(57)【要約】【課題】  ＵＳＢデバイスとＰＣ等のホストとの間の電気的絶縁を小規模の回路で行い、ＵＳＢデバイスの製造コストを低減する。【解決手段】  ホストに対するＵＳＢインタフェースを提供するとともに、ＵＳＢバス上のデータの流れ方向を識別するデータディレクション信号８を生成するＵＳＢコントローラ１１と、ＵＳＢコントローラ１１が生成したデータディレクション信号８によってＵＳＢバスの電気的な絶縁を行う絶縁回路９とを備えるＵＳＢデバイス１等。ＵＳＢコントローラ１１によってＵＳＢバス上のデータの流れ方向を識別してデータディレクション信号８を生成し、絶縁回路９がデータディレクション信号８に基づいてＵＳＢバスの電気的な絶縁を行う。絶縁回路９として、デジタルアイソレータを含む高速絶縁デバイスを用いることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホストに対するＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェースを提供するとともに、ＵＳＢバス上のデータの流れ方向を識別するデータディレクション信号を生成するＵＳＢコントローラと、
該ＵＳＢコントローラが生成したデータディレクション信号によって前記ＵＳＢバスの電気的な絶縁を行う絶縁回路とを備えることを特徴とするＵＳＢデバイス。
【請求項２】
前記絶縁回路は、デジタルアイソレータを含む高速絶縁デバイスであることを特徴とする請求項１に記載のＵＳＢデバイス。
【請求項３】
ＵＳＢデバイスに搭載され、ホストに対するＵＳＢインタフェースを提供するＵＳＢコントローラであって、
ＵＳＢバス上のデータの流れ方向を識別するデータディレクション信号を生成することを特徴とするＵＳＢコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＳＢデバイス及びＵＳＢコントローラに関し、特に、ＵＳＢデバイス内においてＰＣ等のホストの内部回路とＵＳＢデバイスの内部回路とを電気的に絶縁する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３に示すような構内交換機６１に接続される電話機６２に接続され、ＡＣ電源を必要とするＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイス６３と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）６４等との絶縁をＵＳＢデバイス６３の回路バス上で行っていた。すなわち、図４に示すように、ＵＳＢデバイス６３は、ホストとのＵＳＢ通信、ＣＰＵ等とのデータ通信を行うＵＳＢコントローラ７１と、ＣＰＵを含む他回路デバイス（以下、「ＣＰＵ等７２」という）と、電源７３と、ＵＳＢコントローラ７１とＣＰＵ等７２とを絶縁するためのフォトカプラ７７の４つのブロックで構成されていた。尚、ＵＳＢケーブル７６の内部の信号線は、ＵＳＢ仕様に従い、Ｄ＋、Ｄ−（データライン）、ＧＮＤ（グランド）、ＶＣＣ（電源電圧）、及びそれらをシールドするためのＦＧ（フレームグランド）で構成される。
【０００３】
ここで、ＵＳＢコントローラ７１とフォトカプラ７７のＵＳＢ側の発光素子の動作電源をバスパワー（BusPower）／ＧＮＤから給電し、フォトカプラ７７のＣＰＵ側のトランジスタとＣＰＵ等７２の動作電源を電源７３から給電する。これによって、ＵＳＢコントローラ７１とＣＰＵ等７２は電気的に絶縁される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１１０１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のＵＳＢデバイス６３等においては、ＵＳＢデバイス６３の回路バス上で絶縁するか、絶縁型ＡＣ電源を使用し、かつ、上位装置（図３の例では電話機６２に相当）との絶縁を必要とするため、例えば、信号線１本につき１つのフォトカプラ７７を必要とする。そのため、回路規模が膨大になり、ＵＳＢデバイスの製造コストが高騰するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来のＵＳＢデバイスにおける問題点に鑑みてなされたものであって、ＵＳＢデバイスとＰＣ等との間の電気的絶縁を小規模の回路で行うことができ、製造コストを低減することが可能なＵＳＢデバイス等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、ＵＳＢデバイスであって、ホストに対するＵＳＢインタフェースを提供するとともに、ＵＳＢバス上のデータの流れ方向を識別するデータディレクション信号を生成するＵＳＢコントローラと、該ＵＳＢコントローラが生成したデータディレクション信号によって前記ＵＳＢバスの電気的な絶縁を行う絶縁回路とを備えることを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明によれば、ＵＳＢコントローラによってＵＳＢバス上のデータの流れ方向を識別してデータディレクション信号を生成し、絶縁回路がデータディレクション信号に基づいてＵＳＢバスの電気的な絶縁を行うため、ＵＳＢデバイスとホストとの間の電気的絶縁を小規模の回路で、低コストで実現することができる。
【０００８】
前記ＵＳＢデバイスにおいて、前記絶縁回路を、デジタルアイソレータを含む高速絶縁デバイスとすることができる。
【０００９】
また、本発明は、ＵＳＢデバイスに搭載され、ホストに対するＵＳＢインタフェースを提供するＵＳＢコントローラであって、ＵＳＢバス上のデータの流れ方向を識別するデータディレクション信号を生成することを特徴とする。そして、ＵＳＢコントローラが生成したデータディレクション信号に基づいて、絶縁回路がＵＳＢバスの電気的な絶縁を行うことにより、ＵＳＢデバイスとホストとの間の電気的絶縁を小規模の回路で、低コストで実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、ＵＳＢデバイスとＰＣ等との間の電気的絶縁を小規模の回路で行うことができ、製造コストを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に示すように、本発明にかかるＵＳＢデバイス１は、ＵＳＢ信号線Ｄ＋、Ｄ−をＵＳＢデバイス１と、図示しないＰＣとの間で絶縁するためのデジタルアイソレータ等の高速絶縁デバイス９と、高速絶縁デバイス９のデータ方向を制御するためのデータディレクション信号８を生成する機能を有するＵＳＢコントローラ１１と、ＣＰＵを含む他回路デバイス（以下、「ＣＰＵ等２」という）と、電源３と、ＣＰＵ等２とＵＳＢコントローラ１１とを接続するデバイスデータバス１０とを備える。尚、デジタルアイソレータとは、市販されている高速半導体絶縁素子であり、光絶縁を基本技術としたものである。
【００１２】
高速絶縁デバイス９は、データディレクション信号８によりデータストリーム方向を切り替える。その結果、ＵＳＢバス上のデータ通信に支障を来すことなく、ＰＣ内部回路とＵＳＢデバイス内部回路とを絶縁することができるように構成される。
【００１３】
次に、上記構成を有するＵＳＢデバイス１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
まず、ＵＳＢデバイス１がデータを受信する場合の動作について説明する。図示しないＰＣのＵＳＢホストコントローラと、ＵＳＢデバイス１のＵＳＢコントローラ１１とが物理的に結合すると、エニュミレーション開始となり、ＰＣからＵＳＢデバイス１に対してトークンが送信される。この際、絶縁デバイス４１、４３は、信号方向を制御するＤＩＲＥＣ−ＰアクティブによりＯＮ（伝達）の状態にある。
【００１５】
ここで、ＤＩＲＥＣ−ＰとＤＩＲＥＣ−Ｎとは、逆論理の関係にあるので、絶縁デバイス４２、４４はＯＦＦ（絶縁）しており、入力、出力ともにハイインピーダンスの状態にある。尚、ＤＩＲＥＣ−ＰとＤＩＲＥＣ−Ｎは、図１におけるデータディレクション信号８に相当する。
【００１６】
次に、ＵＳＢデバイス１がデータを送信する場合の動作について説明する。ＰＣからのトークンに対しＵＳＢコントローラ１１が応答を返す際には、絶縁デバイス４１、４２、４３、４４は、上記データ受信の場合と逆の動作となり、絶縁デバイス４２、４４は、ＤＩＲＥＣ−ＮアクティブによりＯＮ（伝達）の状態になり、絶縁デバイス４１、４３はＯＦＦ（絶縁）の状態になる。このようにして、ＰＣとＵＳＢデバイス１の間では、ＰＣ→ＵＳＢデバイス１、ＵＳＢデバイス１→ＰＣどちらの方向のデータも電気的な絶縁状態の通信が可能となる。
【００１７】
尚、ＤＩＲＥＣ−Ｐ、ＤＩＲＥＣ−Ｎは、ＵＳＢコントローラ１１のＤ＋、Ｄ−の状態が受信中であるか、あるいは送信中であるかを判断することができる信号であればよく、通常のＵＳＢデバイス１内で双方向バッファ（Ｄ＋、Ｄ−信号の入出力バッファ）を制御している信号と同じものでもよい。
【００１８】
また、上記実施の形態においては、本発明にかかるＵＳＢデバイスを、交換機に接続される電話機をＵＳＢインタフェースを介してホストとしてのＰＣに接続する場合を例にとって説明したが、ＦＡＸ、その他のデータ通信端末等とＰＣ等との相互の内部回路の絶縁に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかるＵＳＢデバイスの内部の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかるＵＳＢデバイスの内部の絶縁部を示す詳細ブロック図である。
【図３】電気的絶縁を要する装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】従来のＵＳＢデバイスの内部の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２０】
１      ＵＳＢコントローラ
２      ＣＰＵ等
３      電源
４      ＵＳＢケーブル
５      ＵＳＢバスパワー（ＧＮＤ）
６      ＵＳＢバスパワー（５Ｖ）
８      データディレクション信号
９      高速絶縁デバイス
１０    デバイスデータバス
１１    ＵＳＢコントローラ
４１〜４４      絶縁デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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