KR20010039366A - Power controlling system for bus connected computer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 컴퓨터 시스템 장치에 관한 것으로서, 특히 호스트(host) 컴퓨터에 연결되어 버스를 통해 다수의 주변 장치에 파워(power)를 분배하는 버스의 파워 조절 시스템에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to computer system devices, and more particularly, to a power regulation system of a bus that is connected to a host computer and distributes power to a plurality of peripheral devices via a bus.
최근 들어, 단독(stand-alone)으로 사용되던 다양한 종류의 주변 장치들이 컴퓨터에 연결되어 많은 기능을 수행하고 있다. 이러한 다양한 종류의 주변 장치, 예를 들어 프린터, 키보드, 포인팅 장치(pointing device)와 같은 주변 장치들은 각각의 장치들이 서로 다른 커넥터(connector)를 사용하여 컴퓨터에 연결됨으로써 다양한 종류의 주변 장치들이 서로 잘못 연결되는 것을 막아주게 된다.Recently, various kinds of peripheral devices that have been used stand-alone are connected to a computer to perform many functions. These different types of peripherals, such as printers, keyboards, and pointing devices, are connected to the computer by using different connectors, so that different types of peripherals can be wrong. This prevents the connection.
그러나, 이와 같이 주변 장치들이 서로 다른 커넥터를 사용하여 연결됨으로써 이러한 커넥터들이 연결되는 호스트 컴퓨터의 후면 패널(Back Panel)이 서로 다른 종류의 커넥터들로 가득차게 되는 문제가 발생하게 된다.However, as the peripheral devices are connected by using different connectors, the back panel of the host computer to which the connectors are connected is filled with different types of connectors.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 데이터 허브(Data Hub)라는 장치를 통해 주변 장치를 호스트 컴퓨터에 연결하는 방법이 제안되었다. 일반적으로, 데이터 허브라 함은 다수의 기능을 한 곳에 모으는 데이터 연결 포인터(Data Connection Pointer)로서, 주변 장치들은 때로 데이터 허브의 파워 버스를 통하여 그들이 사용하는 파워를 공급받는다. 그러나, 이러한 데이터 허브의 파워 버스를 통한 파워 분배를 제어할 수 없는 또다른 문제가 있다.In order to solve this problem, a method of connecting a peripheral device to a host computer through a device called a data hub has been proposed. In general, a data hub is a data connection pointer that aggregates multiple functions in one place, and peripheral devices are sometimes powered by the data hub's power bus. However, there is another problem in that power distribution over the power bus of such a data hub cannot be controlled.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 버스를 통해 연결된 다수의 주변 장치에 대한 잘못된 배치 정보를 이용하여 파워를 조절하고, 잘못된 배치에 의한 컴퓨터의 오동작을 방지하는, 컴퓨터에 연결된 버스의 파워 조절 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, a bus connected to a computer that adjusts the power by using misplacement information for a plurality of peripheral devices connected via the bus, and prevents malfunction of the computer by misplacement Its purpose is to provide a power regulation system.
도 1은 데이터 허브의 개념을 설명하기 위한 종래의 USB(Universal Serial Bus)를 사용한 시스템의 블록 다이어그램도.1 is a block diagram of a system using a conventional Universal Serial Bus (USB) for explaining the concept of a data hub.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템의 블록 다이어그램도.2 is a block diagram of a system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 상기 도 2의 시스템에 구비되는 스위치의 구현 가능한 실시예를 도시한 도면.3A to 3C are diagrams showing embodiments of a switch provided in the system of FIG. 2.
도 4a 및 도 4b는 상기 도 2의 시스템에 의해 잘못된 주변 장치의 배치로 검출될 실시예를 도시한 도면.4A and 4B illustrate an embodiment to be detected by a misplaced peripheral arrangement by the system of FIG. 2.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상기 도 2의 시스템 초기화 과정을 나타내는 플로우 차트.5 is a flowchart illustrating a system initialization process of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
도 6은 전류 제한 회로 및 과전압 보호 회로를 구비한 파워 스위치를 도시한 블록 다이어그램도.6 is a block diagram illustrating a power switch having a current limiting circuit and an overvoltage protection circuit.
도 7은 상기 도 6의 전류 제한 회로에 대한 일실시 회로도.FIG. 7 is an exemplary circuit diagram of the current limiting circuit of FIG. 6.
도 8a 및 도 8b는 상기 도 6의 과전압 보호 회로에 대한 일실시 회로도.8A and 8B are exemplary circuit diagrams of the overvoltage protection circuit of FIG. 6.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 호스트 컴퓨터 내부에 구비되어 상기 호스트 컴퓨터로부터 파워를 연속적으로 공급받는 루트 데이터 허브에 연결되는 버스의 파워 조절 시스템에 있어서, 입력 파워 포트가 상기 루트 데이터 허브의 제1 커넥터에 연결되어 상기 버스를 통해 직접 파워를 공급받고, 다수의 출력 파워 포트로 상기 파워를 분배하는 허브; 및 상기 허브의 출력 파워 포트에 각각 연결되는 다수의 주변 장치를 포함하며, 상기 허브는, 상기 다수의 주변 장치 내부에 구비되는 저항을 이용하여 상기 주변 장치의 존재 여부를 디텍트하기 위한 데이터 허브 회로부; 및 상기 입력 파워 포트 및 상기 출력 파워 포트 사이에 구비되어 상기 데이터 허브 회로부로부터 출력되는 디텍팅 신호에 응답하여 상기 출력 파워 포트에 연결된 상기 주변 장치로의 파워 전달을 제어하기 위한 스위칭 수단을 포함하여 이루어진다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a bus power regulation system provided in a host computer and connected to a root data hub continuously receiving power from the host computer. A hub connected to one connector to receive power directly through the bus and to distribute the power to a plurality of output power ports; And a plurality of peripheral devices respectively connected to output power ports of the hub, wherein the hub includes a data hub circuit unit for detecting the presence or absence of the peripheral device by using resistors provided in the plurality of peripheral devices. ; And switching means provided between the input power port and the output power port to control power transfer to the peripheral device connected to the output power port in response to a detecting signal output from the data hub circuit portion. .
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도 1은 데이터 허브의 개념을 설명하기 위한 종래의 USB(Universal Serial Bus)를 사용한 시스템의 블록 다이어그램도이다.1 is a block diagram of a system using a conventional USB (Universal Serial Bus) for explaining the concept of a data hub.
도면에 도시된 바와 같이, 호스트 컴퓨터(10) 내의 USB 인터페이스부는 내부 버스(12)에 연결된 루트 데이터 허브(Root Data Hub)(14)를 포함하고, 도시되어 있지는 않지만 내부 버스(12)에는 중앙처리장치(CPU), 메모리, 파워 공급단 등과 같은 호스트 컴퓨터의 내부 구성 요소들이 연결된다.As shown in the figure, the USB interface in the host computer 10 includes a Root Data Hub 14 connected to the internal bus 12, which is not shown but is centrally located on the internal bus 12. Internal components of the host computer, such as the device (CPU), memory, power supply, etc., are connected.
또한, 루트 데이터 허브(14)는 적어도 하나의 USB 커넥터를 구비하며, 이러한 USB 커넥터에는 USB를 통해 직접 파워를 공급받는 허브(20) 또는 셀프-파워 허브(self-Powered Hub), 또는 USB 주변 장치가 연결된다. 여기에서 셀프-파워 허브 및 USB 주변 장치는 내부 버스(12) 또는 자체의 파워 소스를 이용하여 파워를 공급받는 장치이다.The root data hub 14 also has at least one USB connector, which may be powered directly via USB 20 or a self-powered hub, or USB peripheral device. Is connected. Here, self-power hubs and USB peripherals are devices powered by the internal bus 12 or its own power source.
구체적으로, 허브(20)는 와이어 케이블(22)의 단자(24)에 의하여 루프 데이터 허브(14)의 단자(16)에 연결되고, 와이어 케이블(22)은 4개의 전도성 케이블로 이루어지며 이중 2개는 파워 분배 시 사용되고, 나머지 2개는 데이터 전송을 위하여 사용된다. 파워 분배 시 사용되는 2개의 케이블은 VCC와 VDD로 표시되고, 데이터 전송을 위한 2개의 케이블은 루트 데이터 허브(14)와 허브(20)와의 양방향 데이터 전송을 위하여 꼬인 쌍 데이터 케이블(Twisted pair data cable)로 구성된다.Specifically, the hub 20 is connected to the terminal 16 of the loop data hub 14 by the terminal 24 of the wire cable 22, the wire cable 22 is composed of four conductive cables Dogs are used for power distribution, and the other two are used for data transmission. The two cables used for power distribution are labeled VCC and VDD, and the two cables for data transmission are twisted pair data cable for bidirectional data transmission between the root data hub 14 and the hub 20. It is composed of
그리고, 허브(20)는 다수의 USB 커넥터를 포함하는데 이는 허브(20)를 통하여 루트 데이터 허브(14)에 연결될 수 있는 주변장치의 수를 결정하게 된다. 상기한 바와 같이 허브(20)는 자체의 파워 소스를 가지지 못하고 호스트 컴퓨터(10)내의 내부 버스(12)에 연결된 파워를 루트 데이터 허브(14)에 연결된 와이어 케이블(22)을 통하여 공급받게 된다.The hub 20 also includes a number of USB connectors that determine the number of peripherals that can be connected to the root data hub 14 through the hub 20. As described above, the hub 20 does not have its own power source and receives power connected to the internal bus 12 in the host computer 10 through the wire cable 22 connected to the root data hub 14.
예를 들어, 도면에 도시된 것과 같이 USB 키보드(30)는 와이어 케이블(32)을 통하여 허브(20)에 연결되어 있으며, 허브(20)와의 인터페이스를 제공하는 USB 키보드 회로부(34)를 구비한다. 추가로 USB 마우스(40)가 허브(20)를 경유하여 루트 데이터 허브(14)에 연결된다.For example, as shown in the figure, the USB keyboard 30 is connected to the hub 20 via a wire cable 32 and has a USB keyboard circuitry 34 that provides an interface with the hub 20. . In addition, a USB mouse 40 is connected to the root data hub 14 via the hub 20.
상기와 같이 와이어 케이블(22)을 경유하여 루트 데이터 허브(14)로부터 파워를 공급받는 허브(20)의 장점은 다수의 커넥터를 포함하므로써 다수의 주변장치를 하나의 케이블을 이용하여 루트 데이터 허브(14)에 연결할 수 있고, 와이어 케이블(32, 42)의 단자(36, 46)를 USB 플러그(Plug)에 연결함으로써 주변장치를 루트 데이터 허브(14)에 직접 연결할 수도 있다. 그러나, USB의 이러한 연결성이 장점이 되는 반면에 루트 데이터 허브(14)가 제한된 파워만을 공급할 수 없는 밖에 없는 단점이 있다. 참고로, USB의 규격 상 루트 데이터 허브(14)가 허브(20)로 공급할 수 있는 전류는 500mA로 제한되고, 전류 로드의 1개 단위를 100mA로 정의하고 있다. 따라서, 루트 데이터 허브(14)는 5개 단위의 전류 로드를 허브(20)에 제공할 수 있으며, 허브(20)는 자체에서 1개 단위의 전류 로드를 사용하고 최대 4개 단위의 전류 로드를 제공할 수 있다.As described above, the advantage of the hub 20 powered from the root data hub 14 via the wire cable 22 includes a plurality of connectors so that a plurality of peripheral devices can be connected to the root data hub using a single cable. 14 may be connected, and peripheral devices may be directly connected to the root data hub 14 by connecting the terminals 36 and 46 of the wire cables 32 and 42 to the USB plugs. However, this connectivity of USB is advantageous while the root data hub 14 can only supply limited power. For reference, according to the specification of USB, the current that the root data hub 14 can supply to the hub 20 is limited to 500 mA, and one unit of the current load is defined as 100 mA. Thus, the root data hub 14 can provide five units of current load to the hub 20, which uses one unit of current load on its own and up to four units of current load. Can provide.
한편, USB 주변 장치는 낮은 파워(Low-Power) 또는 높은 파워(High-Power)를 소모하는 장치로 설계될 수 있는데, 높은 파워로 설계된 USB 주변 장치의 경우는 허브(20)의 동작으로 많은 파워를 소모하기 때문에 별도로 외부에 파워 소스를 가져야만 한다. 따라서, 모든 높은 파워를 소모하는 주변 장치는 초기에 100mA이하를 소모하는 낮은 파워 상태로 파워-업(Power-Up)되어야한다.Meanwhile, the USB peripheral device may be designed as a low-power or high-power device. In the case of a high-power USB peripheral device, the hub 20 may operate with a lot of power. Because it consumes, it must have external power source separately. Therefore, all high power consuming peripherals must initially be powered up to a low power state consuming less than 100 mA.
그리고, 낮은 파워로 설계된 USB 주변 장치는 항상 1개 단위의 전류 로드 이하를 소모하기 때문에, 루트 데이터 허브(14)는 자체와 더불어 4개의 낮은 파워로 동작하는 주변 장치를 가질 수 있다. 그러나, 주변 장치 중 어느 하나라도 높은 파워를 소모하는 주변 장치가 있는 경우에는 루트 데이터 허브(14)에서 적절한 파워를 공급할 수 없어 와이어 케이블(22)의 VCC가 주변 장치의 적절한 동작에 요구되는 전압 아래로 떨어지게 된다.And since a USB peripheral designed for low power always consumes less than one unit of current load, the root data hub 14 can have four low power peripherals in addition to itself. However, if any of the peripherals have a high power peripheral, the root data hub 14 cannot provide adequate power so that the VCC of the wire cable 22 is below the voltage required for proper operation of the peripheral. To fall.
본 발명은 이러한 루트 데이터 허브(14)의 500mA 파워 공급 용량의 초과를 막을 수 있는 장치이다.The present invention is a device capable of preventing the excess of 500 mA power supply capacity of the root data hub 14.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템의 블록 다이어그램도이다.2 is a block diagram of a system in accordance with an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 루트 데이터 허브(14)는 도 1에서와 같이 와이어 케이블(22)에 의하여 허브(20)에 연결되되, 와이어 케이블(22)의 일부인 데이터 케이블(52)은 루트 데이터 허브(14)와 허브(20) 간의 양방향 데이터 전송에 이용된다. 그리고, VCC 라인(54)과 접지전원(GND) 라인(56)을 통해 허브(20)로 파워를 공급한다.As shown in the figure, the root data hub 14 is connected to the hub 20 by a wire cable 22 as shown in FIG. 1, wherein the data cable 52 that is part of the wire cable 22 is a root data hub. It is used for bidirectional data transmission between the 14 and the hub 20. Then, power is supplied to the hub 20 through the VCC line 54 and the ground power supply (GND) line 56.
그리고, 2개의 데이터 케이블(D+, D-)(52)과 VCC 라인(54) 및 GND 라인(56) 사이에는 각각 저항(RT)이 연결되어 있는 데, 이 저항(RT)은 적절한 입력 전압 레벨을 유지하고, 허브(20)가 존재하는지, 존재하는 허브(20)가 저속으로 동작하는 지 고속으로 동작하는 지를 구별할 수 있다.Then, the two data cables (D +, D -) (52) and VCC line 54 and the GND line 56 between, the respective resistance (R T) to which are connected, and the resistance (R T) is suitable type It is possible to distinguish between whether the hub 20 is present and whether the existing hub 20 operates at low speed or at high speed while maintaining the voltage level.
한편, USB 키보드(30)는 허브(20)의 제1 포트(Port1)에 연결되고, USB 마우스(40)는 허브(20)의 제2 포트(Port2)에 연결된다. 그리고, 허브(20)의 제4 포트(Port4)에 추가로 USB 주변 장치(50)가 연결된다. 이때, 추가로 연결된 USB 주변 장치(50)는 USB 규격에 적합한 낮은 파워를 소모하는 주변 장치이다.Meanwhile, the USB keyboard 30 is connected to the first port Port1 of the hub 20, and the USB mouse 40 is connected to the second port Port2 of the hub 20. The USB peripheral device 50 is additionally connected to the fourth port Port4 of the hub 20. At this time, the additionally connected USB peripheral device 50 is a low power consumption device that conforms to the USB standard.
그리고, 허브(20) 내부에 구비된 데이터 허브 회로부(60)는 USB 주변 장치 내의 저항(RT)을 이용하여 주변 장치의 존재 여부를 디텍트한다. 만약, 주변 장치가 존재한다면 저항(RT)은 주변 장치의 존재를 나타내기 위하여 데이터 허브 회로부(60)에 의해서 검출될 수 있는 전압을 나타낼 것이고, 반대로 주변 장치가 존재하지 않는다면 검출될 수 있는 전압이 없을 것이다.In addition, the data hub circuit unit 60 provided in the hub 20 detects the presence or absence of the peripheral device by using the resistor R T in the USB peripheral device. If there is a peripheral device, the resistance R T will represent a voltage that can be detected by the data hub circuitry 60 to indicate the presence of the peripheral device, or vice versa if the peripheral device is not present. There will be no.
예를 들어, USB 키보드(30) 내의 저항(RT)은 허브(20)의 제1 포트(Port1)에 연결된 꼬인 쌍 데이터 케이블(52) 상에 전압을 인가하고, USB 마우스(40) 내의 저항(RT)은 허브(20)의 제2 포트(Port2)에 연결된 꼬인 쌍 데이터 케이블(52) 상에 전압을 인가한다. 그리고, 주변 장치가 연결되지 않은 제3 포트(Port3)에는 인가되는 전압이 없다.For example, the resistor R T in the USB keyboard 30 applies a voltage on the twisted pair data cable 52 connected to the first port Port1 of the hub 20, and the resistor R T in the USB mouse 40. R T applies a voltage on the twisted pair data cable 52 connected to the second port Port2 of the hub 20. In addition, there is no voltage applied to the third port Port3 to which the peripheral device is not connected.
상술한 바와 같이 주변 장치 내의 저항(RT)은 연결된 주변 장치의 동작 속도, 즉 고속 또는 저속으로 동작하는 지를 나타내 주고, 허브(20) 내의 데이터 허브 회로부(60)는 USB 규격에 따라서 어드레스를 디코딩하고 데이터를 처리하는 기능을 수행한다.As described above, the resistance R T in the peripheral device indicates the operating speed of the connected peripheral device, that is, operating at high speed or low speed, and the data hub circuit unit 60 in the hub 20 decodes the address according to the USB standard. And process the data.
한편, 와이어 케이블(22) 내의 VCC 라인(54) 및 GND 라인(56)은 직접 데이터 허브 회로부(60)에 연결되어 파워를 공급하며, 와이어 케이블(22)에 연결되는 허브(20)는 제1 내지 제4 포트(Port1 내지 Port4)각각에 1개 단위의 전류 로드에 해당하는 파워를 공급한다. 이때, 허브(20)에는 VCC 라인(54)에 의해 계속해서 파워가 공급되지만 제1 내지 제4 포트(Port1 내지 Port4)에 연결된 주변 장치로는 초기에 파워가 공급되지 않는다.Meanwhile, the VCC line 54 and the GND line 56 in the wire cable 22 are directly connected to the data hub circuit unit 60 to supply power, and the hub 20 connected to the wire cable 22 may be the first. Each of the first to fourth ports Port1 to Port4 supplies power corresponding to one current load. At this time, the hub 20 is continuously supplied by the VCC line 54, but initially, power is not supplied to the peripheral devices connected to the first to fourth ports Port1 to Port4.
포트에 연결된 주변 장치로의 파워 전달을 제어하기 위하여 허브(20)는 VCC 라인(54)과 제1 내지 제4 포트(Port1 내지 Port4)에 각각 VCC 라인(54') 사이에 스위치(70)를 구비하는 데, 상기 스위치(70)는 데이터 허브 회로부(60)로부터의 제어 라인(72)을 통해 입력되는 제어 신호에 의해 선택적으로 엑티브된다.In order to control power delivery to the peripheral device connected to the port, the hub 20 has a switch 70 between the VCC line 54 and the first to fourth ports Port1 to Port4, respectively, between the VCC lines 54 '. In addition, the switch 70 is selectively activated by a control signal input through the control line 72 from the data hub circuit unit 60.
도 3a 내지 도 3c는 상기 스위치의 구현 가능한 실시예를 도시한 도면으로서, 트랜지스터 또는 기계/전기 릴레이(relay) 등으로 다양하게 구현이 가능하다.3A to 3C are diagrams illustrating embodiments of the switch and may be variously implemented as transistors or mechanical / electric relays.
구체적으로, 도 3a의 스위치는 바이폴라 트랜지스터(Q1)와, 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스단 및 제어라인(72) 사이에 연결되는 전류 제한 저항(R1)으로 이루어진다.Specifically, the switch of FIG. 3A includes a bipolar transistor Q1 and a current limiting resistor R1 connected between the base end of the bipolar transistor Q1 and the control line 72.
도 3b의 스위치는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)(Q2)와, 전계 효과 트랜지스터(Q2)의 게이트단 및 제어라인(72) 사이에 연결되는 전류 제한 저항(R2)으로 구성된다.The switch of FIG. 3B includes a field effect transistor Q2 and a current limiting resistor R2 connected between the gate terminal of the field effect transistor Q2 and the control line 72.
도 3c의 스위치는 기계적 릴레이(RLY)를 구비하여, 상기 릴레이(RLY)는 코일(73)에 에너지가 인가될 때 라인(71a)과 또다른 라인(71b)이 연결되어 스위치 동작을 한다. 코일(73)은 제어라인(72)에 의하여 제어되며, 코일(73) 양단에 연결된 다이오드(D1)는 과전압이 인가되는 상황이 발생할 경우 데이터 허브 회로부(60)를 보호하기 위한 과전압 차단 역할을 수행한다.The switch of FIG. 3C includes a mechanical relay RLY, which is connected to a line 71a and another line 71b when energy is applied to the coil 73 to perform a switch operation. The coil 73 is controlled by the control line 72, and the diode D1 connected to both ends of the coil 73 serves as an overvoltage blocking device to protect the data hub circuit unit 60 when an overvoltage is applied. do.
도 2, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 본 발명의 동작을 상세히 살펴본다.2 and 3A to 3C, the operation of the present invention will be described in detail.
먼저, 호스트 컴퓨터(10)에 파워가 처음 인가되면, 루트 데이터 허브(14)는 내부 버스(12)로부터 파워를 공급받아 데이터 허브 회로부(60)에 파워를 공급한다. 그러나, 제어라인(72)을 인엑티브 상태(inactive state)로 초기화할 경우 스위치(70)는 인엑티브 상태에 놓이게 되어 제1 포트 내지 제4 포트(Port1 내지 Port4)로 파워가 공급되지 않고, 초기화 절차동안 제어라인(72)은 스위치(70)와 주변 장치를 선택적으로 엑티브시킬 수 있다. 이러한 파워-업 및 초기화 절차에 대해서는 아래에 상세히 설명한다.First, when power is first applied to the host computer 10, the root data hub 14 receives power from the internal bus 12 and supplies power to the data hub circuitry 60. However, when the control line 72 is initialized to an inactive state, the switch 70 is placed in an inactive state, and thus power is not supplied to the first to fourth ports Port1 to Port4, and is initialized. Control line 72 may selectively activate switch 70 and peripherals during the procedure. This power-up and initialization procedure is described in detail below.
스위치(70)는 루트 데이터 허브(14)가 초기에 허브(20)를 어드레싱할 때 엑티브되며, 일단 스위치(70)가 엑티브되면 제1 포트 내지 제4 포트(Port1 내지 Port4)를 통해 주변장치가 파워-업 된다. 계속해서, 루트 데이터 허브(14) 및 허브(20)는 포트(Port1 내지 Port4)에 연결된 주변 장치 각각에 대해 초기화 절차를 진행한다. 만약, 포트에 연결된 주변 장치 중 어느 하나의 배치(Configuration)가 잘못되었을 경우 데이터 허브 회로부(60)는 이러한 상태를 검출하여 루트 데이터 허브(14)에게 알린다. 이러한 에러 메시지는 비디오 디스플레이나 프린터를 통하여 잘못된 배치가 존재함을 알리게 된다. 잘못된 배치의 일예를 도 4a에 나타내었다.The switch 70 is activated when the root data hub 14 initially addresses the hub 20. Once the switch 70 is activated, the switch 70 is activated through the first to fourth ports Port1 to Port4. It is powered up. Subsequently, the root data hub 14 and the hub 20 perform an initialization procedure for each of the peripheral devices connected to the ports Port1 to Port4. If the configuration of any one of the peripheral devices connected to the port is wrong, the data hub circuit unit 60 detects this state and notifies the root data hub 14. This error message informs the user via the video display or the printer of the misplacement. One example of a misplacement is shown in FIG. 4A.
도 4a에서 허브(20)는 앞서와 같이 루트 데이터 허브(14)에 연결되고, 다수의 주변 장치(80, 82)가 허브(20)에 연결되어 있다. 각각의 주변 장치(80, 82)는 낮은 파워로 동작하는 장치로, 1개 단위의 전류 로드 이하에 해당되는 파워를 소모한다. 예를 들어, 주변 장치(80, 82)는 도 1에 도시된 USB 키보드(30)와 USB 마우스(40)가 될 수 있다. 그러나, 도 4a는 허브(20)에 또다른 추가의 허브(20')가 연결된 잘못된 배치를 가지며, 추가의 허브(20')에는 2개의 또다른 주변 장치(84, 86)가 연결되어 있다. 따라서, 초기에 허브(20)로 공급된 4개 단위의 전류 로드에 해당하는 파워만으로는 추가의 허브(20')와 4개의 주변 장치(80, 82, 84, 86)에 충분한 파워를 공급할 수가 없다. 본 발명에서는 이러한 잘못된 배치를 검출하여 적절한 에러 메시지를 사용자에게 알려주되, 본 발명에서는 잘못된 배치의 존재를 결정하기 위한 실제의 전류양을 모니터하지는 않는다. 이는 시스템의 초기화 과정에서 다양한 시스템의 구성요소에 따라서 결정되어진다.In FIG. 4A, the hub 20 is connected to the root data hub 14 as described above, and a plurality of peripheral devices 80 and 82 are connected to the hub 20. Each of the peripheral devices 80 and 82 is a low power device that consumes less than one unit of current load. For example, the peripheral devices 80 and 82 may be the USB keyboard 30 and the USB mouse 40 shown in FIG. 1. However, FIG. 4A has a misplacement where another additional hub 20 'is connected to the hub 20, and two further peripherals 84, 86 are connected to the additional hub 20'. Therefore, the power corresponding to the four unit current loads initially supplied to the hub 20 cannot provide sufficient power to the additional hub 20 'and the four peripheral devices 80, 82, 84, 86. . The present invention detects such a misplacement and informs the user of an appropriate error message, but the present invention does not monitor the actual amount of current to determine the presence of the misplacement. This is determined according to various system components during system initialization.
도 4a에서 허브(20)는 1개 단위의 전류 로드에 해당하는 파워가 필요하며, 허브 내의 스위치(70)가 엑티브될 때 도 2의 데이터 허브 회로부(60)에서 3개의 주변 장치가 존재하고 있음을 알게 되고, 주변 장치(80, 82)가 초기화될 때 주변 장치 각각의 정보와 각각의 전류 요구량을 제공한다. 이와 유사하게, 추가의 허브(20')가 새로운 허브로 정의되어 시스템은 인식 데이터(identification data)를 이용하여 추가의 허브(20')에 대한 잘못된 배치를 알게 된다.In FIG. 4A, the hub 20 requires power corresponding to one unit of current load, and three peripheral devices exist in the data hub circuit unit 60 of FIG. 2 when the switch 70 in the hub is activated. It is known that the peripherals 80, 82 provide information about each of the peripherals and their respective current requirements when they are initialized. Similarly, the additional hub 20 'is defined as a new hub so that the system uses identification data to find out the wrong placement for the additional hub 20'.
이로 인하여 추가의 허브(20')내의 스위치(70')는 엑티브되지 않아 추가의 주변 장치(84, 86)로 파워가 공급되지 않고 동시에 초기화 작업이 진행되지 않는다. 시스템은 이러한 상황을 사용자에게 알리고 이러한 잘못된 배치에 의하여 호스트 컴퓨터(10) 전체의 동작을 못하게 됨을 방지할 수 있다.As a result, the switch 70 'in the additional hub 20' is not active and no additional power is supplied to the additional peripherals 84 and 86, and no initialization is performed at the same time. The system can inform the user of such a situation and can prevent the misoperation of the entire host computer 10 by this misplacement.
도 4b는 잘못된 배치의 또다른 일예를 도시한 것으로서, 허브(20)는 루트 데이터 허브(14)에 연결되는 동시에 2개의 주변 장치(90, 92)에 연결되어 있다. 여기서, 주변 장치(90)는 낮은 파워를 소모하는 장치로, 1개 단위의 전류 로드에 해당하는 파워를 소모하는 반면에, 또다른 주변 장치(92)는 높은 파워를 소모하는 장치로, 파워 소모 스테이트에서 1개 단위 이상의 전류 로드에 해당하는 파워를 소모하게 된다. 이때, 스위치(70)는 루트 데이터 허브(14)가 초기에 허브(20)를 어드레싱할 때 엑티브되며, 스위치(70)의 엑티브 시 주변 장치(90)와 낮은 파워 스테이트의 주변 장치(92)는 허브(20)로부터 2개 단위의 전류 로드를 필요로 한다. 그러나, 높은 파워를 소모하는 주변 장치(92)가 초기에 높은 파워 스테이트로 있으면 USB 규격을 초과하게 된다.4B shows another example of a misplacement, where hub 20 is connected to root data hub 14 and to two peripheral devices 90 and 92 at the same time. Here, the peripheral device 90 is a device that consumes low power, and consumes power corresponding to one unit of current load, while another peripheral device 92 is a device that consumes high power. The state consumes more than one unit of current load. In this case, the switch 70 is activated when the root data hub 14 initially addresses the hub 20, and the peripheral device 90 and the low power state peripheral device 92 are activated when the switch 70 is activated. Two units of current load are needed from the hub 20. However, if the peripheral device 92 that consumes high power initially has a high power state, it will exceed the USB specification.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상기 도 2의 시스템 초기화 과정을 나타내는 플로우 차트이다.5 is a flowchart illustrating a system initialization process of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
먼저, 단계 100은 파워가 온 또는 리셋되는 단계이고, 단계 102는 단계 100에 의해 호스트 컴퓨터(10)의 파워가 턴온되거나 호스트 컴퓨터(10)가 리셋되는 단계이다.First, step 100 is a step in which power is turned on or reset, and step 102 is a step in which power of the host computer 10 is turned on or the host computer 10 is reset in step 100.
다음으로, 단계 104에서 파워가 내부 버스(12)를 통하여 루트 데이터 허브(14)에 공급되고, 단계 106에서 파워가 자동적으로 루트 데이터 허브(14)에 연결된 허브(20)로 공급된다. 여기서, 데이터 허브 회로부(60)에는 직접 루트 데이터 허브(14)로부터 파워가 공급되지만 스위치(70)로부터는 파워가 공급되지 않는다.Next, power is supplied to the root data hub 14 via the internal bus 12 in step 104, and power is automatically supplied to the hub 20 connected to the root data hub 14 in step 106. Here, power is directly supplied to the data hub circuit unit 60 from the root data hub 14, but power is not supplied from the switch 70.
그리고, 단계 108은 루트 데이터 허브(14)가 허브(20)에 대한 초기화를 시작하는 단계이다. 파워 업/리셋 직후 데이터 허브 회로부(60)는 Port0으로 할당이 되고 루트 데이터 허브(14)는 Port0으로부터 데이터 입력을 요구한다. 이때, 허브(20) 내의 데이터 허브 회로부(60)는 USB 규격에 준하여 루트 데이터 허브(14)에게 인식 데이터를 제공하게 된다. 그리고, 호스트 컴퓨터(10)는 제공된 인식 데이터를 이용하여 잘못된 배치가 있는 지의 여부를 결정하고, 허브(20)에 Port0이 아닌 하나 이상의 입출력 어드레스를 할당한다. 그리하여, 초기화된 허브(20)는 Port0이 아닌 어드레스를 가질 수 있고 루트 데이터 허브(14)로부터의 Port0으로의 데이터 요청을 무시할 수 있다. 위의 과정(도 5의 단계 112)을 통해서 현재의 토폴로지(Topology)가 잘못 되었을 경우 단계 116을 수행하고 그렇지 않을 경우 단계 120을 수행한다. 단계 116에서는 잘못된 배치의 결과를 사용자가 확인할 수 있는 비디오 디스플레이나 프린터를 통하여 에러 메시지를 생성하게 된다. 그리고, 단계 120에서는 포트에 연결된 주변 장치들에 대한 초기화를 진행하고 단계 122에서는 모든 작업을 종료하게 된다.In operation 108, the root data hub 14 starts initialization of the hub 20. Immediately after power up / reset, the data hub circuitry 60 is assigned Port0 and the root data hub 14 requests data input from Port0. At this time, the data hub circuit unit 60 in the hub 20 provides the recognition data to the root data hub 14 according to the USB standard. The host computer 10 then determines whether there is a misplacement using the provided recognition data and assigns one or more input / output addresses other than Port0 to the hub 20. Thus, the initialized hub 20 may have an address other than Port0 and may ignore data requests from the root data hub 14 to Port0. Through the above process (step 112 of FIG. 5), if the current topology is incorrect, step 116 is performed. Otherwise, step 120 is performed. In step 116, an error message is generated through a video display or a printer through which the user can confirm the result of the misplacement. In operation 120, the peripheral devices connected to the port are initialized, and in operation 122, all tasks are completed.
도 6은 전류 제한 회로(140) 및 과전압 보호 회로(142)를 구비한 파워 스위치를 도시한 블록 다이어그램도로서, 과전류나 과전압으로부터 주변 장치를 보호하기 위한 것이다. 파워 스위치의 동작은 상술한 바와 같아 구체적인 동작 설명은 생략한다.FIG. 6 is a block diagram illustrating a power switch having a current limiting circuit 140 and an overvoltage protection circuit 142, to protect peripheral devices from overcurrent or overvoltage. The operation of the power switch is the same as described above, and a detailed description of the operation is omitted.
도 7은 상기 도 6의 전류 제한 회로에 대한 일실시 회로도로서, 스위치(70)와 VCC 라인(54') 사이에 연결되는 저항(Rsense)과, 저항(Rsense) 양단의 전압차를 감지 증폭하기 위한 감지 증폭기(144)와, 제어라인(72)을 통해 입력되는 제어신호와 감지 증폭기(144)의 출력신호를 입력받아 논리곱하기 위한 논리곱 게이트(146)로 이루어지며, 논리곱 게이트(146)의 출력이 스위치(70)의 동작을 제어한다. 이때, 스위치(70)는 감지 증폭기(144)와 제어라인(72) 모두가 인에이블될 때만 엑티브 되어진다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating the current limiting circuit of FIG. 6. The resistor Rsense is connected between the switch 70 and the VCC line 54 ′ and the voltage difference between the resistor Rsense is sensed and amplified. And a logical AND gate 146 for receiving and ANDing the control signal input through the control line 72 and the output signal of the sense amplifier 144. Output controls the operation of the switch 70. At this time, the switch 70 is activated only when both the sense amplifier 144 and the control line 72 are enabled.
도 8a 및 도 8b는 상기 도 6의 과전압 보호 회로에 대한 일실시 회로들로서, 도 8a의 과전압 보호 회로는 VCC 라인(54')의 전압 스파이크(Voltage Spike)를 막기 위하여 저항(R3)과 다수의 다이오드들(D2)을 접지전원단(GND)에 직렬로 연결하여 구성하였다. 그리고, 도 8b는 제너 다이오드(z1)를 이용하여 구성한 일예이다.8A and 8B are exemplary circuits for the overvoltage protection circuit of FIG. 6, wherein the overvoltage protection circuit of FIG. 8A includes a resistor R3 and a plurality of resistors to prevent voltage spikes of the VCC line 54 ′. Diodes D2 were connected to the ground power terminal GND in series. 8B is an example configured using the zener diode z1.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 잘못된 배치에 대한 상황을 사용자에게 알리고 잘못된 배치에 의한 컴퓨터의 오동작을 방지하는 효과가 있다.The present invention made as described above has the effect of informing the user of the situation of the wrong arrangement and to prevent malfunction of the computer due to the wrong arrangement.
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