JP2006343815A - 通信装置、通信方法、通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＵＳＢケーブルを用いたデータ転送が行える通信装置において、当該ＵＳＢケーブルで差動信号方式によるデータ転送と、シリアル転送方式によるデータ転送とを切り替えて行い、シリアル転送方式によるデータ転送に切り替えても、ＵＳＢ通信プロトコルに基づく接続状態を維持できる通信装置を提供する。
【解決手段】 ＵＳＢケーブルのデータ転送のための２本の信号線で差動信号方式によるデータ転送と、２本の信号線の片側を用いてシリアル転送方式でのデータ転送が行えるようにし、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた場合に、ＵＳＢの接続状態を認識するＵＳＢホスト装置に対して接続を維持するための信号としてＮＡＣＫ応答を出力するＮＡＣＫ回路を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）対応のケーブルを用いてデータ転送を行う通信装置に関する。

ＵＳＢケーブルを用いてのデータ転送では、まず、他の機器が自機に接続されたことをホスト装置が検知し、ホスト装置によって接続された他の機器に対してアドレスを割り振ったりなどの初期化を行ってからデータ転送が行える状態になり、そして差動信号方式でデータ転送が行われる。差動信号方式とは２本の信号線を用いて１bitずつデータを転送していく方法で、一方の信号線にもう一方とは逆位相の電位のデータを流し、正位相のデータの電位から逆移送のデータの電位の差分をとり、差分値の大きい方で「１」を、小さい方で「０」を意味するデータ転送方法である。差動信号方式でのデータ転送は大量データの転送に適している。

その他のデータ転送方式としてはシリアル転送方式があり、これは１本の信号線を用いて、電圧の高低をもって「１」と「０」を表すデータ転送方法である。シリアル転送方式は差動信号方式と比べて音声データの転送などに適している。
ところでＵＳＢ転送とシリアル転送それぞれにデータの種類によりデータ転送の向き不向きがあり、ホスト装置あるいは、それに接続される機器としては両方の転送方式でデータ転送が行えると良いが、両方に対応させる方法としてはそれぞれに対応した接続ポートを設けられることが考えられる。

特許文献１には、複数のポートを設け、それぞれ別の転送プロトコルでデータ入出力を行うことができる通信装置が開示されている。
特開２０００−１９４４４４号公報

ところが、例えばＰＤＡのような携帯端末のように小型である機器ではポートを二つ設けるのは設置スペースの問題上困難である。そこでポート、及びケーブルを共有化してデータ転送を行えるようにすることが考えられる。
具体的には、この差動信号方式でのデータ転送に用いる２本の信号線の片方を用いてシリアル転送方式でデータ転送を行うことが考えられる。信号線を共有することで接続ポートの設置スペースが一つですむという利点がある。携帯電話機のような小型の機器では接続ポートの設置スペースが限られているので有用な技術といえる。

しかし、ケーブルを共有して両方の方式でデータの転送を行う場合、ＵＳＢの接続状態を保ったまま、シリアル転送を行うことができない。ここでいうＵＳＢの接続状態を保つというのは、通信装置が自機に接続されている外部機器を認識し、アドレスの割り振りなどの初期化処理を終え、データ通信が可能な状態を保っていることをいう。ＵＳＢのプロトコルにおいて通信装置は、この接続状態が保たれているということを、自機に接続された機器から自機に向けて２本の信号線を介してＵＳＢ通信プロトコルにおいて定められた信号が出力されることで通信装置は外部機器が接続状態を保っていることを認識する。

ＵＳＢケーブルを用いてシリアル転送を行うと、２本の信号線の両方を用いての接続確認ができなくなるため、通信装置は自機に接続されていた外部機器との接続が切断されたと認識してしまい、再び差動信号方式でのデータ転送を行う場合には再度初期化の必要がでてくる。差動信号方式でデータ転送を行っていて、その途中でシリアル転送に切り替えた場合には、転送しているデータが転送途中であった可能性もあり、再度同じデータを転送することになるが、そのときにもう一度接続を確立するところからやり直すのは２度手間になる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ＵＳＢの接続状態を保ったまま差動信号転送方式とシリアル転送方式とを切り替えてデータの入出力を行うことができる通信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る通信装置は、外部機器と２以上の信号線で接続された通信装置であって、２本の信号線から所定の信号を受けて外部機器との接続状態を認識し、所定の接続状態が保たれているときに前記２本の信号線を用いる差動信号方式で送信するためのデータを生成する差動信号データ生成手段と、前記２本の信号線のうち片方を用いるシリアル転送方式で送信するためのデータを生成するシリアルデータ生成手段と、前記差動信号データ生成手段と前記シリアルデータ生成手段とによって生成されるデータを、時分割に切り替えて、それぞれのデータを対応する方式で前記外部の機器に送信する切替送信手段と、前記切替送信手段によって、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替える際に、前記差動信号データ生成手段に対して、前記接続状態を維持させるための所定の信号を送出する維持信号送出手段とを備えることを特徴としている。

上述のような構成によって、差動信号データ生成手段は、接続を維持するための信号を自機内部の回路から受け取ることで、切り替え送信手段によって差動信号方式からシリアル転送方式にデータ転送方式が切り替えられて、通信装置と外部機器をつなぐ信号線から所定の信号を受信しなくても外部機器との接続状態を保っているものと認識する。
また、前記差動信号データ生成手段は、ＵＳＢ通信プロトコルに基づいて動作するものであり、前記所定の信号はＵＳＢ通信プロトコルにおけるＮＡＣＫ応答であることとしてよい。

これにより、通信装置はＮＡＣＫ応答を生成し、ＮＡＣＫ応答をもって接続状態の維持を行うことができる。
ＵＳＢでのデータ転送では通信装置が自機に外部機器が接続されている状態を、２本の信号線を通じて、アイドル状態を示す信号を受け取ること、あるいはデータ送信を行っている場合には送信したパケット毎に、送信先の機器からデータ受信成功を意味するＡＣＫ応答、あるいはデータ受信失敗を意味するＮＡＣＫ応答を受けることでデータ送信の成否を確認するとともに接続状態が保たれていることを認識することができる。

また、前記通信装置は更に、自機に接続された外部機器から前記２本の信号線を用いてデータを受信するための受信手段を備えることとしてよい。
これにより、通信装置は、他の機器からのデータの受信も行うことができるようになる。これにより送信、受信共に同じ信号線を用いて行えるようになり、信号線の設置コストを軽減することになる。

また、前記切替送信手段は、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えることを意味する信号を生成する切替信号生成部と、前記切替信号生成部で生成された信号を前記外部機器に送信する切替信号出力部とを備えることとしてよい。
これにより、通信装置は、自機に接続されている他の機器と同期が取れるので、シリアル方式による転送と、差動信号方式による転送との切り替えタイミングを互いに認識してスムーズにデータの転送が行えるようになる。

また、前記通信装置は更に、時間を計時する計時部を備え、前記切替送信手段は、前記計時部で所定の時間が計時されるごとに前記切り替えを行うことを特徴とすることとしてよい。
これにより、通信装置は、差動信号方式で転送するデータを扱う差動信号データ生成手段に対して、シリアル転送方式でデータ転送を行っている間、転送するデータの生成を禁止し、差動信号データ生成手段で無駄にデータの生成が行われることがなくなる。また、この場合通信装置は、切替送信手段はシリアルデータ生成手段で生成されるデータのみを管理すればいいので、切替送信手段の負担を軽減することができる。

また、前記切替送信手段は、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた際に、シリアル転送方式でのデータ転送が終了するまで差動信号データ生成手段に対してデータの生成を停止させる停止部を備えることとしてよい。
これにより、通信装置は、予め、定められた周期で差動信号方式とシリアル方式によるデータ転送を切り替えるので、自機に接続された外部機器とデータ転送を切り替えるための同期を取る必要がなく、スムーズにデータ転送方式を切り替えてデータ転送を行うことができる。

また、前記切替送信手段は、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えを行った後に、再び差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた場合に、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えたときに送信途中であったデータの前記ＮＡＣＫ応答を受け取ったデータから再度送信することとしてよい。
これにより、通信装置は、差動信号方式からシリアル転送方式にデータ転送方式に切り替えたときに送信していたデータを再度送信することにより、データ送信の確実性をあげることができる。

データ転送方式を切り替えたタイミングによっては差動信号方式で転送していたデータを自機に接続された外部機器が正しく受信できていない可能性がある。その場合、差動信号方式にデータ転送方式に戻したときに、再度データを転送して外部機器においてデータが確実に存在するようにしてやる必要がある。前述したようにＮＡＣＫ応答にはデータ受信失敗の意味も含まれ、ＮＡＣＫ応答を受け取った差動信号データ生成手段は、送信していたデータは外部機器に正しく送信されなかったと認識し、再度そのデータを生成するので、再度データ送信設定をしなくてもデータの送信が行われる。

また、前記２以上の信号線のうち１本は自機に接続された機器と切り替えタイミングを同期させるための同期用信号線であって、前記通信装置は更に、前記同期用信号線の電位を検出し、当該電位が所定値になったことで、自機に接続されている機器がデータ転送方式を切り替えて受信する準備が整ったことを認識する検出手段と、前記同期用信号線の電位を設定する設定手段とを備え、前記設定手段は、前記切替送信手段がデータ転送方式に切り替えようとする際に、前記同期用信号線の電位を第１の所定の電位に設定することで、自機に接続された外部機器に対してデータ転送方式の切り替えを要求し、前記検出手段は、自機に接続された外部機器によって前記同期用信号線の電位が第２の所定の電位に設定されたことを検出して、自機に接続された外部機器がデータ転送方式を切り替えてデータを受信する準備が整ったことを認識し、前記切替送信手段は、前記検出手段が自機に接続された外部機器の受信の準備が整ったことを認識してから、データ転送方式を切り替えてデータ転送を行うこととしてよい。

これにより、通信装置は、自機に接続された外部機器との間でお互いにデータ転送方式の切り替えのタイミングを決定することができるようになる。
また、本発明に係る通信装置のデータ転送方法の切り替え方法は、２本の信号線から所定の信号を受けて前記通信装置に接続される外部機器との接続状態を認識し、所定の接続状態が保たれているときに前記２本の信号線を用いて差動信号方式で送信するためのデータを生成する差動信号データ生成ステップと、 前記２本の信号線のうち片方を用いてシリアル転送方式で送信するためのデータを生成するシリアルデータ生成ステップと、前記差動信号データ生成ステップと前記シリアルデータ生成ステップとによって生成されるデータを、時分割に切り替えて、それぞれのデータを対応する方式で送信する切替送信ステップと、前記切替送信ステップにおいて、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた際に、前記差動信号データ生成手段に対して前記接続状態を維持させるための所定の信号を生成する維持信号生成ステップとを含むこととしてよい。

また、本発明に係る通信装置におけるデータ転送方法の切り替えプログラムは通信装置のコンピュータに、データ転送方式を切り替える切り替え処理を実行させる切り替えプログラムであって、前記切り替え処理は、２本の信号線から所定の信号を受けて外部機器との接続状態を認識し、所定の接続状態が保たれているときに前記２本の信号線を用いて差動信号方式で送信するためのデータを生成する差動信号データ生成ステップと、前記２本の信号線のうち片方を用いてシリアル転送方式で送信するためのデータを生成するシリアルデータ生成ステップと、前記差動信号データ生成ステップと前記シリアルデータ生成ステップとによって生成されるデータを、時分割に切り替えて、それぞれのデータを対応する方式で送信する切替送信ステップと、前記切替送信ステップにおいて、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた際に、前記差動信号データ生成手段に対して前記接続状態を維持させるための所定の信号を生成する維持信号生成ステップとを含むこととしてよい。

上記方法、またはプログラムにより、本発明に係る通信装置は、差動信号方式から、シリアル転送方式にデータ転送方式を切り替えても接続状態を保つことが可能となる。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の一実施形態である通信装置について図面を用いて説明する。
＜構成＞
図１は、本発明に係る通信装置とその他の機器との接続形態の一例を示したシステム図である。通信装置１００は自機に接続された他の機器、通信装置１１０との間でデータのやり取りをするものとし、通信装置１００はホスト装置の役目を果たす。ここでいうホスト装置は、通信装置１１０に対するデータ転送を行うためのアドレス割付や、データ転送のタイミングなどを管理する機能を有するものである。また通信装置１１０はデバイス装置とも言われる。

通信装置１００は、ＵＳＢホスト１０１、シリアルＩ／Ｏ１０２、調停回路１０３、ＮＡＣＫ回路１０４、トランシーバ１０５、記録媒体１０６、ＣＰＵ１０７を含んで構成される。一方通信装置１１０はＵＳＢデバイス１１１、シリアルＩ／Ｏ１１２、調停回路１１３、トランシーバ１１５、記録媒体１１６、ＣＰＵ１１７を含んで構成される。通信装置１００と通信装置１１０はＵＳＢケーブルで接続されている。Ｄ＋信号線１２０、Ｄ−信号線１２１は、差動信号方式でデータ転送を行うための２本のデータ転送用の信号線である。ＵＳＢケーブルにはこの他に、図示していないが電源供給のための信号線、グラウンドのための信号線が含まれ、計４本の信号線で構成されている。シリアル転送の場合にはＤ＋信号線１２０だけを用いてデータの転送が行われる。

ＵＳＢホスト１０１は、ＵＳＢホスト１０１は、ＵＳＢ通信プロトコルに定められたプロトコルの元に動作する。ＣＰＵ１０７の指示によって記録媒体１０６から出力されてきたデータを、差動信号方式で送れるように２本の信号線に流すデータにして生成する機能を有する。具体的には、片方のＤ＋信号線１２０にはデータの「０」と「１」を電圧の高低（例えば、１００mＶと３００ｍＶ）で示し、もう一方のＤ−信号線１２１には逆位相のデータを流す。通信装置１１０のＵＳＢデバイスはＤ−信号線１２１からＤ＋信号線１２０の電位の差をとり、差分値が大きい方で「１」、小さい方で「０」を示すデータとして認識する。

また、トランシーバ１１５を介して通信装置１１０から送信されてくる差動信号データを受信する機能も有し、２本の信号線を通じて送られてくる電位により通信装置１１０との接続状態を検知する機能も有する。接続状態の確認はＵＳＢの通信プロトコルに基づいて、アイドル状態が２msec以上継続している状態を検出すると接続が保たれていると認識する。アイドル状態は、ＵＳＢの通信プロトコルにおいては、２パターンある。それはデータ転送速度がロースピードか、フルスピードかによって異なってくる。データ転送速度がロースピードの場合、Ｄ＋信号線１２０でデータ転送に用いられる電位のＬＯＷの電位よりも低い電位、Ｄ−信号線１２１ではデータ転送に用いられる電位のＨＩＧＨよりも高い電位を、通信装置１１０から受信している状態のことをいう。データ転送速度がフルピードの場合、Ｄ＋信号線１２０でデータ転送に用いられる電位のＬＯＷの電位よりも高い電位、Ｄ−信号線１２１ではデータ転送に用いられる電位のＬＯＷよりも低い電位を、通信装置１１０から受信している状態のことをいう。なお、ロースピードの転送速度は、１．５Ｍｂｐｓであり、フルスピードの転送速度は１２Ｍｂｐｓである。

また、データ送信に対する成否を意味するＡＣＫ応答あるいはＮＡＣＫ応答を取得することによっても接続状態を認識する。
ＵＳＢホスト１０１には、シリアルデータから２本の信号線を差動信号用のデータを生成する、あるいは２本の信号線を介して受信した差動信号のデータをシリアルデータに復元するための差動信号変換回路が組み込まれている。

また、通信装置１００にＵＳＢ機器が接続された場合に、当該機器に対してデータ転送を行う前に必要なアドレス割り振りなどの初期化を行う機能も有する。このアドレスはＵＳＢホスト１０１が接続された機器とデータ通信を正しく行うために設定されるものである。
シリアルＩ／Ｏ１０２は、転送するデータをシリアル方式で１本の信号線に流すデータを生成する機能を有する。具体的には、データの「０」と「１」を電圧の高低（例えば、０Ｖと３Ｖ）で表した信号である。また、トランシーバ１０５を介して通信装置１１０から出力されたシリアルデータを受け取る機能も有する。シリアルＩ／Ｏ１０２はＣＰＵ１０７の指示になるデータを記録媒体１０６から受け取ってシリアル転送方式で転送するためのデータを生成する。

調停回路１０３は、ＵＳＢホスト１０１とシリアルＩ／Ｏ１０２とで生成されるデータをトランシーバ１０５が送信するのに、その切替指示を出す機能を有する。具体的にはシリアルＩ／Ｏ１２０からのデータ生成を検知する。そしてトランシーバ１０５に差動信号方式からシリアル転送方式への切替要求を出力する機能を有する。
ＮＡＣＫ回路１０４は、トランシーバ１０５からの要求に基づき、データ受信失敗を意味するＮＡＣＫ応答に相当するデータ信号を生成し、ＮＡＣＫ回路１０４とトランシーバ１０５をつなぐ２本の信号線を介してトランシーバ１０５に出力する機能を有する。ＵＳＢの通信プロトコルにおいては、送信するデータは１msecで送信できるだけのデータ量に分割されて、部分データとして送信される。データ送信中は、ＵＳＢホスト１０１は、送信される部分データ毎に受信成功を意味するＡＣＫ応答あるいは受信失敗を意味するＮＡＣＫ応答を受けることで接続状態を認識することになっている。ＮＡＣＫ応答は２本の信号線を用いて差動信号方式で伝送される、４ｂｉｔのデータである。ＮＡＣＫ応答の生成は、シリアル転送方式でデータの転送が行われ、トランシーバ１０５がシリアル転送方式から差動信号方式に戻したときにトランシーバ１０５からの命令によりＮＡＣＫ応答の生成出力を中止する。なお、ＮＡＣＫ応答は本来は通信装置１１０がデータの受信に失敗したときに生成し、通信装置１００に送信するものである。

トランシーバ１０５は、ＵＳＢホスト１０１及びシリアルＩ／Ｏ１０２で生成されたデータを通信装置１１０に送信する機能を有する。この送信は調停回路１０３の要求に基づいてデータ転送方式を切り替えて行われる。また、通信装置１１０からのデータを受信し、受信したデータの形式にあわせて、ＵＳＢホスト１０１あるいはシリアルＩ／Ｏ１０２に出力する機能も有する。ＵＳＢホスト１０１には、ＵＳＢホスト１０１とトランシーバ１０５をつなぐ２本の信号線を介して通信装置１１０から受信したデータをそのまま出力する。

また、調停回路１０３から、差動信号方式からシリアル転送方式にデータ転送方式を切り替える要求があった場合に、ＮＡＣＫ回路１０４にＮＡＣＫ応答を生成する要求を出力する。ＮＡＣＫ応答の生成はデータ転送方式の切り替えを行う直前から行われる。そしてＮＡＣＫ回路１０４から出力されたＮＡＣＫ応答をＵＳＢホスト１０１に２本の信号線を用いて出力する機能も有する。シリアルデータ転送中は、ＮＡＣＫ回路１０４で生成されるＮＡＣＫ応答が２本の信号線を介してＵＳＢホストに送られることになる。また、シリアルデータ転送終了と同時に、ＮＡＣＫ回路１０４に対してＮＡＣＫ応答の生成を停止させる機能も有する。

記録媒体１０６は、ハードディスク装置などで実現されるもので各種データを記録しており、ＣＰＵ１０７からの要求により蓄積してあるデータを、ＵＳＢホスト１０１またはシリアルＩ／Ｏ１０２に出力する機能を有する。また、ＵＳＢホスト１０１あるいはシリアルＩ／Ｏ１０２がトランシーバ１０５を介して受信したデータを受け取って記録する機能を有する。

ＣＰＵ１０７は、バス１０８を介して各部を制御する機能を有し、またユーザの指示によるデータを通信装置１１０に出力する、あるいは通信装置１１０から送信されてくるデータを受信するよう各部に働きかける機能を有する。また、それぞれどのデータを、いずれの方式で送信するかを判断し、ＵＳＢホスト１０１あるいはシリアルＩ／Ｏ１０２にデータの生成を行わせる機能を有する。どの種類のデータをどの方式で送信するのかは予め設定されており、例えば大量データの転送などの場合には、ＵＳＢホスト１０１に、リアルタイム音声データならシリアルＩ／Ｏ１０２にデータの生成を行わせる。

一方通信装置１１０は、ＵＳＢデバイス１１１、シリアルＩ／Ｏ１１２、調停回路１１３、トランシーバ１１５、記録媒体１１６、ＣＰＵ１１７を含んで構成される。
通信装置１１０については、通信装置１１０を構成するＵＳＢデバイス１１１を除く各部は、通信装置１００の同名の各部の機能と同様の機能を有するので説明を省略し、ＵＳＢデバイス１１１の機能についてのみを説明する。

ＵＳＢデバイスは基本的にはＵＳＢホスト１０１と同様の機能を有するが、その主体は通信装置１００のＵＳＢホスト１０１であり、ＵＳＢホスト１０１の要求に基づいてデータの受信あるいはＵＳＢホスト１０１の指示になるデータを送信する機能を有する。ＵＳＢデバイス１１１にはＵＳＢホスト１０１のように自機に接続された機器に対してアドレス割り振りなどを行うことができない。デバイス側である通信装置１１０はホスト側である通信装置１００の要求に応じてデータの送受信を行う。
＜動作＞
次に、本実施の形態に係る通信装置１００の動作について説明する。

まず、図に示すフローチャートを用いて通信装置１００における差動信号方式からシリアル転送方式でのデータ転送に切り替えられた場合の動作について説明する。
通信装置１００は、ＵＳＢホスト１０１で生成されるデータをトランシーバ１０５を介し、Ｄ＋信号線１２０とＤ−信号線１２１を用いて通信装置１１０に転送している。転送途中でシリアル転送方式でのデータ転送要求が発生した、即ちシリアルＩ／Ｏにてシリアルデータが生成された場合に、調停回路１０３からトランシーバ１０５に差動信号方式からシリアル転送方式でのデータ転送への切替要求が出力される。切替要求を受けたトランシーバ１０５は、ＮＡＣＫ回路１０４に対してＮＡＣＫ応答を生成する指示をだし、当該ＮＡＣＫ応答を受け取ってＵＳＢホスト１０１に出力する。

そして、トランシーバ１０５は、通信装置１１０に対して差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えるための同期処理を行う。トランシーバ１０５は、Ｄ＋信号線１２０とＤ−信号線１２１を通じてアイドル状態、即ちデータ転送が行われていない状態になっていることを確認して、現在のＵＳＢ通信通信プロトコルにない所定の信号を用いて差動信号方式からシリアル転送方式への切替要求を通信装置１１０に対してだす。アイドル状態になっていない場合はアイドル状態になるまで待機する。アイドル状態については上記したとおりである。

通信装置１１０がシリアル転送方式でのデータ受信の準備が整い、２つの信号線を用いてデータ受信準備完了の信号を出力してきたのを検知したら、通信装置１００は、シリアルＩ／Ｏ１０２によって生成されたデータをトランシーバ１０５を介し、Ｄ＋信号線１２０を用いて通信装置１１０に出力する。
シリアル転送方式でデータの転送を終えた通信装置１００は再度差動信方式でのデータ転送を行うべく、同期処理を行う。シリアル転送方式でのデータ転送を行っているので所定の波形パターンを送信することで切替要求とする。このときに、トランシーバ１０５は、ＮＡＣＫ回路１０４にＮＡＣＫ応答の生成を中止させる。

ＮＡＣＫ応答を受信しなくなったＵＳＢホスト１０１は、そのＮＡＣＫ応答を受け付けていたデータを再度生成してトランシーバ１０５に送信し、以降のデータも生成しては逐次トランシーバ１０５に送信する。そして、トランシーバ１０５は、切り替え前に送信していたデータとそれ以降のデータを逐次送信していく。
次に通信装置１００のＵＳＢホスト１０１が通信装置１００に接続された機器に対して行う初期化の処理について説明する。

通信装置１００に接続される機器によってはデータ転送方式の切り替えに対応していないものもあり、その場合切り替えを禁止しておけば、通信装置の負担が軽減できるといえる。その初期化の処理の工程を図３のフローチャートに示してある。
まず、トランシーバ１０５は自機に新たな機器が接続されたことを、ポートにＵＳＢケーブルが接続され、接続された機器からＵＳＢの通信プロトコルに基づく所定の信号を受け付けて検知する（ステップＳ３０１）。新たな機器の接続を検知したトランシーバ１０５は、接続された機器に対してアドレス割り振りなどの初期化の作業を行うとともに、接続された機器が差動信号方式とシリアル転送方式の切り替えを行うことが可能かどうかを検出する。この検出にはベンダーリクエストを用いて行う。ベンダーリクエストとは製品を出す会社などがＵＳＢフォーラムから取得するユニークな命令のことで、ここではデータ転送方式の切り替えが可能かどうかを確認するための信号である。

接続された機器が、通信装置１００からの要求に対応できない場合は、ＵＳＢの通信プロトコルにおいてＳＴＡＬＬ応答を返すことが定められている。ＳＴＡＬＬ応答は４bitのデータである。ＳＴＡＬＬ応答が帰ってきた場合には接続された機器はベンダーリクエストに応えられない、即ち、データ転送方式の切り替えができないということになる。
トランシーバ１０５はこのベンダーリクエストに対して通信装置１１０の方からＳＴＡＬＬ応答が帰ってこなかった場合は、接続された機器はデータ転送方式の切り替えが可能であると判断し、データ転送方式の切り替えを許可することを調停回路１０３に通達する。一方ＳＴＡＬＬ応答が帰ってきた場合は、トランシーバ１０５は、接続された機器はデータ転送方式の切り替えが不可能であると判断し、調停回路１０３に対してデータ転送方式の切り替えを禁止する。

以上をもって接続された機器の初期化を終了し、以降データの転送が可能となる。
＜実施の形態２＞
上記実施の形態１に基づいて本発明について説明したが、別の実施の形態について説明する。
実施の形態２においては、自機と自機に接続された機器間での作動信号方式でのデータ転送と、シリアルデータ方式でのデータ転送との切替の方法について実施の形態１とは異なる手法を開示する。

以下、図面を用いて実施の形態２に係る通信装置について説明して行く。
＜構成＞
図４は、実施の形態２に係る通信装置の構成を示した機能ブロック図である。
通信装置４００の基本的な構成は、実施の形態１における通信装置１００と変わらない。通信装置１００と異なる点は、自機に接続された機器に対して切替のタイミングを合わせるための同期用ポートを設けた点にある。そしてこの場合、ＵＳＢケーブルには４本の信号線の他にもう１本、同期用の信号線が必要になる。

同期用信号線４３１がそれであり、ＵＳＢケーブル内に他の信号線と共にシールドされるが、その接続先は調停回路４３０になる。そして調停回路４３０の電位を読み取る機能、及びその電位を設定する機能を有する。通信装置４００に接続される機器の調停回路も同様である。
なお、実施の形態２においてはトランシーバ４５０は、ＵＳＢホスト４１０に対して、シリアルデータの転送中だけデータの生成を一時的に停止させる機能を有する。
＜動作＞
まず、実施の形態２におけるホスト側の通信装置４００の動作について図６のフローチャートを用いて説明する。

通信装置４００は、ＵＳＢホスト４１０で生成されるデータをトランシーバ４５０を介して自機に接続されている機器（以下「デバイス装置」という）に転送している。転送途中でシリアル転送方式でのデータ転送要求が発生した場合、つまりシリアルＩ／Ｏ４２０でデータの生成を調停回路４３０が検知した場合に、調停回路４３０からトランシーバ４５０に差動信号方式からシリアル転送方式でのデータ転送への切替要求が出力される（ステップＳ６０１のＹＥＳ）。それまでは順次差動信号方式でデータを転送し続けている（ステップＳ６０１のＮＯ）。切替要求を受けたトランシーバ４５０は、ＮＡＣＫ回路４４０に対してＮＡＣＫ応答を生成する指示を出し（ステップＳ６０３）、当該ＮＡＣＫ応答を受け取ってＵＳＢホスト４１０に出力する。そしてトランシーバ４５０は一時的にＵＳＢホスト４１０にデータの生成を一時的に停止させる。その後でＮＡＣＫ回路４４０にＮＡＣＫ応答の生成を停止させる。ここでＵＳＢホスト４１０は、ＮＡＣＫ応答を受け付けたデータを記憶しておく。

一方、調停回路４３０は、同期用信号線４３１を用いてデータ転送方式を切り替えるために、デバイス装置に対しての同期処理を行う（ステップＳ６０５）。
同期処理を行い、デバイス装置がシリアル転送方式でのデータ受信の準備が整ったら、通信装置４００は、シリアルＩ／Ｏ４２０によって生成されたデータをトランシーバ４５０を介してデバイス装置に出力する（ステップＳ６０７）。

シリアル転送方式でデータの転送を終えた（ステップＳ６０９）通信装置４００は再度差動信方式での転送途中だったデータの転送を行うべく、シリアル転送方式から差動信号方式へのデータ転送方式の変更のための同期処理を行う（ステップＳ６１１）。差動信号方式からシリアル転送方式への切り替え、及びシリアル転送方式から差動信号方式へ戻す切り替えまでの詳細については通信装置４００の動作を図７のフローチャートで、デバイス装置側の動作として図８のフローチャートを用いて後述する。

そして差動信号方式への切り替えが終了したらトランシーバ４５０は、ＵＳＢホスト４１０に対して行っていたデータの生成の中止を解除する。そして、ＵＳＢホスト４１０は、記憶していたＮＡＣＫ応答を受け取ったデータとそれ以降のデータを逐次生成しトランシーバ４５０に出力する。こうしてトランシーバ４５０は切り替え前に送信していたデータを再度送信する（ステップＳ６１３）。以降、トランシーバ４５０は、ＵＳＢホスト４１０で生成されるデータを逐次送信し、シリアルＩ／Ｏ４２０でデータが生成されれば再度切り替えを行ってデータを転送するということを繰り返していく。

次に同期処理について差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えるとき及び、シリアル転送方式から差動信号方式に戻す際の動作について通信装置４００側とデバイス装置側について説明する。
まず、通信装置４００側の切り替えの同期に関する動作を図７のフローチャートを用いて説明する。同期には同期用信号線４３１の電位の設定をもって行われるが、その方法を説明をする。

調停回路４３０からトランシーバ４５０に差動信号方式からシリアル転送方式への切り替え要求がいったときに、差動信号方式では電圧Ｌ（例えば１００ｍＶ）に設定されている同期用信号線４３１の電圧を調停回路４３０がＬ１（例えば２００ｍＶ）まで引き上げる（ステップＳ７０１）。
デバイス装置側で同期用信号線４３１の電圧が更にＨ（例えば４００ｍＶ）にまで引き上げられて同期用信号線４３１の電圧が電圧Ｈに設定されたのを検知して（ステップＳ７０３のＹＥＳ）、調停回路４３０は、デバイス装置でシリアル転送方式でのデータ転送の受信の準備が整ったことを認識する。なお、同期用信号線４３１の電圧がＨに引き上げられるまでは待機する（ステップＳ７０３のＮＯ）。そして、そこからシリアル転送方式でデータ転送が行われる（ステップＳ７０５）。

シリアル転送方式でのデータ転送が終了したならば、先ほど転送途中であったデータを送りなおす必要があるので再度シリアル転送方式から差動信号方式に切り替える。そのためにまず調停回路４３０は、電圧Ｈに設定されている同期用信号線４３１の電圧を電圧Ｈ１（例えば３００ｍＶ）にまで引き下げる。この引き下げに対応してデバイス装置側で電圧が更に引き下げられて電圧Ｌに設定されたならば、デバイス装置側で差動信号方式によるデータ受信の準備が整ったものと認識する（ステップＳ７０９のＹＥＳ）。なお、デバイス装置側で同期用信号線４３１の電位が引き下げられるまでは待機する（ステップＳ７０９のＮＯ）。

そして調停回路４３０はトランシーバ４５０に対してシリアル転送方式から差動信号方式へデータ転送方法を切り替える指示を出す。そしてトランシーバ４５０は中断されたＵＳＢホスト４１０で生成されるデータの転送を、先に中断されたところから行う。そして以降の処理が行われる。
次にデバイス装置側の動作について図８のフローチャートを用いて説明する。

デバイス装置の調停回路は同期用信号線４３１の電位がＬ１に引き上げられたことを検知して通信装置４００が差動信号方式からシリアル転送方式へのデータ転送方式の切り替えの要求を認識する。そしてデバイス装置のトランシーバに対してデータ受信方式の切り替え要求を出力する。トランシーバでシリアルデータの受信準備が整ったら、同期用信号線４３１の電位を更に電位Ｈにまで引き上げる。

この電位の引き上げを検知して通信装置４００は、シリアルデータの転送を始め、デバイス装置はシリアル転送方式でデータを受信する（ステップＳ８０５）。
その後、同期用信号線４３１の電位が調停回路４３０によってＨ１に引き下げられたのを検知した調停回路は（ステップＳ８０７のＹＥＳ）、通信装置４００がシリアル転送方式から差動信号方式にデータ転送方式を切り替えを行いたいことを認識し、トランシーバにデータ転送方式の切り替えを要求する。トランシーバで差動信号方式でのデータ受信の準備が完了したら、調停回路は同期用信号線４３１の電位を電位Ｌに引き下げる（ステップＳ８０９）ことでデータ受信準備が整ったことを通信装置４００の調停回路４３０に知らせる。そして差動信号方式で送られてくるデータを受信する（ステップＳ８１１）。

この同期用信号線４３１の電位の移り変わりを示したのが、図５に示すタイミンググラフである。以下、このグラフを用いて上記切り替えを示す。
時間Ｔ１においてシリアルＩ／Ｏ４２０でデータ生成を検出した調停回路４３０は、同期用信号線４３１の電位を図のように、電位Ｌ１にまで引き上げる。この電位の引き上げを検知して通信装置４００に接続された機器は、データ転送方式を差動信号方式からシリアル転送方式に切り替える。

そしてその後に時間Ｔ２において、通信装置４００に接続されている機器は電位をＨまで引き上げる。同期用信号線４３１の電位がＨに上がったことを検知した調停回路４３０は、トランシーバ４５０にシリアルＩ／Ｏ４２０で生成されたデータの転送を行うよう要求する。時刻Ｔ２〜Ｔ３の間でデータの転送が終了したら、調停回路４３０は、再度データ転送方式をシリアル転送方式から差動信号方式に変更する要求を自機に接続された機器に行うために同期用信号線４３１の電位をＨ１まで下げる。電位の引き下げを検知したデバイス装置は、シリアル転送方式から差動信号方式にデータ転送方法を切り替えて、同期用信号線４３１の電位をＬまで下げる。電位がＬまで下がったことで通信装置４００は差動信号方式への切り替えが終了したものとして、シリアル転送方式に切り替える前に送信していたフレームからデータの転送をやり直す。

以上が実施の形態２におけるデータ転送の切り替え方法である。
＜補足＞
以上、上記実施の形態１、２に基づいて、本発明に係る通信装置について述べてきたが、本発明の実施の形態がこれに限るものではないことは言うまでもない。以下、その変形例について述べていく。
（１）上記実施の形態においては、通信装置１００はＵＳＢホストを備えていたが、これはＵＳＢデバイスを兼任することとしてもよい。これにより、通信装置１００は別のホスト装置に接続されて、デバイス側としても動作することが可能になる。また、ＵＳＢデバイスについても同様でこれをＵＳＢホスト／デバイスとして、ホストとして動作することとしてもよい。
（２）上記実施の形態においては、通信装置１００、及び通信装置４００はそれぞれの方法データ転送方式の切り替えを自機に接続された機器に対して要求していたが、その方法はこれに限らない。例えば通信装置、そして通信装置に接続される機器の内部にタイマを設け、所定時間ごとにデータ転送方式を切り替える手法をとってもよい。これにより、同期タイミングは自動的に通信装置とそれに接続された機器間で行われるようになる。初めから定められた周期でデータ転送方式を切り替えることが決まっていれば同期用のタイミングを決定する処理をする必要がなくなる。なお、このタイマは初期化の際に時間を統一することとする。
（３）上記実施の形態においては、ＮＡＣＫ回路を用いて接続維持のための信号としてデータ転送方式の切り替えを行ったが、差動信号方式から切り替える際に全データの転送終了が保証できるならば、ＮＡＣＫ回路はＡＣＫ回路であっても良い。
（４）上記実施の形態においては、通信装置１１０は記録媒体やＣＰＵを搭載していたが、必要ない場合には搭載されないこともある。例えば、ＵＳＢマウス、あるいはＵＳＢ接続のスピーカなどである。
（５）上記実施の形態２においては、同期方法としてシリアル転送方式に切り替える場合は同期用信号線４３１の電位をＬ１に、差動信号方式に切り替える場合は、同期用信号線４３１の電位をＨ１にすることとしたが、切り替えを意味する信号として電位をＨとＬの中間値とし、今までのデータ転送方式とが異なるデータ転送方式にすることとしてもよい。
（６）上記実施の形態１においてはＤ＋信号線１２０を使ってシリアルデータ転送を行うこととしたが、これはＤ−信号線１２１を使っても良いし、両方の信号線を用いてそれぞれ別のシリアルデータを転送することとしてもよい。
（７）上記実施の形態における通信装置の各部の機能部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）等の一部又は全部として実現されてもよく、複数のＬＳＩ等で実現されてもよく、一又は複数のＬＳＩ等と他の回路の組み合わせとにより実現されてもよい。
（８）上記実施の形態ではＵＳＢ１．１の規格に基づいて記述したが、本発明に係る通信装置は、ＵＳＢ２．０の規格にも適用でき、今後更に別に開発されうるＵＳＢの規格においても、自機内部で、ＮＡＣＫ応答を生成し、当該ＮＡＣＫ応答をもってＵＳＢホストに接続状態を維持させる機構を有している通信装置は、本発明に含まれる。

本発明に係る通信装置は、ＵＳＢホスト１０１装置として活用することができる。

通信装置１００、及びそれに接続される通信装置１１０の機能ブロック図である。 通信装置１００の動作を示したフローチャートである。 通信装置１００に通信装置１１０が接続された場合の初期化工程を示したフローチャートである。 実施の形態２に係る通信装置４００の機能ブロック図である。 実施の形態２における同期用信号線４３１の電位の移り変わりを示したグラフである。 実施の形態２における通信装置４００の動作を示したフローチャートである。 実施の形態２における通信装置のホスト側の同期処理を示したフローチャートである。 実施の形態２における通信装置のデバイス側の同期処理を示したフローチャートである。

符号の説明

１００、１１０、４００ 通信装置
１０１、４１０ ＵＳＢホスト
１０２、１１２、４２０ シリアルＩ／Ｏ
１０３、１１３、４３０ 調停回路
１０４、４４０ ＮＡＣＫ回路
１０５、１１５、４５０ トランシーバ
１０６、１１６、４６０ 記録媒体
１０７、１１７、４７０ ＣＰＵ
１０８、１１８、４８０ バス
１１１ ＵＳＢデバイス
１２０ Ｄ＋信号線
１２１ Ｄ−信号線
４５１、４５２ データ信号線
４３１ 同期用信号線

Claims (10)

1. 外部機器と２以上の信号線で接続された通信装置であって、
   ２本の信号線から所定の信号を受けて外部機器との接続状態を認識し、所定の接続状態が保たれているときに前記２本の信号線を用いる差動信号方式で送信するためのデータを生成する差動信号データ生成手段と、
   前記２本の信号線のうち片方を用いるシリアル転送方式で送信するためのデータを生成するシリアルデータ生成手段と、
   前記差動信号データ生成手段と前記シリアルデータ生成手段とによって生成されるデータを、時分割に切り替えて、それぞれのデータを対応する方式で前記外部の機器に送信する切替送信手段と、
   前記切替送信手段によって、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替える際に、前記差動信号データ生成手段に対して、前記接続状態を維持させるための所定の信号を送出する維持信号送出手段とを備える
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記差動信号データ生成手段は、ＵＳＢ通信プロトコルに基づいて動作するものであり、
   前記所定の信号はＵＳＢ通信プロトコルにおけるＮＡＣＫ応答である
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記通信装置は更に、
   自機に接続された外部機器から前記２本の信号線を用いてデータを受信するための受信手段を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
4. 前記切替送信手段は、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えることを意味する信号を生成する切替信号生成部と、
   前記切替信号生成部で生成された信号を前記外部機器に送信する切替信号出力部とを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
5. 前記通信装置は更に、
   時間を計時する計時部を備え、
   前記切替送信手段は、前記計時部で所定の時間が計時されるごとに前記切り替えを行うことを特徴とする
   請求項１記載の通信装置。
6. 前記切替送信手段は、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた際に、シリアル転送方式でのデータ転送が終了するまで差動信号データ生成手段に対してデータの生成を停止させる停止部を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
7. 前記切替送信手段は、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えを行った後に、再び差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた場合に、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えたときに送信途中であったデータの前記ＮＡＣＫ応答を受け取ったデータから再度送信する
   ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。
8. 前記２以上の信号線のうち１本は自機に接続された機器と切り替えタイミングを同期させるための同期用信号線であって、
   前記通信装置は更に、
   前記同期用信号線の電位を検出し、当該電位が所定値になったことで、自機に接続されている機器がデータ転送方式を切り替えて受信する準備が整ったことを認識する検出手段と、
   前記同期用信号線の電位を設定する設定手段とを備え、
   前記設定手段は、前記切替送信手段がデータ転送方式に切り替えようとする際に、前記同期用信号線の電位を第１の所定の電位に設定することで、自機に接続された外部機器に対してデータ転送方式の切り替えを要求し、
   前記検出手段は、自機に接続された外部機器によって前記同期用信号線の電位が第２の所定の電位に設定されたことを検出して、自機に接続された外部機器がデータ転送方式を切り替えてデータを受信する準備が整ったことを認識し、
   前記切替送信手段は、前記検出手段が自機に接続された外部機器の受信の準備が整ったことを認識してから、データ転送方式を切り替えてデータ転送を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
9. 通信装置に、データ転送方式を切り替えさせる切り替え方法であって、
   ２本の信号線から所定の信号を受けて前記通信装置に接続される外部機器との接続状態を認識し、所定の接続状態が保たれているときに前記２本の信号線を用いて差動信号方式で送信するためのデータを生成する差動信号データ生成ステップと、
   前記２本の信号線のうち片方を用いてシリアル転送方式で送信するためのデータを生成するシリアルデータ生成ステップと、
   前記差動信号データ生成ステップと前記シリアルデータ生成ステップとによって生成されるデータを、時分割に切り替えて、それぞれのデータを対応する方式で送信する切替送信ステップと、
   前記切替送信ステップにおいて、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた際に、前記差動信号データ生成手段に対して前記接続状態を維持させるための所定の信号を生成する維持信号生成ステップとを含む
   ことを特徴とする切り替え方法。
10. 通信装置のコンピュータに、データ転送方式を切り替える切り替え処理を実行させる切り替えプログラムであって、
    前記切り替え処理は、
    ２本の信号線から所定の信号を受けて外部機器との接続状態を認識し、所定の接続状態が保たれているときに前記２本の信号線を用いて差動信号方式で送信するためのデータを生成する差動信号データ生成ステップと、
    前記２本の信号線のうち片方を用いてシリアル転送方式で送信するためのデータを生成するシリアルデータ生成ステップと、
    前記差動信号データ生成ステップと前記シリアルデータ生成ステップとによって生成されるデータを、時分割に切り替えて、それぞれのデータを対応する方式で送信する切替送信ステップと、
    前記切替送信ステップにおいて、差動信号方式からシリアル転送方式に切り替えた際に、前記差動信号データ生成手段に対して前記接続状態を維持させるための所定の信号を生成する維持信号生成ステップとを含む
    ことを特徴とする切り替えプログラム。

Images