KR100720708B1 - 무선 ｕｓｂ ｄｒｄ 시스템 - Google Patents

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조성호
조대형
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Abstract

본 발명은 무선 USB DRD 시스템에 관한 것으로서, 무선 USB DRD를 구현하기 위해 무선 USB 호스트와 무선 USB 디바이스 중 공통된 부분을 CPU로부터 분리하여 구성한 후 그 역할에 따라 CPU에서 분산처리할 수 있도록 구동시킴으로써 시스템의 부하를 줄여 DRD 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
무선 USB, DRD, MAC, 분산처리, MMC, 채널할당, WCTA

Description

무선 ＵＳＢ ＤＲＤ 시스템{WIRELESS UNIVERSAL SERIAL BUS DUAL ROLE DEVICE SYSTEM}
도 1은 종래의 무선 USB 시스템을 간략하게 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 무선 USB DRD 시스템을 간략하게 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 무선 USB DRD 시스템의 역할제어부의 출력 파형을 나타낸 그래프이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
20 : CPU 21 : 호스트 드라이버
22 : 디바이스 드라이버 30 : 무선 USB DRD 제어기
31 : MMC 제어부 32 : 역할제어부
33 : 스케줄제어부 34 : DN 패킷 제어부
35 : EP 제어부
본 발명은 무선 USB DRD 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 USB DRD를 구현하기 위해 무선 USB 호스트와 무선 USB 디바이스 중 공통된 부분을 CPU로부터 분리하여 구성한 후 그 역할에 따라 CPU에서 분산처리할 수 있도록 구동시킴으로써 시스템의 부하를 줄여 DRD 성능을 향상시킬 수 있도록 한 무선 USB DRD 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 USB(Universal Serial Bus: 범용 직렬 버스)는 직렬 포트의 일종으로 기존의 외부 확장 포트(시리얼 혹은 패러럴)들의 느린 속도와 제한된 장치 연결 문제를 해결하여, 오디오 플레이어, 조이스틱, 키보드, 전화, 스캐너 및 프린터 등과 같은 주변장치와 컴퓨터 간을 연결하는 플러그 앤 플레이 인터페이스이다.
이러한 USB는 모뎀, 프린터, 스캐너 등의 디바이스 만을 연결하기 위해서 사용되었던 외부 확장 포트들과 달리 서로 다른 방식으로 연결하던 키보드, 모니터, 마우스, 프린터, 모뎀 등 주변기기들을 한번에 연결할 수 있는 것으로서, PC 본체에 USB 접속기를 하나만 갖추고 있으면 성형 접속 또는 방사형 형태로 최대 127대의 주변 장치를 연결할 수 있도록 한다.
또한, 최근에는 컴퓨터 시스템과 외부 주변 장치를 접속시키기 위한 USB 케이블의 필요성을 제거하기 위한 노력으로, 초광대역(Ultra Wide Band : UWB) 기술 에 기반하는 무선 USB(wireless USB : WUSB)가 표준화 되었다. 무선 USB는 최대 10미터까지의 거리에 걸쳐 USB 2.0 표준에 필적하는 통신 속도(예를 들어, 최대 480Mbps)를 지향하고 있다.
이러한 무선 USB 장치는 무선 USB 채널을 생성하고 채널을 관리할 수 있는 기능이 있는 무선 USB 호스트와 무선 USB 호스트에 연결하여 데이터를 송수신할 수 있는 무선 USB 디바이스로 구분된다. 무선 USB 호스트는 마스터의 역할을 수행하며 디바이스는 슬레이브 역할을 수행한다.
기존 유선 USB를 사용하는 환경에서는 USB 호스트와 USB 디바이스들이 서로 케이블로 연결되어 있어서, 물리적인 데이터 전송 경로가 호스트를 중심으로 구성된다.
이러한 환경에서 디바이스에서 디바이스로의 데이터 전송은 반드시 호스트를 거쳐서 전송되고 있다. 또한 무선 USB 기술도 유선 USB의 동작을 바탕으로 만들어진 기술이므로, 무선 USB 디바이스에서 무선 USB 디바이스로의 데이터 전송은 무선 USB 호스트를 통해서 이루어진다.
도 1은 종래의 무선 USB 시스템을 간략하게 나타낸 블록구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 하나의 무선 USB 호스트(11)에 무선 USB 디바이스 A및 B(13, 15)가 연결되어 데이터를 송수신한다.
무선 USB 호스트(11)가 개인용 컴퓨터이고, 무선 USB 디바이스 A, B(13, 15)가 이동식 저장 매체라 하고, 사용자가 무선 USB 디바이스 A(13)의 데이터를 무선 USB 디바이스 B(15)로 복사 또는 이동하는 경우를 설명한다. 먼저, 무선 USB 디바 이스 A(13)가 해당 데이터를 무선 USB 호스트(11)로 전송한다. 무선 USB 호스트(11)로 데이터의 전송이 완료되면, 무선 USB 호스트(11)는 무선 USB 디바이스 A(13)로부터 수신한 데이터를 다시 무선 USB 디바이스 B(15)로 전송한다. 이러한 과정을 통해, 무선 USB 디바이스 A(13)에서 무선 USB 디바이스 B(15)로의 데이터 전송이 이루어진다. 이것은 동일한 데이터를 무선 네트워크를 통해 두 번 반복해서 전송하는 것이므로, 비효율적인 데이터 전송이다.
따라서, 무선 USB 디바이스 A(13)에서 무선 USB 디바이스 B(15)로 직접 데이터를 전송할 수 있도록 하여, 무선 USB에서 효율적으로 데이터를 전송할 수 있는 방법이 제시되고 있다.
즉, USB 표준에서 정의한 OTG(On The Go) 개념과 유사한 개념으로 무선 USB 에서는 DRD(Dual Role Device ; 이중역할장치)가 정의되고 있다. 이는 무선 USB 호스트와 무선 USB 디바이스 기능을 동시에 수행하는 무선 USB 디바이스를 말하는 것으로서 동일한 시간 영역에서 무선 USB 호스트와 무선 USB 디바이스 기능을 수행하는 것을 의미하는 것이 아니라 특정 시간 구간에서는 무선 USB 호스트 기능을 수행하고 또 다른 특정 시간 구간에서는 무선 USB 디바이스 기능을 수행하는 것으로써 무선 USB 디바이스간에 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 하고 있다.
그런데, 이와 같이 CPU에서는 DRD 기능을 수행하기 위해 각각 무선 USB 호스트와 무선 USB 디바이스 역할을 할 수 있도록 스케줄링 작업을 수행함으로써 호스트의 기능과 디바이스의 기능의 이중 역할을 하도록 제어할 뿐만 아니라 MMC(Micro-scheduled Management Command) 패킷을 분석하고 DN(Device Notification) 패킷을 송신할 경우 CPU의 로드를 증가시켜 전체 시스템의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 무선 USB DRD를 구현하기 위해 무선 USB 호스트와 무선 USB 디바이스 중 공통된 부분을 CPU로부터 분리하여 구성한 후 그 역할에 따라 CPU에서 분산처리할 수 있도록 구동시킴으로써 시스템의 부하를 줄여 DRD 성능을 향상시킬 수 있도록 한 무선 USB DRD 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명은 무선 USB 호스트 역할과 무선 USB 디바이스의 역할의 이중 역할을 수행하는 무선 USB DRD 시스템에 있어서, 무선 USB 호스트 역할로 구동시키기 위한 호스트 드라이버와 무선 USB 디바이스 역할로 구동시키기 위한 디바이스 드라이버가 탑재된 CPU와; CPU와 시스템 버스에 의해 연결되고 물리계층과 접속되어 시스템 버스나 물리계층으로부터 입력되는 MMC 패킷으로부터 채널할당 메시지 및 셋업정보를 분리하여 분리된 채널할당 메시지의 스케줄 정보와 역할 제어에 따라 호스트 드라이버와 함께 호스트 역할을 수행하도록 활성화 되거나 디바이스 드라이버와 함께 디바이스 역할을 수행하도록 활성화되는 무선 USB DRD 제어기;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 무선 USB DRD 제어기는 역할을 제어하여 특정 시간 구간 동안 호스트 또는 디바이스 역할을 수행하도록 제어하기 위해 롤신호를 출력하는 역할제어부와, 역할제어부에서 출력되는 롤신호에 따라 호스트 드라이버나 EP 제어부로부터 입력되는 MMC 패킷에서 채널할당 메시지 및 셋업정보를 분리하여 출력하는 MMC 제어부와, MMC 제어부에서 출력되는 채널할당 메시지와 역할제어부에서 출력되는 롤신호를 입력받아 송수신 스케줄을 제어하는 스케줄제어부와, 물리계층과 접속되어 역할제어부의 롤신호 및 스케줄제어부의 제어신호에 따라 사용자 데이터 및 DN 패킷의 송수신을 제어하는 EP 제어부와, 역할제어부의 롤신호에 따라 EP 제어부로부터 입력되는 DN 패킷을 호스트 드라이버로 전달하고 디바이스 드라이버로부터 입력받은 DN 패킷을 EP 제어부로 전달하는 DN 패킷 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 MMC 제어부에서 셋업정보가 분리된 경우 셋업 인터럽트를 발생시켜 디바이스 드라이버로 전달하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어진 본 발명은 무선 USB 호스트 역할을 수행하기 위한 블록과 무선 USB 디바이스 역할을 수행하기 위한 최소의 드라이버만 CPU내에 구성하고 호스트 기능과 디바이스의 역할 중 유사한 기능들은 공통의 블록으로 구성하여 CPU내에 구성하지 않고 CPU와 독립적으로 분산 처리될 수 있도록 분리 구성함으로써 CPU의 로드를 줄여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 무선 USB DRD 시스템을 간략하게 나타낸 블록구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 크게 분리하여 무선 USB 호스트 역할과 무선 USB 디바이스 역할의 이중 역할을 수행하는 무선 USB DRD 시스템에 있어서, 무선 USB 호스트 역할로 구동시키기 위한 호스트 드라이버(21)와 무선 USB 디바이스 역할로 구동시키기 위한 디바이스 드라이버(22)가 탑재된 CPU(20)와; CPU(20)와 시스템 버스(BUS)에 의해 연결되고 물리계층(미도시)과 접속되어 시스템 버스(BUS)나 물리계층으로부터 입력되는 MMC 패킷으로부터 채널할당 메시지(WCTA) 및 셋업정보(SETUP)를 분리하여 분리된 채널할당 메시지(WCTA)의 스케줄 정보와 역할 제어에 따라 호스트 드라이버(21)와 함께 호스트 역할을 수행하도록 활성화되거나 디바이스 드라이버(22)와 함께 디바이스 역할을 수행하도록 활성화되는 무선 USB DRD 제어기(30)로 구성된다.
이때 무선 USB DRD 제어기(30)는 역할을 제어하여 특정 시간 구간 동안 호스트 또는 디바이스 역할을 수행하도록 제어하기 위해 롤신호(ROLE)를 출력하는 역할제어부(32)와, 역할제어부(32)에서 출력되는 롤신호(ROLE)에 따라 호스트 드라이 버(21)나 EP 제어부(35)로부터 입력되는 MMC 패킷에서 채널할당 메시지(WCTA) 및 셋업정보(SETUP)를 분리하여 출력하는 MMC 제어부(31)와, MMC 제어부(31)에서 출력되는 채널할당 메시지(WCTA)와 역할제어부(32)에서 출력되는 롤신호(ROLE)를 입력받아 송수신 스케줄을 제어하는 스케줄제어부(33)와, 물리계층과 접속되어 역할제어부(32)의 롤신호(ROLE) 및 스케줄제어부(33)의 제어신호에 따라 사용자 데이터(DATA) 및 DN 패킷의 송수신을 제어하는 EP 제어부(35)와, 역할제어부(32)의 롤신호(ROLE)에 따라 EP 제어부(35)로부터 입력되는 DN 패킷을 호스트 드라이버(21)로 전달하고 디바이스 드라이버(22)로부터 입력받은 DN 패킷을 EP 제어부(35)로 전달하는 DN 패킷 제어부(34)를 포함하여 이루어진다.
위와 같이 이루어진 무선 USB DRD 시스템의 작동을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 역할제어부(32)는 역할을 제어하여 특정 시간 구간 동안 호스트 또는 디바이스 역할을 수행하도록 제어하기 위해 롤신호(ROLE)를 출력하는 것으로써 도 3에 도시된 바와 같이 롤신호(ROLE)가 '하이'일 경우에는 호스트 역할을 수행하게 되고, '로우'일 경우에는 디바이스 역할을 수행하게 된다.
또한, MMC 제어부(31)는 역할제어부(32)에서 출력되는 롤신호(ROLE)에 따라 호스트로 동작할 경우에는 호스트 드라이버(21)로부터, 디바이스로 동작할 경우에는 EP 제어부(35)로부터 입력되는 MMC 패킷에서 채널할당 메시지(WCTA)를 분리하여 스케줄제어부(33)로 전달하며 MMC 패킷에 셋업정보(SETUP)가 있을 경우 셋업 인터 럽트를 발생시켜 시스템 버스를 통해 디바이스 드라이버로 전달할 뿐만 아니라 다른 정보 요소들이 있을 경우 그에 해당하는 처리를 수행하게 된다.
그리고, 스케줄제어부는 MMC 제어부(31)에서 출력되는 채널할당 메시지(WCTA)와 역할제어부(32)에서 출력되는 롤신호(ROLE)를 입력받아 송수신 스케줄을 제어하여 EP 제어부(35)와 DN 패킷 제어부(34)를 작동을 제어하게 된다.
즉, 표 1에 도시된 바와 같이 롤신호(ROLE)에 따라 호스트 역할을 할 경우와 디바이스 역할을 할 경우 채널할당 메시지(WCTA)는 서로 상반된 의미를 갖고 데이터의 송수신이 이루어진다.
호스트 역할 디바이스 역할
WDRCTA 데이터 송신 데이터 수신
WDNTSCTA DN 패킷 수신 DN 패킷 송신
WDTCTA 데이터 수신 데이터 송신
이와 같이 무선 USB 호스트 역할을 할 경우 WDRCTA(Wireless USB Device Receive Channel Time Allocation)는 무선 USB 호스트에서 무선 USB 디바이스로 데이터를 보내야 하며, WDNTSCTA(Wireless USB Device Notification Channel Time Allocation) 는 무선 USB 디바이스로부터 DN 패킷을 수신하여 처리하고, WDTCTA(Wireless USB Transmit Channel Time Allocations)는 무선 USB 디바이스로부터 데이터를 수신 처리할 수 있도록 스케줄링을 제어한다.
또한, 무선 USB 디바이스 역할을 할 경우 WDRCTA는 무선 USB 호스트로부터 데이터를 수신 처리하며, WDNTSCTA는 무선 USB 호스트로 DN 패킷을 송신하고, WDTCTA는 무선 USB 호스트로 데이터를 전송할 수 있도록 스케줄링을 제어한다.
그리고, DN 패킷 제어부(34)는 디바이스의 상태를 알리기 위한 DN 패킷을 호스트 역할을 수행 할 경우에는 EP 제어부(35)로부터 입력받은 DN 패킷을 시스템 버스(BUS)를 통해 호스트 드라이버(21)로 전달하고, 디바이스 역할을 수행 할 경우에는 디바이스 드라이버(22)로부터 시스템 버스(BUS)를 통해 입력받거나 자체적으로 생성한 DN 패킷을 EP 제어부(35)를 통해 전달한다.
또한, EP 제어부(35)는 롤신호(ROLE)에 의해 호스트 역할을 수행할 때와 디바이스 역할을 수행할 때 스케줄제어부(33)의 스케줄 정보에 따라 표 1에 도시된 바와 같이 CPU(20)의 호스트 드라이버(21)나 디바이스 드라이버(22) 및 물리계층 간에 데이터의 송수신이 이루어지도록 제어한다.
따라서 무선 USB DRD 시스템이 호스트로 동작할 경우를 설명하면 다음과 같다.
먼저, CPU(20)의 호스트 드라이버(21)가 MMC 패킷을 생성한 후에 MMC 제어부(31)로 전달하게 되면, MMC 제어부(31)에서는 MMC 패킷의 수신 여부를 기다리고 있다가 수신이 확인될 경우 MMC 패킷에서 채널할당 메시지(WCTA) 정보 요소를 분리하여 뽑아낸 후에 이를 스케줄제어부(33)로 전달함과 동시에 스케줄제어부(33)를 활성화시킨다.
그리고, DN 패킷 제어부(34)는 EP 제어부(35)로부터 DN 패킷의 입력을 기다리다가 DN 패킷의 입력이 확인되면 상위 호스트 드라이버(21)로 DN 패킷을 전달한다.
또한, 호스트 드라이버(21)는 무선 USB 호스트에서 무선 USB 디바이스로 전송할 셋업정보를 생성하고, 무선 USB 디바이스로 보낼 셋업 데이터가 있을 경우 이를 EP 제어부(35)로 전달하며, 호스트 드라이버(21)는 MMC 패킷 생성시에 생성된 셋업정보를 채널할당 메시지(WCTA)에 포함시킨다.
그리고, 호스트 드라이버(21)가 무선 USB 디바이스로 사용자 데이터(DATA)를 송신할 때 이를 EP 제어부(35)로 전달하고 송신할 사용자 데이터(DATA) 정보를 MMC 패킷 생성시에 채널할당 메시지(WCTA) 포함하여 송신할 수 있도록 하고, 반대로 호스트 드라이버(21)가 무선 USB 디바이스로부터 수신할 사용자 데이터(DATA)가 있을 때 이 정보를 MMC 패킷 생성시 포함하여 데이터를 수신 받을 수 있도록 한다.
다음은 무선 USB DRD 시스템이 디바이스로 동작할 경우를 설명하면 다음과 같다.
먼저, MMC 제어부(31)는 EP 제어부(35)로부터 패킷을 입력받는다. 만일 입력 받은 패킷이 MMC 패킷이 확인되면 MMC 패킷에서 채널할당 메시지(WCTA)를 뽑아낸 후에 이를 스케줄제어부(33)로 전달함과 동시에 스케줄제어부(33)를 활성화시킨다.
그리고, DN 패킷 제어부(34)는 디바이스 드라이버(22)로부터 DN 패킷 입력을 받거나 또는 자체적으로 DN 패킷을 생성한 후에 무선 USB 호스트로 전송하기 위해 EP 제어부(35)로 DN 패킷을 전달한다.
또한, 디바이스 드라이버(22)는 MMC 제어부(31)로부터 셋업정보가 수신되기를 기다려 MMC 제어부(31)로부터 셋업 인터럽트가 발생할 경우 셋업정보를 분석한다.
이때, 무선 USB 호스트에서 셋업 데이터가 수신되는 경우에는 EP 제어부(35)로부터 셋업 데이터 수신을 기다리고 수신이 확인되면 이를 처리한다.
만일 무선 USB 호스트로 셋업 데이터를 송신해야 한다면 EP 제어부(35)로 셋업 데이터를 전달한다.
그리고, 디바이스 드라이버(22)는 무선 USB 호스트로 송신할 사용자 데이터(DATA)가 있을 때 EP 제어부(35)로 전달하고, 무선 USB 호스트로부터 수신할 데이터가 있을 경우 EP 제어부(35)로 부터 수신을 기다리다 수신이 확인하면 이를 처리한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 무선 USB DRD를 구현하기 위해 무선 USB 호스트와 무선 USB 디바이스 중 공통된 부분을 CPU로부터 분리하여 구성한 후 그 역할에 따라 CPU에서 분산처리할 수 있도록 구동시킴으로써 시스템의 부하를 줄여 DRD 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 무선 USB 호스트 역할과 무선 USB 디바이스 역할의 이중 역할을 수행하는 무선 USB DRD 시스템에 있어서,
    상기 무선 USB 호스트 역할로 구동시키기 위한 호스트 드라이버와 상기 무선 USB 디바이스 역할로 구동시키기 위한 디바이스 드라이버가 탑재된 CPU와;
    상기 CPU와 시스템 버스에 의해 연결되고 물리계층과 접속되어 시스템 버스나 상기 물리계층으로부터 입력되는 MMC 패킷으로부터 채널할당 메시지 및 셋업정보를 분리하여 분리된 상기 채널할당 메시지의 스케줄 정보와 역할 제어에 따라 상기 호스트 드라이버와 함께 호스트 역할을 수행하도록 활성화되거나 상기 디바이스 드라이버와 함께 디바이스 역할을 수행하도록 활성화되는 무선 USB DRD 제어기;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 USB DRD 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 무선 USB DRD 제어기는
    역할을 제어하여 특정 시간 구간 동안 호스트 또는 디바이스 역할을 수행하도록 제어하기 위해 롤신호를 출력하는 역할제어부와,
    상기 역할제어부에서 출력되는 상기 롤신호에 따라 상기 호스트 드라이버나 EP 제어부로부터 입력되는 상기 MMC 패킷에서 상기 채널할당 메시지 및 상기 셋업정보를 분리하여 출력하는 MMC 제어부와,
    상기 MMC 제어부에서 출력되는 상기 채널할당 메시지와 상기 역할제어부에서 출력되는 상기 롤신호를 입력받아 송수신 스케줄을 제어하는 스케줄제어부와,
    상기 물리계층과 접속되어 상기 역할제어부의 상기 롤신호 및 상기 스케줄제어부의 제어신호에 따라 사용자 데이터 및 DN 패킷의 송수신을 제어하는 EP 제어부와,
    상기 역할제어부의 상기 롤신호에 따라 상기 EP 제어부로부터 입력되는 상기 DN 패킷을 상기 호스트 드라이버로 전달하고 상기 디바이스 드라이버로부터 입력받은 상기 DN 패킷을 상기 EP 제어부로 전달하는 DN 패킷 제어부
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 USB DRD 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 MMC 제어부에서 상기 셋업정보가 분리된 경우 셋업 인터럽트를 발생시켜 상기 디바이스 드라이버로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 USB DRD 시스템.
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