハブに伝送しようとするメッセージ、例え
ば、質問命令等の先端のロジック・アドレス／端点デー
タは、ユニバーサル端点状態機械６２１によって認識さ
れ、さらに、このロジック・アドレス／端点が仮想ハブ
に属すると確認された場合、このロジック端点は、ロジ
ック／物理端点転換モジュール６２４によって物理端点
に転換される。その後、ユニバーサル端点状態機械６２
１は、イベント・コントロール・モジュール６５１を介
して、この物理端点コードをマイクロプロセッサ７１０
に通知する。本実施形態の複合デバイス５０にも、ＵＳ
Ｂハブのために設計された回路が備えられていないた
め、ハブ機能に関わるすべての作業は、全部ソフトウェ
ア、又はファームウェアを介してマイクロプロセッサ７
１０によって、シミュレートして実行される。
【００７３】毎回の質問動作を介して、マイクロプロセ
ッサ７１０は、ハブとして、ＵＳＢホストと通信し、順
に新たなデバイスの接続を報告する。ＵＳＢホストは、
このメッセージに基づいて、この機能デバイスに対する
認識手続き（Ｅｎｕｍｅｒａｔｉｏｎ）を起動し、完成
した後に、順にＵＳＢアドレスを各機能装置にそれぞれ
指定する。そして、各機能装置のＵＳＢアドレスと、そ
のロジック端点と物理端点の対応関係も、アドレス／端
点構成機構６２３に記憶される。例えば、マイクロプロ
セッサ７１０は、物理端点コード２、３、４をもって、
フレキシブルディスク・デバイスのロジック端点０、
１、２と対応して、ＵＳＢホストの質問に応答し、ＵＳ
Ｂアドレスを得る。その後、同様に、物理端点コード
５、６、７をもって、ハードディスク・デバイスのロジ
ック端点０、１、２と対応して、ＵＳＢホストの質問に
応答し、ＵＳＢアドレスを得る。各機能装置のＵＳＢア
ドレスと、そのロジック端点と物理端点コードの対応関
係は、アドレス／端点構成機構６２３に記憶されるた
め、本実施形態の複合デバイスに接続している複数個の
機能装置が同一のロジック端点コードを使用していて
も、マイクロプロセッサ７１０は、そのＵＳＢアドレス
とこのアドレスのロジック端点と物理端点の対応関係に
よって、正確に各アドレス／端点の表している機能デバ
イスを認識することができる。即ち、本実施形態におけ
るロジック／物理端点の設定と転換の方法は、その端点
の数に制限されず、ユーザのニーズに応じて、その機能
装置の種類と数を拡充することができる。
【００７４】そのため、本実施形態のＵＳＢ複合デバイ
スは、本発明の実施形態１における複合デバイスの利点
を有するとともに、拡充性も備えており、ＵＳＢ複合デ
バイスの用途をより広く、便利にする。
【００７５】図６は、本発明の実施形態３におけるＵＳ
Ｂ複合デバイスを示す図である。図６に示すように、本
実施形態のＵＳＢ複合デバイス６０の主な構成は、実施
形態２と同じである。但し、本実施形態と実施形態２の
相違点は、本実施形態のＵＳＢ複合デバイス６０は、さ
らに、信号増幅機構９２０と、一組の接続／取り外し検
出回路９３０とを備えることにある。以下、信号増幅機
構９２０と、接続／取り外し検出回路９３０について、
図６を参照して説明する。
【００７６】図６に示すように、ＵＳＢホストから発せ
られたメッセージは、ＵＳＢトランシーバ８１１を介し
て、信号増幅機構９２０に伝送される。信号増幅機構９
２０は、例えばＵＳＢハブ内の信号リピータの機能を果
たす。さらに、本実施形態のＵＳＢ複合デバイスも、一
組の接続／取り外し検出回路９３０を備えており、この
接続/取り外し検出回路９３０がデバイスのダウン・ス
トリーム接続ポート６２に接続され、外部から接続され
るＵＳＢデバイスの接続又は取り外し作業を検出する。
なお、本実施形態のＵＳＢ複合デバイス６０と実施形態
１、実施形態２の複合デバイス４０、５０は、さらに、
アップ・ストリーム接続ポート４１、５１、と６１に接
続する他の一組のＵＳＢ接続／取り外し検出回路(図示
せず)を備えることができる。このＵＳＢ接続/取り外し
検出回路によって、ＵＳＢホスト、又はハブは、これら
のデバイスの接続又は取り外しを検出することができ
る。
【００７７】ＵＳＢデバイスがダウン・ストリーム・ポ
ート６２に接続された際に、接続／取り外し検出回路９
３０は、電位又は電流の変化を検出し、マイクロプロセ
ッサ９１０に通知する。この時、ＵＳＢ複合デバイス６
０のマイクロプロセッサ９１０は、実施形態１と実施形
態２におけるマイクロプロセッサと同様に、ＵＳＢハブ
の動作をシミュレートすることができ、ＵＳＢロジック
回路モジュール８００を介して新デバイスのメッセージ
をＵＳＢホストに通知し、このＵＳＢデバイスをこのＵ
ＳＢバスに接続することができる。
【００７８】そのため、この方式によって、本実施形態
のＵＳＢ複合デバイス６０は、ＵＳＢデバイスとの接続
に用いられる複数個のダウン・ストリーム接続ポートを
増加することができ、本実施形態のＵＳＢ複合デバイス
を介して、複数個のＵＳＢデバイスがＵＳＢバスに接続
することができる。
【００７９】前記実施形態による説明は、本発明の内容
を簡単に説明するための内容に過ぎなく、本発明をそれ
らの構成に狭義的に制限するものではない。本発明の要
旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含
まれる。
【００８０】
【発明の効果】本発明のＵＳＢ複合デバイスによれば、
組込み式ハブを備えず、回路またはファームウェアによ
って、ハブ機能をシミュレートすることによって、一組
の独立した機能装置が同一のＵＳＢロジック回路モジュ
ールを介してＵＳＢバスに接続することを可能にする。
【００８１】本発明のＵＳＢ複合デバイスの設計は、従
来の複合デバイスにおける、回路の重複性を避けると同
時に拡充性も備えており、コストを大幅に下げることが
出来るだけでなく、ＵＳＢ複合デバイスの用途をより広
く、便利にする。又、本発明の複合デバイスが接続して
いる各機能装置はＵＳＢの『プラグ・アンド・プレイ』
機能を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＵＳＢシステムの接続方法を示す図である。
【図２】従来のＵＳＢ合成デバイスを示す図である。
【図３】（ａ）は従来のキーボード複合デバイスの外部
構成を示す図であり、（ｂ）は従来のキーボード複合デ
バイスの内部構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１におけるＵＳＢ複合デバイ
スの内部構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２におけるＵＳＢ複合デバイ
スの内部構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態３におけるＵＳＢ複合デバイ
スの内部構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ ＵＳＢホスト １１ ルート・ハブ １２ 接続ポート １３ 接続ポート １４ ＵＳＢハブ １５ ＵＳＢ機能装置 １６ ＵＳＢハブ １７ ＵＳＢ機能装置 ２０ 合成デバイス ２０１ ＵＳＢロジック回路 ２０２ 機能ブロック ２０３ 複数個の端点 ２０４ マウス機能 ２０５ キーボード機能 ３０ キーボード複式デバイス ３０４ ＵＳＢ接続ポート ３０５ ＵＳＢ接続ポート ３０６ ＵＳＢ機能装置 ３０７ ＵＳＢ機能装置 ３１０ キーボード機能装置 ３１１ ＵＳＢロジック回路 ３１２ キーボード機能ブロック ３２０ ハブ装置 ３２１ ＵＳＢロジック回路 ３２２ ハブ機能ブロック ４０ 複合デバイス ４００ ＵＳＢロジック回路モジュール ４１ アップ・ストリーム接続ポート ４１０ 物理層ブロック ４１１ ＵＳＢ送信／トランシーバ ４１２ シリアル・インターフェース・エンジン ４２０ 接続層ブロック ４２１ ユニバーサル端点状態機械 ４２２ 端点変数レジスタ ４２３ アドレス／端点構成機構 ４２４ 端点構成機構 ４３０ メモリ管理ユニット ４３１ 端点バッファ構成機構 ４３２ データ・アクセス制御ユニット ４４０ データ・バッファ ４５０ 応用インターフェース・エンジン ４５１ イベント制御モジュール ４５２ コントロール・インターフェース・モジュール ４５３ データ通路モジュール ５０ 複合デバイス ５００ 応用機能モジュール ５１ アップ・ストリーム接続ポート ５１０ マイクロプロセッサ ５２１ ＰＳ／２インターフェース ５２２ シリアル・ポート・インターフェース ５２３ IDEインターフェース ６０ 複合デバイス ６００ ＵＳＢロジック回路モジュール ６１ アップ・ストリーム接続ポート ６１０ 物理層ブロック ６１１ ＵＳＢ送信／トランシーバ ６１２ シリアル・インターフェース・エンジン ６２ ダウン・ストリーム接続ポート ６２０ 接続層ブロック ６２１ ユニバーサル端点状態機械 ６２２ 端点変数レジスタ ６２３ アドレス／端点構成機構 ６２４ ロジック／物理端点転換モジュール ６２５ 物理端点構成機構 ６３０ メモリ管理ユニット ６３１ 物理端点バッファ構成機構 ６３２ データ・アクセス制御ユニット ６４０ データ・バッファ ６５０ 応用インターフェース・エンジン ６５１ イベント・コントロール・モジュール ６５２ コントロール・インターフェース・モジュール ６５３ データ通路モジュール ７００ 応用機能モジュール ７１０ マイクロプロセッサ ７２１ ＰＳ/２インターフェース ７２２ フレキシブルディスク・インターフェース ７２３ ハードディスク・インターフェース ７２４ ハードディスク・インターフェース ７２５ シリアル・ポート・インターフェース ７２６ シリアル・ポート・インターフェース ７２７ パラレル・ポート・インターフェース ８００ ＵＳＢロジック回路モジュール ８１０ 物理層ブロック ８１１ ＵＳＢトランシーバ ８１２ シリアル・インターフェース・エンジン ８２０ 接続層ブロック ８２１ ユニバーサル端点状態機械 ８２２ 端点変数レジスタ ８２３ アドレス／端点構成機構 ８２４ ロジック／物理端点転換モジュール ８２５ 物理端点構成機構 ８３０ メモリ管理ユニット ８３１ 物理端点バッファ構成機構 ８３２ データ・アクセス制御ユニット ８４０ データ・バッファ ８５０ 応用インターフェース・エンジン ８５１ イベント・コントロール・モジュール ８５２ コントロール・インターフェース・モジュール ８５３ データ通路モジュール ９００ 応用機能モジュール ９１０ マイクロプロセッサ ９２０ 信号増幅機構 ９２１ ＰＳ/２インターフェース ９２２ フレキシブルディスク・インターフェース ９２３ ハードディスク・インターフェース ９２４ インターフェースＮ ９３０ 接続/取り外し検出回路

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の機能装置と一つのＵＳＢバスの接
    続に用いられ、且つ前記機能装置にＵＳＢのプラグ・ア
    ンド・プレイ機能を持たせるＵＳＢ複合デバイスであっ
    て、 複数の機能装置と一つのＵＳＢバスの接点となり、信号
    の送信／受信及び信号の仕様の転換を行うＵＳＢトラン
    シーバと、 受信した信号を復号化し、受信したシリアル・データを
    パラレル・データに転換し、さらに、送信するパラレル
    ・データをシリアル・データに変換して符号化するとと
    もに、データの送信／受信の際に、巡回冗長検査コード
    の検査を行うシリアル・インターフェース・エンジン
    （ＳＩＥ）と、 一端が前記シリアル・インターフェース・エンジンに接
    続され、他端がマイクロプロセッサ又はコントローラを
    介して、複数の非ＵＳＢインターフェースに接続され、
    前記ＵＳＢトランシーバと前記シリアル・インターフェ
    ース・エンジンの機能を持たず、ＵＳＢホストより指定
    された複数のデバイス・アドレスの記憶と管理に用いら
    れる回路システムと、 を備えることを特徴とするＵＳＢ複合デバイス。
  2. 【請求項２】 前記回路システムは、 ユニバーサル端点状態機械と、 複数のアドレス／端点構成を記憶するために用いられ、
    前記ＵＳＢ複合デバイスが、前記ユニバーサル端点状態
    機械を介して、アドレス／端点管理機構に記憶されてい
    る各端点の種類によって、ＵＳＢ仕様の通信プロトコル
    を行いＵＳＢホストと通信するアドレス／端点管理機構
    と、 送信中のデータを一時記憶するメモリ・モジュールと、 を備えることを特徴とする請求項１に記載のＵＳＢ複合
    デバイス。
  3. 【請求項３】 前記アドレス／端点管理機構が記憶して
    いる複数個のアドレス／端点構成は、前記回路システム
    が前記ＵＳＢトランシーバ、前記シリアル・インターフ
    ェース・エンジンとマイクロプロセッサ又はコントロー
    ラを介して、ハブ機能を実行する際に使用する一組の仮
    想ハブのアドレス／端点構成を有することを特徴とする
    請求項２に記載のＵＳＢ複合デバイス。
  4. 【請求項４】 前記回路システムは、前記ユニバーサル
    端点状態機械によってアクセス又は更新され、複数の端
    点の状態を記憶する端点変数レジスタをさらに備えるこ
    とを特徴とする請求項２に記載のＵＳＢ複合デバイス。
  5. 【請求項５】 前記メモリ・モジュールは、 送信中のデータを一時記憶するデータ・バッファと、 各端点が前記データ・バッファに配置しているメモリ・
    データとその最大パケット長さを記憶する端点バッファ
    構成機構と、信号の端点コードと前記端点バッファ構成
    機構が与える端点バッファの配置に基づいて、前記デー
    タ・バッファからデータをアクセスするデータ・アクセ
    ス制御ユニットとを有し、前記データ・バッファからデ
    ータをアクセスするメモリ管理ユニットと、 を備えることを特徴とする請求項４に記載のＵＳＢ複合
    デバイス。
  6. 【請求項６】 前記回路システムは、前記ユニバーサル
    端点状態機械と前記データ・アクセス制御ユニットと前
    記回路システムが接続している前記複数の非ＵＳＢイン
    ターフェース間の信号伝達及びデータアクセスに用いら
    れる応用インターフェース・エンジンをさらに備えるこ
    とを特徴とする請求項５に記載のＵＳＢ複合デバイス。
  7. 【請求項７】 前記アドレス／端点管理機構は、 ＵＳＢホストによって指定された複数のロジック・アド
    レスと各ロジック・アドレスのすべてのロジック端点と
    物理端点の対応関係の記憶に用いられ、前記ユニバーサ
    ル端点状態機械は前記複数ロジック・アドレスを利用し
    て、前記ＵＳＢ複合デバイスに接続されている複数のデ
    バイスがＵＳＢホストから伝送されるデータの指定され
    た受信者又は送信者であるかを判断するアドレス／端点
    構成機構と、 各物理端点の種類、最大パケット長さ、そして、各物理
    端点が前記メモリ・モジュールに配置しているメモリを
    記憶する物理端点構成機構と、 前記ＵＳＢ複合デバイスが接続している複数のデバイス
    のロジック／物理端点を転換するロジック／物理転換モ
    ジュールと、 を備えることを特徴とする請求項２に記載のＵＳＢ複合
    デバイス。
  8. 【請求項８】 前記アドレス／端点構成機構に記憶され
    ている複数のロジック・アドレスの内、一組の仮想ハブ
    のロジック・アドレスと、そのすべてのロジック端点と
    物理端点の対応関係が含まれており、前記仮想ハブのア
    ドレス／端点構成は、前記回路システムがＵＳＢトラン
    シーバ、前記シリアル・インターフェース・エンジンと
    マイクロプロセッサ又はコントローラを介して、ハブ機
    能を実行する際に使用するアドレス／端点であることを
    特徴とする請求項７に記載のＵＳＢ複合デバイス。
  9. 【請求項９】 前記回路システムは、前記ユニバーサル
    端点状態機械によってアクセス又は更新され、各物理端
    点の状態を記憶する端点変数レジスタをさらに備えるこ
    とを特徴とする請求項７に記載のＵＳＢ複合デバイス。
  10. 【請求項１０】 前記メモリ・モジュールは、 送信中のデータを一時記憶するデータ・バッファと、 各物理端点が前記データ・バッファに配置しているメモ
    リ・データとその最大パケット長さを記憶する物理端点
    バッファ構成機構と、信号の物理端点コードと、前記物
    理端点バッファ構成機構が与える物理端点バッファの配
    置に基づいて、前記データ・バッファからデータをアク
    セスするデータ・アクセス制御ユニットとを有し、前記
    データ・バッファからデータをアクセスするメモリ管理
    ユニットと、 を備えることを特徴とする請求項９に記載のＵＳＢ複合
    デバイス。
  11. 【請求項１１】 前記回路システムは、前記ユニバーサ
    ル端点状態機械と前記データ・アクセス制御ユニットと
    前記ＵＳＢ複合デバイスが接続している複数のインター
    フェース間の信号伝達とデータアクセスに用いられる応
    用インターフェース・エンジンをさらに備えることを特
    徴とする請求項１０に記載のＵＳＢ複合デバイス。
  12. 【請求項１２】 前記応用インターフェース・エンジン
    は、 ＵＳＢプロトコルによって、前記ユニバーサル端点状態
    機械と前記データ・アクセス制御ユニットに発生したイ
    ベントを受信し、前記物理端点コードの属するデバイス
    に伝送するイベント制御モジュールと、 内部のレジスタのコントロール又は設定及びメモリ管理
    ユニットとデータの伝達を行うコントロール・インター
    フェース・モジュールと、 大量のデータのアクセスに用いられ、直接データ・アク
    セス（DMA）の方法によって、データ・レジストと前記
    回路システムが接続している複数のインターフェースと
    の間にデータ伝送を行うデータ通路モジュールと、 をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載のＵ
    ＳＢ複合デバイス。
  13. 【請求項１３】 前記回路システムは、 ユニバーサル端点状態機械と、 複数のアドレス／端点構成を記憶するために用いられ、
    前記ユニバーサル端点状態機械が、前記アドレス／端点
    管理機構に記憶されている各端点の種類によって、ＵＳ
    Ｂ仕様の通信プロトコルを行い、ＵＳＢホストと通信す
    るアドレス／端点管理機構と、 前記ユニバーサル端点状態機械によってアクセス又は更
    新され、各端点の状態を記憶する端点変数レジスタと、 をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＵＳ
    Ｂ複合デバイス。
  14. 【請求項１４】 前記回路システムは、 送信中のデータを一時記憶する、データ・バッファと、 各端点が前記データ・バッファに配置しているメモリ・
    データとその最大パケット長さを記憶する端点バッファ
    構成機構と、信号の端点コードと前記端点バッファ構成
    機構が与える端点バッファの配置に基づいて、前記デー
    タ・バッファからデータをアクセスするデータ・アクセ
    ス制御ユニットとを有し、前記データ・バッファからデ
    ータをアクセスするメモリ管理ユニットと、 を備えることを特徴とする請求項１３に記載の回路シス
    テム。
  15. 【請求項１５】 前記回路システムは、前記ユニバーサ
    ル端点状態機械と前記データ・アクセス制御ユニットと
    複数のインプット／アウトプット・インターフェース間
    の信号の伝送及びデータのアクセスに用いられる応用イ
    ンターフェース・エンジンをさらに備えることを特徴と
    する請求項１４に記載の回路システム。
  16. 【請求項１６】 前記ＵＳＢ複合デバイスは、マイクロ
    プロセッサ又はコントローラをさらに備えることを特徴
    とする請求項６又は１２に記載のＵＳＢ複合デバイス。
  17. 【請求項１７】 前記ＵＳＢ送信／トランシーバと前記
    シリアル・インターフェース・エンジンと前記回路シス
    テムがすべて同一シングル・チップに製作されているこ
    とを特徴とする請求項６又は１２に記載のＵＳＢ複合デ
    バイス。
  18. 【請求項１８】 前記ＵＳＢ複合デバイスは、ＵＳＢホ
    ストとこのＵＳＢ複合デバイスが接続しているＵＳＢ機
    能装置との間に、アップロードとダウン・ストリームの
    ＵＳＢ信号を伝送する信号増幅機構と、ＵＳＢ接続ポー
    トの接続及び取り外しの状態を検出する接続／取り外し
    検出回路とをさらに備え、 前記信号増幅機構と前記接続/取り外し検出回路の設置
    によって、さらに複数のＵＳＢ接続ポートを前記ＵＳＢ
    複合デバイスに提供できることを特徴とする請求項６又
    は１２に記載のＵＳＢ複合デバイス。
  19. 【請求項１９】 複数の機能装置が同一組の端点コード
    を用いて一つのＵＳＢホストと接続し、且、独立したＵ
    ＳＢアドレスを有する方法であって、 複数の機能デバイスのロジック端点とロジック／物理端
    点の対応関係を順に設定するステップと、 前記複数の機能装置の物理端点を記憶するステップと、 マイクロプロセッサ又はコントローラによって、順に各
    ＵＳＢ機能装置のアドレス／端点構成を起動してＵＳＢ
    ホストと通信し、さらに、ＵＳＢホストによってＵＳＢ
    ロジック・アドレスを各機能装置に指定するステップ
    と、 ＵＳＢホストによって指定された前記の複数のＵＳＢア
    ドレスを記憶するステップと、 ＵＳＢバスからの各送信によって指定されるアドレス
    と、前記複数のＵＳＢロジックアドレスを照合し、一致
    である場合、ロジック／物理端点の転換を行うステップ
    と、 再びメッセージを前記物理端点が代表する機能装置に送
    信するステップと、 を備えることを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 アドレス／端点構成を仮想ハブのＵＳ
    Ｂアドレス及び端点構成と記憶するステップと、 ＵＳＢトランシーバによってＵＳＢホストの信号を送信
    ／受信するステップと、 シリアル・インターフェース・エンジンによって、送信
    された信号の復号化、符号化とフォーマット転換を行う
    とともに、データの送信／受信の際に、巡回冗長検査コ
    ードの検査を行うステップと、 ソフトウェア又はファームウェアを介して、マイクロプ
    ロセッサ又はコントローラがハブ機能を以って、ＵＳＢ
    ホストと通信し、ＵＳＢホストによって一つのＵＳＢア
    ドレスを前記仮想ハブに指定するステップと、 ＵＳＢが送信するアドレスが前記仮想ハブを指している
    場合、前記マイクロプロセッサ又はコントローラが送信
    の内容によって応答するステップと、 前記マイクロプロセッサ又はコントローラはソフトウェ
    ア又はファームウェアを介して、他のＵＳＢ機能装置を
    管理し或いはＵＳＢホスト応答を行うことによって、Ｕ
    ＳＢの階層構成を維持するステップと、 を備えたことを特徴とする仮想ハブの方法。
  21. 【請求項２１】 少なくとも二つのＵＳＢロジック回路
    を持たない機能装置を一つのＵＳＢバスに接続し、且、
    その接続した機能装置にＵＳＢプラグ・アンド・プレイ
    機能を持たせるＵＳＢ複合デバイスの実現方法であっ
    て、 ＵＳＢバスと接続し、信号の受信、伝送、フォーマット
    の転換、復号化と巡回冗長検査コードの検査を行うため
    に、物理層ブロックを設置するステップと、 前記物理層ブロックからデータを受信して、アドレス／
    端点の照合を行い、各端点の状態によって、ＵＳＢホス
    トと通信プロトコルを行うために、接続層ブロックを設
    置するステップと、 前記接続層から端点コードを受信し、前記端点コードに
    基づいて、データの読み取りと記憶を行うために、メモ
    リ管理ユニットを設置するステップと、 前記接続層と前記メモリ管理ユニットから送信される信
    号又はデータを受信し、応用装置と信号又はデータの伝
    送を行うために、応用インターフェース・エンジンを設
    置するステップと、 各端点の一時データを記憶するために、データ・バッフ
    ァを設置するステップと、 を備えることを特徴とするＵＳＢ複合デバイスの実現方
    法。
  22. 【請求項２２】 前記物理層ブロックを設置するステッ
    プは、 ＵＳＢ伝送／トランシーバによって信号の伝送又は受信
    をするとともに、信号のフォーマット転換を行うステッ
    プと、 シリアル・インターフェース・エンジンによって、受信
    した信号の復号化をし、受信したシリアル・データをパ
    ラレル・データに転換して、さらに、伝送するパラレル
    ・データをシリアル・データに転換して符号化するとと
    もに、データの送信／受信の際に、巡回冗長検査コード
    の検査を行うステップと、 を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＵＳＢ複合
    デバイスの実現方法。
  23. 【請求項２３】 前記接続層ブロックを設置するステッ
    プは、 端点変数レジスタによって、接続しているＵＳＢ機能装
    置の各端点状態を記憶するステップと、 ユニバーサル端点状態機械によって、前記端点変数レジ
    スタの記憶と更新を行い、さらに、前記端点の種類によ
    って、ＵＳＢ仕様の通信プロトコルを実行し、ＵＳＢホ
    ストと通信するステップと、 アドレス／端点構成機構によって、ＵＳＢホストが指定
    したアドレスと前記機能装置が対応している端点を記憶
    するステップと、 物理端点構成機構によって、物理端点とその端点構成を
    記憶するステップと、 ロジック／物理端点転換モジュールによって、ロジック
    端点と物理端点の転換を行うステップと、 を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＵＳＢ複合
    デバイスの実現方法。
  24. 【請求項２４】 前記メモリ管理ユニットを設置するス
    テップは、 物理端点データ・バッファ構成機構によって、各物理端
    点が配布したデータ・バッファ・ブロックとそのデータ
    状態を記録するステップと、 データ・アクセス制御ユニットによって、前記物理端点
    データ・バッファ構成から各物理端点のデータ・バッフ
    ァ・ブロックとデータ状態を読み取り、さらに、データ
    を前記データ・バッファ・ブロックに記憶し、又は前記
    データ・バッファ・ブロックより読み取るステップと、 を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＵＳＢ複合
    デバイスの実現方法。
  25. 【請求項２５】 前記応用インターフェース・エンジン
    を設置するステップは、 イベント制御モジュールによって、前記ユニバーサル端
    点状態機械と前記データ・アクセス制御ユニットからＵ
    ＳＢ通信によって発生したイベントを受信し、前記イベ
    ントと前記物理端点コードを一緒に応用装置における代
    表する機能装置に通知するステップと、 コントロール・インターフェース・モジュールによっ
    て、内部のレジスタのコントロール又は設定を行い、メ
    モリ管理ユニットとデータの伝送を行うステップと、 データ通路モジュールによって、大量のデータをアクセ
    スし、直接データ・アクセス（DAM）の方法によってデ
    ータ・レジスタと応用装置との間にデータ伝送を行うス
    テップと、 を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＵＳＢ複合
    デバイスの実現の方法。
  26. 【請求項２６】 前記ＵＳＢ複合デバイスがさらに複数
    のＵＳＢ接続ポートを提供するステップをさらに備え、
    前記ステップは、 信号増幅機構によって、アップロードとダウン・ストリ
    ームのＵＳＢ信号をＵＳＢホストとその接続しているＵ
    ＳＢ機能装置間に伝送するステップと、 接続／取り外し検出回路によって、ＵＳＢ接続ポートの
    接続又は取り外しの状態を検出するステップと、 を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＵＳＢ複合
    デバイスの実現の方法。
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