JP2011186990A - Communication device and communication system - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication device and a communication system which prevent generation of an error by erroneous recognition in connection of a communication device to a communication host. <P>SOLUTION: The communication device is connected to a communication host via a first terminal which is a first reference voltage terminal, a second terminal which is a second reference voltage terminal, and a third terminal and a fourth terminal which are signal terminals, and solves the problem by being provided with: a driver which drives the third and fourth terminals; a detection circuit which detects the connection with the communication host by monitoring voltage of the second terminal on the basis of voltage of the first terminal; and a control circuit which controls the driver to drive the third and fourth terminals at a predetermined level, respectively, only for a predetermined period when the detection circuit detects the connection with the communication host. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電源線および少なくとも２本の信号線を有し、差動伝送を行う活線挿抜可能な通信デバイスおよび通信システムに関するものである。   The present invention relates to a communication device and a communication system having a power line and at least two signal lines and capable of hot-swapping that perform differential transmission.

通信ホストと通信デバイスから構成され、差動伝送を行う通信システムであって、プラグ＆プレイおよびホットプラグ（活線挿抜、ホットスワップともいう）に対応したインタフェース方式の一種として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）が広く用いられている。ＵＳＢを利用した通信システム（ＵＳＢシステム）では、ＵＳＢデバイス（通信デバイス）とＵＳＢホスト（通信ホスト）との間は、直接もしくはケーブル等を介して、電源線ＶＢＵＳ、グランド線ＧＮＤおよび差動信号線Ｄ＋，Ｄ−によって接続される。ＵＳＢ２．０の規格には、ハイスピード（480Mbps：以下、ＨＳという）、フルスピード（12Mbps：以下、ＦＳという）、およびロースピード（1.5Mbps：以下、ＬＳという）の３種類の転送モードがある。   A communication system that consists of a communication host and a communication device and performs differential transmission. USB (Universal Serial Bus) is a type of interface system that supports plug-and-play and hot plug (also called hot-swapping). ) Is widely used. In a communication system (USB system) using USB, between a USB device (communication device) and a USB host (communication host), a power line VBUS, a ground line GND, and a differential signal line directly or via a cable or the like. Connected by D + and D-. The USB 2.0 standard has three transfer modes: high speed (480 Mbps: hereinafter referred to as HS), full speed (12 Mbps: hereinafter referred to as FS), and low speed (1.5 Mbps: hereinafter referred to as LS). .

例えば、ＵＳＢデバイスをＵＳＢホストに接続（装着）するときには、ＵＳＢデバイスの２本の信号線であるＤ＋端子またはＤ−端子の、どちらがプルアップされているかによって、これらのモードが、ＵＳＢホストにより識別される。具体的には、ＵＳＢデバイスにおいて、ＨＳまたはＦＳモードではＤ＋端子がプルアップされ、ＬＳではＤ−端子がプルアップされる（特許文献１参照）。   For example, when a USB device is connected (attached) to a USB host, these modes are identified by the USB host depending on which of the two signal lines of the USB device, D + terminal or D- terminal, is pulled up. Is done. Specifically, in the USB device, the D + terminal is pulled up in the HS or FS mode, and the D− terminal is pulled up in the LS (see Patent Document 1).

ここで、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイス（ＨＳまたはＦＳモード）との接続例を図４に示す。
ＵＳＢデバイス１００は、差動信号を送受信するフィジカルレイヤ（物理層、以下、ＰＨＹともいう）１０２において、Ｄ＋端子をプルアップするプルアップ抵抗１０４、ＶＢＵＳ、Ｄ＋、Ｄ−、およびＧＮＤの各端子を有するＵＳＢコネクタ１０６を有する。
ＵＳＢホスト１１０は、フィジカルレイヤ１１２において、Ｄ＋端子およびＤ−端子をプルダウンするプルダウン抵抗１１４，１１６、ＵＳＢコネクタ１１８を有する。
ＵＳＢデバイス１００とＵＳＢホスト１１０は、ＵＳＢコネクタ１０６，１１８がＵＳＢケーブル１２０を介して接続されている。
このように、図４に示す接続例では、プルアップ抵抗１０４によりＵＳＢデバイスのＤ＋端子がプルアップされ、ＨＳ／ＦＳモードとなっている。 Here, FIG. 4 shows an example of connection between a USB host and a USB device (HS or FS mode).
The USB device 100 includes a pull-up resistor 104 that pulls up a D + terminal, a VBUS, a D +, a D−, and a GND in a physical layer (physical layer, hereinafter also referred to as PHY) 102 that transmits and receives a differential signal. The USB connector 106 is provided.
The USB host 110 includes pull-down resistors 114 and 116 for pulling down the D + terminal and the D− terminal and a USB connector 118 in the physical layer 112.
USB connectors 106 and 118 are connected to the USB device 100 and the USB host 110 via a USB cable 120.
As described above, in the connection example shown in FIG. 4, the D + terminal of the USB device is pulled up by the pull-up resistor 104, and the HS / FS mode is set.

ここで、正常動作の場合の接続時のタイミングチャートを図５に示す。なお、ＧＮＤ端子は全てのタイミングチャートにおいて０Ｖであるため省略している。
ＵＳＢデバイス１００の接続時には、まず、活線挿抜を実現するためにコネクタ内でＤ＋端子およびＤ−端子よりも長くなっている（つまり、先に接触する）、ＶＢＵＳおよびＧＮＤ端子がＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続される。
ＶＢＵＳ端子およびＧＮＤ端子が、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続されると、ＵＳＢデバイス１００は電源投入（バスパワード機器）またはＶＢＵＳ検知（セルフパワード機器）のシーケンスを経て、転送モード識別のために、Ｄ＋端子がプルアップ抵抗１０４（１．５ｋΩ）でプルアップされる。
その後、Ｄ＋端子およびＤ−端子が、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続され、ＵＳＢホスト１１０のプルダウン抵抗１１４，１１６（１５ｋΩ）によってプルダウンされる。従って、Ｄ＋端子が“Ｈ”レベル、Ｄ−端子が“Ｌ”レベルとなり、ＵＳＢホストにより転送モードはＨＳ／ＦＳモードであると識別される。 Here, FIG. 5 shows a timing chart at the time of connection in the normal operation. The GND terminal is omitted because it is 0 V in all timing charts.
When connecting the USB device 100, first, in order to realize hot-swap, the connector is longer than the D + terminal and the D- terminal (that is, contacts first), and the VBUS and GND terminals are connected to the USB host and the USB. Connected to and from the device.
When the VBUS terminal and the GND terminal are connected between the USB host and the USB device, the USB device 100 undergoes a power-on (bus-powered device) or VBUS detection (self-powered device) sequence to identify the transfer mode. The D + terminal is pulled up by a pull-up resistor 104 (1.5 kΩ).
Thereafter, the D + terminal and the D− terminal are connected between the USB host and the USB device, and pulled down by the pull-down resistors 114 and 116 (15 kΩ) of the USB host 110. Accordingly, the D + terminal becomes “H” level and the D− terminal becomes “L” level, and the USB host identifies the transfer mode as the HS / FS mode.

ここで、ＵＳＢデバイスのＤ−端子に注目すると、ＶＢＵＳおよびＧＮＤ端子がＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続されてから、Ｄ−端子が接続されてＵＳＢホスト側でプルダウンされるまでの期間は、Ｄ−端子はフローティング状態である。   Here, focusing on the D-terminal of the USB device, the period from when the VBUS and GND terminals are connected between the USB host and the USB device to when the D-terminal is connected and pulled down on the USB host side is , D-terminals are in a floating state.

ところで、ＵＳＢデバイスをＵＳＢホストに接続する際に、接続されたＵＳＢデバイスをＵＳＢホストが認識できない場合がある。この様な現象は、例えば、ＵＳＢデバイスが接続されたＵＳＢケーブルをＵＳＢホストに接続する場合、ＵＳＢケーブル付のＵＳＢデバイスをＵＳＢホストに接続する場合、およびＵＳＢメモリ等のＵＳＢデバイスを直接ＵＳＢホストに接続する場合等に発生することがある。   By the way, when connecting a USB device to a USB host, the USB host may not be able to recognize the connected USB device. Such a phenomenon may occur, for example, when a USB cable to which a USB device is connected is connected to the USB host, a USB device with a USB cable is connected to the USB host, or a USB device such as a USB memory is directly connected to the USB host. It may occur when connecting.

この様な現象が生じる理由を、図６に示す従来のＵＳＢデバイスの接続時の、誤認識が発生する場合のタイミングチャートで説明する。
ＵＳＢデバイスの接続時には、上記の正常動作の場合と同様に、ＶＢＵＳおよびＧＮＤ端子が、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続され、Ｄ＋端子がプルアップされる。このとき、ＵＳＢデバイスのＤ−端子は、ＵＳＢホストのＤ−端子に接続されるまでは、他の３端子（ＶＢＵＳ，ＧＮＤ，Ｄ＋）がＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続済みであったとしても、フローティング状態である。
このように、ＵＳＢデバイスにおいて、Ｄ−端子がフローティング状態であるときに、Ｄ＋端子がプルアップされることで信号遷移（フローティング→“Ｈ”レベル（３．３Ｖ））が起きると、ＵＳＢデバイスの基板上やＵＳＢケーブル上で近接する信号線（Ｄ＋，Ｄ−）間の容量性カップリングにより、フローティングであるＤ−端子の信号レベルが、図６のＸに示すように、Ｄ＋端子の信号遷移に近い信号遷移（フローティング→“Ｈ”レベル）を起こしてしまう場合がある。 The reason why such a phenomenon occurs will be described with reference to a timing chart in the case where erroneous recognition occurs when a conventional USB device is connected as shown in FIG.
When the USB device is connected, the VBUS and GND terminals are connected between the USB host and the USB device, and the D + terminal is pulled up as in the case of the normal operation described above. At this time, until the D-terminal of the USB device was connected to the D-terminal of the USB host, the other three terminals (VBUS, GND, D +) were already connected between the USB host and the USB device. However, it is in a floating state.
As described above, in the USB device, when the signal transition (floating → “H” level (3.3 V)) occurs by pulling up the D + terminal when the D− terminal is in the floating state, the USB device Due to capacitive coupling between adjacent signal lines (D +, D−) on the board or USB cable, the signal level of the floating D− terminal changes as shown in FIG. Signal transition (floating → “H” level) may occur.

この現象が発生すると、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間でＤ＋，Ｄ−端子が接続された瞬間に、ＵＳＢホストのＤ−端子に図６のＹに示すような、Ｄ＋端子に近い電圧（約３．０Ｖ）が現れる。
さらに、端子接続時には接続ノイズが発生することから、Ｄ−端子接続時にＤ＋およびＤ−端子の電圧が、過渡的にＤ＋＜Ｄ−となる期間が現れる場合がある。これに伴ない、図６に示すタイミングチャートのように、Ｄ＋端子とＤ−端子の接続に時間差があり、Ｄ＋端子が先に接続された場合、“ＪＫＫ”という信号論理がＵＳＢホストに入力される可能性がある。ここで、“Ｊ”および“Ｋ”は動作クロック毎の差動信号線Ｄ＋，Ｄ−の論理状態を表し、“Ｊ”はハイレベル（Ｄ＋＞Ｄ−）、“Ｋ”はローレベル（Ｄ＋＜Ｄ−）を意味する。
具体的には、先にＤ＋端子が接続された状態で“Ｊ”論理となり、その後Ｄ−端子が接続されて“Ｋ”論理となることで、差動信号線Ｄ＋，Ｄ−の３クロックの期間の論理状態が“ＪＫＫ”となる。 When this phenomenon occurs, at the moment when the D + and D− terminals are connected between the USB host and the USB device, a voltage close to the D + terminal (about approximately) is applied to the D− terminal of the USB host as indicated by Y in FIG. 3.0V) appears.
Further, since connection noise is generated when the terminals are connected, a period in which the voltages of the D + and D− terminals transiently satisfy D + <D− may appear when the D− terminals are connected. As a result, as shown in the timing chart of FIG. 6, when there is a time difference between the D + terminal and the D− terminal and the D + terminal is connected first, the signal logic “JKK” is input to the USB host. There is a possibility. Here, “J” and “K” represent logic states of the differential signal lines D + and D− for each operation clock, “J” is a high level (D +> D−), and “K” is a low level (D +). <D-).
Specifically, “J” logic is obtained when the D + terminal is connected first, and after that, the D− terminal is connected and becomes “K” logic, so that three clocks of the differential signal lines D + and D− can be obtained. The logical state of the period is “JKK”.

この“ＪＫＫ”という信号論理は、ＦＳモードにおける通信パケットの先頭データであるＳＹＮＣパターン（“ＫＪＫＪＫＪＫＫ”）の末尾と一致するため、ＵＳＢホストが上記の“ＪＫＫ”を受信パケットと誤認識してしまい、ＵＳＢホストのＰＨＹでは受信エラーが発生する。
ＵＳＢホストが、この受信エラーが発生しても次のシーケンスに移行できるものであれば問題ないが、ＵＳＢホストのコントローラの仕様によっては、ＰＨＹからコントローラに受信エラーの発生が伝わらず、何が接続されたか認識できなかったり、コントローラが初期状態のまま停止してしまうものもある。
この場合、何らかの手段、例えば、人為的にＵＳＢホストを再起動する等により回復させるか、または、ＵＳＢホストのＵＳＢコネクタから、ＵＳＢケーブルを抜き差しすることで回復させる必要がある。 Since the signal logic “JKK” matches the end of the SYNC pattern (“KJKJKJKK”), which is the head data of the communication packet in the FS mode, the USB host erroneously recognizes the above “JKK” as a received packet. A reception error occurs in the USB host PHY.
There is no problem as long as the USB host can move to the next sequence even if this reception error occurs, but depending on the specifications of the controller of the USB host, the occurrence of a reception error is not transmitted from the PHY to the controller, and what Some of them have not been recognized or the controller has stopped in the initial state.
In this case, it is necessary to recover by some means, for example, by artificially restarting the USB host, or by connecting and disconnecting the USB cable from the USB connector of the USB host.

例えば、特許文献２では、転送データのフレームに含まれるＳＯＦパケットを監視して、２本のデータ線に接続されているプルアップ抵抗、および終端抵抗の接続／非接続を切り替えることで擬似的な非接続状態を作り出し、ケーブルの抜き差しを行うことなくＵＳＢホスト−ＵＳＢデバイス間の通信のリセットを行って、自動的に通信を回復するプリンタが開示されている。   For example, in Patent Document 2, a SOF packet included in a frame of transfer data is monitored, and a pull-up resistor connected to two data lines and a connection / disconnection of a termination resistor are switched to simulate a pseudo There has been disclosed a printer that creates a disconnected state, automatically resets communication between a USB host and a USB device without connecting or disconnecting a cable, and automatically recovers communication.

特開２０００−３３０９２６号公報JP 2000-330926 A 特開２００６−１７１８６８号公報JP 2006-171868 A

しかしながら、ＵＳＢホストを再起動することや、ＵＳＢケーブルを抜き差しすることは、余計な時間や手間を伴う非効率的な操作が必要となってしまう。
また、特許文献２に記載のプリンタでは、ＵＳＢホストへのＵＳＢデバイスの接続時におけるエラーについて考慮されておらず、何が接続されたか認識できなかったり、コントローラが初期状態のまま停止してしまうことを想定していない。さらに、２本のデータ線に接続されているプルアップ抵抗、および終端抵抗の接続／非接続を切り替えるためのスイッチや、制御回路等が必要であり構成が複雑なものとなっている。 However, restarting the USB host or plugging / unplugging the USB cable requires an inefficient operation with extra time and effort.
In addition, the printer described in Patent Document 2 does not consider an error when connecting a USB device to a USB host, and cannot recognize what is connected, or the controller stops in an initial state. Is not assumed. In addition, a pull-up resistor connected to the two data lines, a switch for switching connection / disconnection of the termination resistor, a control circuit, and the like are necessary, and the configuration is complicated.

本発明の目的は、通信ホストへの通信デバイスの接続時における、誤認識によるエラーの発生を防止する通信デバイスおよび通信システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a communication device and a communication system that prevent the occurrence of an error due to erroneous recognition when the communication device is connected to a communication host.

上記課題を解決するために、本発明は、第１基準電圧端子である第１の端子、第２基準電圧端子である第２の端子、ならびに、信号端子である第３の端子および第４の端子を介して、通信ホストと接続される通信デバイスであって、前記第３の端子および第４の端子をドライブするドライバと、前記第１の端子の電圧を基準として前記第２の端子の電圧を監視することによって、前記通信ホストとの接続を検知する検知回路と、前記検知回路が前記通信ホストとの接続を検知したときに、所定の期間だけ前記第３の端子および第４の端子を、それぞれの所定のレベルにドライブするように前記ドライバを制御する制御回路と、を備えることを特徴とする通信デバイスを提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides a first terminal that is a first reference voltage terminal, a second terminal that is a second reference voltage terminal, and a third terminal and a fourth terminal that are signal terminals. A communication device connected to a communication host via a terminal, the driver driving the third terminal and the fourth terminal, and the voltage of the second terminal with reference to the voltage of the first terminal And detecting the connection with the communication host, and when the detection circuit detects the connection with the communication host, the third terminal and the fourth terminal are connected for a predetermined period. And a control circuit for controlling the driver so as to drive to each predetermined level.

また、上記課題を解決するために、本発明は、上記に記載の通信デバイスと、上記に記載の通信ホストとを有する通信システムであって、前記通信ホストは、前記通信デバイスが接続されたときに、前記通信ホストの第１の端子の電圧を基準として第２の端子から前記通信デバイスの第２の端子に所定の電圧を供給するとともに、第３の端子および第４の端子の電位の変化を検知することを特徴とする通信システムを提供する。   In order to solve the above problem, the present invention provides a communication system having the communication device described above and the communication host described above, wherein the communication host is connected to the communication device. In addition, a predetermined voltage is supplied from the second terminal to the second terminal of the communication device with reference to the voltage of the first terminal of the communication host, and the potentials of the third terminal and the fourth terminal are changed. A communication system characterized by detecting

また、前記通信システムはＵＳＢシステム、前記通信ホストはＵＳＢホスト、前記通信デバイスはＵＳＢデバイスであり、前記第１の端子がグランド端子、前記第２の端子が電源端子、前記第３の端子および第４の端子が差動信号端子であることが好ましい。   The communication system is a USB system, the communication host is a USB host, and the communication device is a USB device. The first terminal is a ground terminal, the second terminal is a power supply terminal, the third terminal, and the third terminal. The 4 terminals are preferably differential signal terminals.

本発明によれば、一定期間、信号線をアクティブにドライブ（駆動）して、通信ホストへの通信デバイス接続時の信号を安定化させることで、当該接続時に発生する誤認識の発生確率を激減させることができる。
さらに、通信の回復のための余計な時間や手間を伴う非効率な操作を、不要とすることができる。 According to the present invention, by actively driving (driving) a signal line for a certain period to stabilize a signal when a communication device is connected to a communication host, the probability of occurrence of erroneous recognition occurring at the time of the connection is drastically reduced. Can be made.
Furthermore, an inefficient operation with extra time and effort for recovering communication can be made unnecessary.

本発明に係るＵＳＢデバイスを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the USB device which concerns on this invention. 図１のブロック図の一部を、より詳細に表す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a part of the block diagram of FIG. 1 in more detail. 本発明に係るＵＳＢデバイスの接続時のタイミングチャートである。4 is a timing chart when the USB device according to the present invention is connected. ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの一般的な接続例を示す図である。It is a figure which shows the general connection example of a USB host and a USB device. 従来のＵＳＢデバイスの接続時の正常なタイミングチャートである。It is a normal timing chart at the time of the connection of the conventional USB device. 従来のＵＳＢデバイスの接続時の、誤認識が発生する場合のタイミングチャートである。It is a timing chart when misrecognition occurs at the time of connection of a conventional USB device.

本発明に係る通信システムであるＵＳＢシステムを、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。   A USB system, which is a communication system according to the present invention, will be described in detail below based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

図示を省略するが、本実施形態に係るＵＳＢシステムは、図４に示すＵＳＢシステムの場合と同様に、ＵＳＢホストと、ＵＳＢデバイスとによって構成される。ＵＳＢホストおよびＵＳＢデバイスは、それぞれ、ＶＢＵＳ端子（第２基準電圧端子である第２の端子）、ＧＮＤ端子（第１基準電圧端子である第１の端子）、およびＤ＋，Ｄ−端子（信号端子である第３の端子および第４の端子）を有するＵＳＢコネクタを備え、両者の接続時には、各々対応する端子同士が、直接に、またはＵＳＢケーブル等を介して互いに接続される。
ＵＳＢホストでは、同じく図４に示すように、Ｄ＋端子およびＤ−端子が、それぞれ、プルダウン抵抗（１５ｋΩ）によりプルダウンされている。
一方、ＵＳＢデバイスは、転送モードに応じて、Ｄ＋端子もしくはＤ−端子のいずれか一方がプルアップ抵抗（１．５ｋΩ）によりプルアップされる。以下、Ｄ＋端子をプルアップしてＨＳ／ＦＳモードに設定されたＵＳＢデバイスを例に挙げて説明する。 Although not shown, the USB system according to this embodiment includes a USB host and a USB device, as in the case of the USB system shown in FIG. The USB host and the USB device respectively have a VBUS terminal (second terminal that is a second reference voltage terminal), a GND terminal (first terminal that is a first reference voltage terminal), and D + and D− terminals (signal terminals). And a USB connector having a third terminal and a fourth terminal), and corresponding terminals are connected to each other directly or via a USB cable or the like.
In the USB host, as shown in FIG. 4, the D + terminal and the D- terminal are respectively pulled down by a pull-down resistor (15 kΩ).
On the other hand, in the USB device, either the D + terminal or the D− terminal is pulled up by a pull-up resistor (1.5 kΩ) according to the transfer mode. Hereinafter, a USB device that is pulled up to the D + terminal and set to the HS / FS mode will be described as an example.

図１は、本発明に係るＵＳＢデバイスの構成を表す一実施形態のブロック図である。
図１に示すＵＳＢデバイス１０は、ＶＢＵＳ検出器１２、ディファレンシャルドライバ制御回路１６、およびディファレンシャルドライバ／レシーバ１８によって構成される。ディファレンシャルドライバ制御回路１６、およびディファレンシャルドライバ／レシーバ１８は、ＰＨＹ（フィジカルレイヤ）１４によって実装されている。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment showing a configuration of a USB device according to the present invention.
The USB device 10 shown in FIG. 1 includes a VBUS detector 12, a differential driver control circuit 16, and a differential driver / receiver 18. The differential driver control circuit 16 and the differential driver / receiver 18 are implemented by a PHY (physical layer) 14.

ＶＢＵＳ検出器１２は、通信ホストとの接続を検知する検知回路であり、図示しないＵＳＢホストにＵＳＢデバイス１０が接続されたときに、セルフパワード機器の場合には、ＶＢＵＳ端子２０の電圧が規定の電圧（５Ｖ）になったことを検出すると、ＶＢＵＳ検出信号（“Ｈ”レベル）を生成して出力する。また、バスパワード機器においては、ＶＢＵＳから電源が供給され、動作状態になってから、ＶＢＵＳ検出信号（“Ｈ”レベル）を生成して出力する。   The VBUS detector 12 is a detection circuit that detects connection with a communication host. When the USB device 10 is connected to a USB host (not shown), the voltage of the VBUS terminal 20 is specified in the case of a self-powered device. When it is detected that the voltage has reached 5 V, a VBUS detection signal (“H” level) is generated and output. In a bus powered device, power is supplied from the VBUS, and after entering an operating state, a VBUS detection signal (“H” level) is generated and output.

ディファレンシャルドライバ制御回路１６は、ＶＢＵＳ検知器１２がＵＳＢホストとの接続を検知して“Ｈ”レベルのＶＢＵＳ検知信号が出力されたときに、所定の時間だけＤ＋，Ｄ−端子を、それぞれ所定のレベル、例えば本実施形態の場合、それぞれ“Ｈ”レベルおよび“Ｌ”レベルにドライブするように、後述するディファレンシャルドライバ／レシーバ１８のドライバを制御する。
ディファレンシャルドライバ制御回路１６は、図２に示すように、遅延回路３０、ＡＮＤゲート３２，３６、インバータ３４、およびＯＲゲート３８によって構成される。
ディファレンシャルドライバ制御回路１６には、ＶＢＵＳ検出器１２から出力されたＶＢＵＳ検出信号が入力される。入力されたＶＢＵＳ検出信号は、ＡＮＤゲート３２と遅延回路３０に入力される。遅延回路３０からは、ＶＢＵＳ検出信号が所定の時間だけ遅延されて反転された信号が出力され、ＡＮＤゲート３２に入力される。つまり、遅延回路３０およびＡＮＤゲート３２は、ＶＢＵＳ検出信号の立ち上がりを検出する立ち上がり検出回路であり、ＡＮＤゲート３２の出力は、ディファレンシャルドライバ制御回路１６にＶＢＵＳ検出信号が入力されると、ＶＢＵＳ検出信号の立ち上がりのタイミングから、遅延回路３０での遅延時間分だけ“Ｈ”レベルとなる。 When the VBUS detector 12 detects the connection with the USB host and the “H” level VBUS detection signal is output, the differential driver control circuit 16 connects the D + and D− terminals for a predetermined time respectively. In the case of this embodiment, for example, in this embodiment, the driver of the differential driver / receiver 18 described later is controlled so as to drive to the “H” level and the “L” level, respectively.
As shown in FIG. 2, the differential driver control circuit 16 includes a delay circuit 30, AND gates 32 and 36, an inverter 34, and an OR gate 38.
The differential driver control circuit 16 receives the VBUS detection signal output from the VBUS detector 12. The input VBUS detection signal is input to the AND gate 32 and the delay circuit 30. From the delay circuit 30, a signal obtained by inverting and inverting the VBUS detection signal by a predetermined time is output to the AND gate 32. That is, the delay circuit 30 and the AND gate 32 are rise detection circuits that detect the rise of the VBUS detection signal, and the output of the AND gate 32 is the VBUS detection signal when the differential driver control circuit 16 receives the VBUS detection signal. From the rise timing of the signal, it becomes “H” level by the delay time in the delay circuit 30.

ＡＮＤゲート３２の出力は、インバータ３４で反転されてＡＮＤゲート３６に入力されるとともに、ＯＲゲート３８に入力される。ＡＮＤゲート３６には、通常動作時のイネーブル信号（通常のＥＮＬ信号）が入力されており、インバータ３４の出力および通常のＥＮＬ信号の少なくとも一方が“Ｌ”レベルのときに、ＡＮＤゲート３６の出力が“Ｌ”レベルとなる。つまり、ディファレンシャルドライバ制御回路１６からイネーブル信号（ＥＮＬ信号）が出力される。   The output of the AND gate 32 is inverted by the inverter 34 and input to the AND gate 36 and also input to the OR gate 38. The AND gate 36 receives an enable signal (normal ENL signal) during normal operation. When at least one of the output of the inverter 34 and the normal ENL signal is “L” level, the output of the AND gate 36 is output. Becomes “L” level. That is, the enable signal (ENL signal) is output from the differential driver control circuit 16.

ＯＲゲート３８には、通常動作時のＡ信号（通常のＡ信号）が入力されており、ＡＮＤゲート３２の出力および通常のＡ信号の少なくとも一方が“Ｈ”レベルのときに、ＯＲゲート３８の出力が“Ｈ”レベルとなる。つまり、ディファレンシャルドライバ制御回路１６から出力データ（Ａ信号）が出力される。   The OR gate 38 receives an A signal during normal operation (normal A signal). When at least one of the output of the AND gate 32 and the normal A signal is at “H” level, the OR gate 38 The output becomes “H” level. That is, output data (A signal) is output from the differential driver control circuit 16.

ディファレンシャルドライバ／レシーバ１８は、図２に示すように、ドライバ４０、レシーバ４２、およびプルアップ抵抗４４によって構成されている。
ドライバ４０には、ディファレンシャルドライバ制御回路１６から、ＥＮＬ信号および出力データ（Ａ信号）が入力される。ドライバ４０は、入力されたＥＮＬ信号が“Ｌ”レベルのとき、Ａ信号を差動信号として送信する。例えば、Ａ信号が“Ｈ”レベルであれば、ＥＮＬ信号が“Ｌ”レベルのとき、Ｄ＋端子２２からＤ＋信号として“Ｈ”レベル、Ｄ−端子２４からＤ−信号として“Ｌ”レベルが出力される。 The differential driver / receiver 18 includes a driver 40, a receiver 42, and a pull-up resistor 44, as shown in FIG.
The driver 40 receives an ENL signal and output data (A signal) from the differential driver control circuit 16. When the input ENL signal is “L” level, the driver 40 transmits the A signal as a differential signal. For example, if the A signal is at “H” level, the D + terminal 22 outputs the “H” level as the D + signal and the D− terminal 24 outputs the “L” level when the ENL signal is at the “L” level. Is done.

レシーバ４２は、Ｄ＋端子２２、およびＤ−端子２４から入力（受信）された差動信号を、入力データとして出力する。   The receiver 42 outputs the differential signal input (received) from the D + terminal 22 and the D− terminal 24 as input data.

プルアップ抵抗４４は、ＵＳＢデバイスの転送モード識別のためのもので、Ｄ＋端子２２を１．５ｋΩでプルアップすることにより、ＨＳ／ＦＳモードであることをＵＳＢホスト側に知らせる。
なお、ＨＳモードの場合には、初めにＦＳモードでＵＳＢホストと接続し、その後、図示しないスイッチにより、Ｄ＋端子２２（Ｄ＋信号線）からプルアップ抵抗４４が切り離されて、ＨＳモードに移行する。 The pull-up resistor 44 is for identifying the transfer mode of the USB device. By pulling up the D + terminal 22 with 1.5 kΩ, the pull-up resistor 44 notifies the USB host side that the HS / FS mode is set.
In the HS mode, the USB host is first connected in the FS mode, and then the pull-up resistor 44 is disconnected from the D + terminal 22 (D + signal line) by a switch (not shown) to shift to the HS mode. .

次に、本発明に係るＵＳＢデバイス１０の動作を説明する。   Next, the operation of the USB device 10 according to the present invention will be described.

図３に本発明に係るＵＳＢデバイスの、接続時のタイミングチャートを示す。
図３に示すように、ＵＳＢデバイス１０がＵＳＢホストに接続される前は、ＵＳＢホストはＶＢＵＳ端子が“Ｈ”レベル（５Ｖ）、Ｄ＋およびＤ−端子は１５ｋΩのプルダウン抵抗によりプルダウンされて“Ｌ”レベルである。また、ＵＳＢデバイス１０の各端子は、０Ｖ（フローティング（Ｈｉ−Ｚ））である。 FIG. 3 shows a timing chart when the USB device according to the present invention is connected.
As shown in FIG. 3, before the USB device 10 is connected to the USB host, the VBUS terminal is pulled down by the “H” level (5V), and the D + and D− terminals are pulled down by the pull-down resistor of 15 kΩ to “L”. "The level. Each terminal of the USB device 10 is 0 V (floating (Hi-Z)).

ＵＳＢデバイス１０がＵＳＢホストに接続されるとき、既に述べたとおり、ＵＳＢコネクタの端子の長さの違いにより、まずＶＢＵＳ端子２０およびＧＮＤ端子がＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続される。ＶＢＵＳ端子２０およびＧＮＤ端子が、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続されると、ＵＳＢデバイス１０のＶＢＵＳ検出器１２は、ＶＢＵＳ端子２０が規定の電圧（５Ｖ）になったことを検出して、ＶＢＵＳ検出信号（“Ｈ”レベル）を出力する。また、転送モード識別のために、Ｄ＋端子２２がプルアップ抵抗４４（１．５ｋΩ）でプルアップされて“Ｈ”レベルになる。   When the USB device 10 is connected to the USB host, as described above, the VBUS terminal 20 and the GND terminal are first connected between the USB host and the USB device due to the difference in terminal length of the USB connector. When the VBUS terminal 20 and the GND terminal are connected between the USB host and the USB device, the VBUS detector 12 of the USB device 10 detects that the VBUS terminal 20 has become a specified voltage (5 V). , VBUS detection signal (“H” level) is output. Further, in order to identify the transfer mode, the D + terminal 22 is pulled up by the pull-up resistor 44 (1.5 kΩ) and becomes “H” level.

ＶＢＵＳ検出信号がディファレンシャルドライバ制御回路１６に入力されると、ＶＢＵＳ検出信号の立ち上がりのタイミングから、遅延回路３０により設定された所定の時間だけ、ディファレンシャルドライバ制御回路１６から出力されるＥＮＬ信号が“Ｌ”レベルとなり、Ａ信号が“Ｈ”レベルとなる。   When the VBUS detection signal is input to the differential driver control circuit 16, the ENL signal output from the differential driver control circuit 16 is “L” for a predetermined time set by the delay circuit 30 from the rising timing of the VBUS detection signal. "A" level, and the A signal becomes "H" level.

ここで、所定の時間とは次の範囲で決定される。
最小値は、信号線（Ｄ＋，Ｄ−）が所望の電圧まで遷移するのに必要な時間（ＵＳＢ規格より、ＦＳモードで２０ｎｓ、ＬＳモードで３００ｎｓ）、つまり、ＨＳ／ＦＳモードであるＵＳＢデバイス１０では、Ｄ＋端子２２が所望の電圧（３．３Ｖ）まで遷移するのに必要な時間（２０ｎｓ）である。
最大値は、ＵＳＢホストがＵＳＢデバイス１０を検知した後に、リセットコマンドを発行するまでの待ち時間（ＵＳＢ規格より、１００ｍｓ）である。 Here, the predetermined time is determined in the following range.
The minimum value is the time required for the signal lines (D +, D−) to transition to a desired voltage (from the USB standard, 20 ns in the FS mode and 300 ns in the LS mode), that is, the USB device in the HS / FS mode. 10 is the time (20 ns) required for the D + terminal 22 to transition to the desired voltage (3.3 V).
The maximum value is a waiting time (100 ms from the USB standard) until the USB host 10 detects the USB device 10 and issues a reset command.

ＥＮＬ信号およびＡ信号がディファレンシャルドライバ／レシーバ１８に入力されると、ドライバ４０によりＤ＋端子２２から“Ｈ”レベル、Ｄ−端子２４から“Ｌ”レベルが出力される。このとき、Ｄ＋端子２２は既にプルアップ抵抗４４によりプルアップされている。つまり、Ｄ＋端子２２は、プルアップ抵抗４４およびドライバ４０によるドライブによって“Ｈ”レベルとされ、Ｄ−端子２４は、ドライバ４０によるドライブによって“Ｌ”レベルとされる。   When the ENL signal and the A signal are input to the differential driver / receiver 18, the driver 40 outputs the “H” level from the D + terminal 22 and the “L” level from the D− terminal 24. At this time, the D + terminal 22 has already been pulled up by the pull-up resistor 44. That is, the D + terminal 22 is set to “H” level by the drive by the pull-up resistor 44 and the driver 40, and the D− terminal 24 is set to “L” level by the drive by the driver 40.

遅延回路３０で設定される所定の時間が経過した後、つまり、信号線（Ｄ＋，Ｄ−）の容量性カップリングによる、Ｄ−端子２４の過渡的な“Ｈ”レベルの出現可能性がほとんどなくなると（すなわち、Ｄ＋端子２２およびＤ−端子２４の電圧が安定すると）、ドライバ４０によるＤ＋端子２２およびＤ−端子２４のドライブは終了する。   After a predetermined time set by the delay circuit 30 has elapsed, that is, there is almost a possibility that a transient “H” level appears at the D− terminal 24 due to capacitive coupling of the signal lines (D +, D−). When the voltage disappears (that is, when the voltages at the D + terminal 22 and the D− terminal 24 are stabilized), the driving of the D + terminal 22 and the D− terminal 24 by the driver 40 is finished.

次に、Ｄ＋端子２２およびＤ−端子２４が、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスとの間で接続されると、Ｄ＋端子２２は、プルアップ抵抗４４（１．５ｋΩ）、およびＵＳＢホスト側のプルダウン抵抗１１４（１５ｋΩ）の抵抗分割の比により、“Ｈ”レベル（３．０Ｖ）となる。また、Ｄ−端子２４は、ＵＳＢホスト側のプルダウン抵抗１１６（１５ｋΩ）により“Ｌ”レベル（０Ｖ）となる。   Next, when the D + terminal 22 and the D− terminal 24 are connected between the USB host and the USB device, the D + terminal 22 includes a pull-up resistor 44 (1.5 kΩ) and a pull-down resistor 114 on the USB host side. Due to the resistance division ratio of (15 kΩ), it becomes “H” level (3.0 V). Further, the D-terminal 24 becomes “L” level (0 V) by the pull-down resistor 116 (15 kΩ) on the USB host side.

その後、Ｄ＋端子２２は、プルアップ抵抗４４、およびＵＳＢホスト側のプルダウン抵抗１１４（１５ｋΩ）により“Ｈ”レベル（３．０Ｖ）が維持され、Ｄ−端子２４は、ＵＳＢホスト側のプルダウン抵抗１１６（１５ｋΩ）により“Ｌ”レベル（０Ｖ）が維持され、ＵＳＢホスト側で転送モードの識別が行われる。   Thereafter, the D + terminal 22 is maintained at the “H” level (3.0 V) by the pull-up resistor 44 and the USB host-side pull-down resistor 114 (15 kΩ), and the D-terminal 24 is connected to the USB host-side pull-down resistor 116. The “L” level (0 V) is maintained by (15 kΩ), and the transfer mode is identified on the USB host side.

以上のように、Ｄ＋端子２２およびＤ−端子２４がＵＳＢホストと接続される前に、Ｄ＋端子２２が“Ｈ”レベルにドライブされ、Ｄ−端子２４が“Ｌ”レベルにドライブされることにより、Ｄ−端子２４よりもＤ＋端子２２が先に接続された場合であっても、ＵＳＢホストへのＵＳＢデバイス接続時の信号が安定化して“ＪＫＫ”という信号論理がＵＳＢホストに入力されることを防止し、ＵＳＢホストのコントローラが初期状態のまま停止してしまうことを防止することができる。つまり、当該接続時に発生するＤ＋，Ｄ−信号の不定状態を無くし、誤認識の発生確率を激減させることができる。   As described above, the D + terminal 22 is driven to the “H” level and the D− terminal 24 is driven to the “L” level before the D + terminal 22 and the D− terminal 24 are connected to the USB host. Even when the D + terminal 22 is connected before the D− terminal 24, the signal when the USB device is connected to the USB host is stabilized and the signal logic “JKK” is input to the USB host. It is possible to prevent the USB host controller from being stopped in the initial state. That is, the indefinite state of the D + and D− signals generated at the time of connection can be eliminated, and the probability of occurrence of erroneous recognition can be drastically reduced.

なお、上記の実施形態では、ＵＳＢデバイスのＤ＋，Ｄ−端子がＵＳＢホストに接続される前に、Ｄ＋，Ｄ−端子のドライブを終了したが、ＵＳＢデバイスのＤ＋，Ｄ−端子がＵＳＢホストに接続され、ＵＳＢホストがＵＳＢデバイスを検知した後、ＵＳＢホストがＵＳＢ規格におけるリセットコマンド（Ｄ＋，Ｄ−共に“Ｌ”レベル）を発行するまでに、すなわち、前記最大値以下の時間で、Ｄ＋，Ｄ−端子のドライブを終了するようにしてもよい。
また、ＬＳモードの場合には、論理を逆にしてＤ−端子に“Ｈ”レベルを出力するようにすればよい。 In the above embodiment, the drive of the D + and D− terminals is finished before the D + and D− terminals of the USB device are connected to the USB host. However, the D + and D− terminals of the USB device are connected to the USB host. After the connected USB host detects the USB device and before the USB host issues a USB standard reset command (both D + and D− are “L” level), that is, in a time less than the maximum value, D +, You may make it complete | finish the drive of D- terminal.
In the LS mode, the logic may be reversed so that the “H” level is output to the D-terminal.

さらに、上記の実施形態では、ＵＳＢデバイスとＵＳＢホストとが直接接続される場合（ケーブルを介する場合を含む。）について説明したが、ＵＳＢデバイスとＵＳＢホストとが、ＵＳＢハブを介して接続される場合にも適用できる。
また、ＵＳＢ Ｏｎ−ｔｈｅ−Ｇｏ規格に対応した、ＵＳＢホストとＵＳＢデバイスの両方の機能を有するＵＳＢ機器でも同様に適用できる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the USB device and the USB host are directly connected (including the case via a cable) has been described. However, the USB device and the USB host are connected via a USB hub. It can also be applied to cases.
In addition, the present invention can be similarly applied to a USB device having both functions of a USB host and a USB device, which supports the USB On-the-Go standard.

その他にも、ＵＳＢと同様の接続形態をとる規格や、ＵＳＢを発展させた規格等の、活線挿抜可能な差動伝送（ディファレンシャル伝送）を行う通信システムにも適用することができる。   In addition, the present invention can also be applied to a communication system that performs differential transmission (differential transmission) that can be hot-plugged, such as a standard that adopts a connection form similar to USB or a standard that is an extension of USB.

以上、本発明に係る通信デバイスであるＵＳＢデバイスについて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。   As described above, the USB device which is a communication device according to the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. You may go.

１０ ＵＳＢデバイス
１２ ＶＢＵＳ検出器
１４ ＰＨＹ（フィジカルレイヤ）
１６ ディファレンシャルドライバ制御回路
１８ ディファレンシャルドライバ／レシーバ
２０ ＶＢＵＳ端子
２２ Ｄ＋端子
２４ Ｄ−端子
３０ 遅延回路
３２，３６ ＡＮＤゲート
３４ インバータ
３８ ＯＲゲート
４０ ドライバ
４２ レシーバ
４４ プルアップ抵抗 10 USB device 12 VBUS detector 14 PHY (physical layer)
16 Differential Driver Control Circuit 18 Differential Driver / Receiver 20 VBUS Terminal 22 D + Terminal 24 D- Terminal 30 Delay Circuit 32, 36 AND Gate 34 Inverter 38 OR Gate 40 Driver 42 Receiver 44 Pull-up Resistor

Claims (3)

第１基準電圧端子である第１の端子、第２基準電圧端子である第２の端子、ならびに、信号端子である第３の端子および第４の端子を介して、通信ホストと接続される通信デバイスであって、
前記第３の端子および第４の端子をドライブするドライバと、
前記第１の端子の電圧を基準として前記第２の端子の電圧を監視することによって、前記通信ホストとの接続を検知する検知回路と、
前記検知回路が前記通信ホストとの接続を検知したときに、所定の期間だけ前記第３の端子および第４の端子を、それぞれの所定のレベルにドライブするように前記ドライバを制御する制御回路と、を備えることを特徴とする通信デバイス。 Communication connected to the communication host via the first terminal that is the first reference voltage terminal, the second terminal that is the second reference voltage terminal, and the third terminal and the fourth terminal that are signal terminals A device,
A driver for driving the third terminal and the fourth terminal;
A detection circuit for detecting connection with the communication host by monitoring the voltage of the second terminal with reference to the voltage of the first terminal;
A control circuit for controlling the driver to drive the third terminal and the fourth terminal to respective predetermined levels only for a predetermined period when the detection circuit detects connection with the communication host; A communication device comprising: 請求項１に記載の通信デバイスと、請求項１に記載の通信ホストとを有する通信システムであって、
前記通信ホストは、前記通信デバイスが接続されたときに、前記通信ホストの第１の端子の電圧を基準として第２の端子から前記通信デバイスの第２の端子に所定の電圧を供給するとともに、第３の端子および第４の端子の電位の変化を検知することを特徴とする通信システム。 A communication system having the communication device according to claim 1 and the communication host according to claim 1,
The communication host supplies a predetermined voltage from the second terminal to the second terminal of the communication device based on the voltage of the first terminal of the communication host when the communication device is connected; A communication system that detects a change in potential of a third terminal and a fourth terminal. 前記通信システムはＵＳＢシステム、前記通信ホストはＵＳＢホスト、前記通信デバイスはＵＳＢデバイスであり、
前記第１の端子がグランド端子、前記第２の端子が電源端子、前記第３の端子および第４の端子が差動信号端子であることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。 The communication system is a USB system, the communication host is a USB host, the communication device is a USB device,
The communication system according to claim 2, wherein the first terminal is a ground terminal, the second terminal is a power supply terminal, and the third terminal and the fourth terminal are differential signal terminals.

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