(57)【要約】  モバイルデバイスがＵＳＢホストとして働くように構成されるかまたはＵＳＢデバイスとして働くように構成されるかにかかわらず、ＯＴＧコントローラをシステム内に追加するかまたは提供する必要なしに、または追加の車両の配線なしに、あるいは車両システムのハブに接続されたＵＳＢデバイスモードで動作している任意の消費者デバイスの機能を、同じハブに接続された別の消費者デバイスがＵＳＢホストモードで動作する間に抑制することなしに、車両の埋め込みＵＳＢホストシステムがＵＳＢハブを通じて複数のモバイルデバイスに接続することを可能にするように構成されるシステム。好ましくは、システムは、追加のケーブル配線が必要とされず、ハードウェアの変更をＨＵに加えることが必要とされないことを可能にするように構成される。【選択図】図１
2016536727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消費者デバイスがＵＳＢホストとして働くように構成されているかまたはＵＳＢデバイスとして働くように構成されているかにかかわらず、車両の埋め込みＵＳＢホストシステムがＵＳＢハブを通じて前記消費者デバイスに接続することを可能にするように構成される、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記車両の埋め込みＵＳＢホストシステムと、消費者デバイスとの接続のために前記車両内に設けられた少なくとも１つのＵＳＢポートとの間に採用されるように構成される、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記消費者デバイスがＵＳＢホストとしてまたはＵＳＢデバイスとして各ＵＳＢポートに接続されることが必要であるかどうかを認識し制御するように構成される、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、デバイス接続をＵＳＢデバイスモードとＵＳＢホストモードとの間で動的に切り替えるように構成される、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記消費者デバイスがＵＳＢデバイスとして働いている場合、前記ＵＳＢハブを通じてヘッドユニットに信号をルーティングするように構成される、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記消費者デバイスがＵＳＢホストとして働いている場合、前記ＵＳＢハブに接続されたＵＳＢブリッジを通じて信号をルーティングし処理し、それにより、前記消費者デバイスを前記車両の埋め込みＵＳＢホストシステムと適合可能にするように構成される、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢハブと、ＵＳＢブリッジと、少なくとも１つのＵＳＢルーティングスイッチとを備えるＵＳＢハブモジュールを備える、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢハブが、前記車両の前記埋め込みＵＳＢホストシステムに接続されるように構成される、システム。
【請求項９】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのＵＳＢルーティングスイッチが、各消費者ポートを前記ＵＳＢブリッジまたはＵＳＢハブのいずれかにルーティングするように構成される、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのＵＳＢルーティングスイッチが、複数のＵＳＢアナログ多重化スイッチを備える、システム。
【請求項１１】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢブリッジが、前記少なくとも１つのＵＳＢルーティングスイッチを制御するように構成される、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢブリッジが、前記消費者デバイスがＵＳＢホストとして働いている場合、信号を前記ＵＳＢポートから前記ＵＳＢブリッジにルーティングするように前記少なくとも１つのＵＳＢルーティングスイッチを制御するように構成される、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢブリッジが、前記消費者デバイスからの前記信号を処理し、前記信号を前記ＵＳＢハブに提供し、それにより、前記消費者デバイスを前記車両の前記埋め込みＵＳＢホストシステムと適合可能にするように構成される、システム。
【請求項１４】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢブリッジが、前記消費者デバイスがＵＳＢホストとして働いている場合、信号を前記ＵＳＢポートから前記ＵＳＢブリッジにルーティングするように前記少なくとも１つのＵＳＢルーティングスイッチを制御するように構成される、システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢブリッジが、前記消費者デバイスがＵＳＢデバイスとして働いている場合、信号を前記ＵＳＢハブに提供し、前記ＵＳＢブリッジを迂回するように前記少なくとも１つのＵＳＢルーティングスイッチを制御するように構成される、システム。
【請求項１６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢハブと、ＯＴＧポートとして機能するように構成されるＵＳＢブリッジとを備えるＵＳＢハブモジュールを備える、システム。
【請求項１７】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのＵＳＢルーティングスイッチが、ＵＳＢルーティングロジックを備え、前記ＵＳＢルーティングロジックおよび前記ＵＳＢブリッジの両方が、組合せＵＳＢハブ／ＵＳＢブリッジ集積回路（ＩＣ）内の前記ＵＳＢハブに統合される、システム。
【請求項１８】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記ＵＳＢブリッジが、ブリッジコントローラならびに終点バッファを備える、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記終点バッファが、ヘッドユニットと前記消費者デバイスとの間のバルクＵＳＢデータ接続の１つまたは複数のパイプをサポートするように構成される、システム。
【請求項２０】
請求項１に記載のシステムにおいて、単一のＵＳＢデータケーブルを介して前記ＵＳＢハブに電気的に接続されたヘッドユニットを備える、システム。
【請求項２１】
請求項１に記載のシステムにおいて、ヘッドユニットを備え、前記ヘッドユニットと複数の消費者デバイスとの間の同時アクティブＵＳＢデータ接続をサポートするように構成され、前記複数の消費者デバイスのうちの少なくとも１つがホストモードであり、その他がデバイスモードである、システム。
【請求項２２】
請求項１に記載のシステムにおいて、ヘッドユニットを備え、前記ヘッドユニットと、少なくとも１つのデバイスがホストモードである、埋め込みおよび消費者ＵＳＢデバイスの何らかの組合せとの間の同時アクティブＵＳＢデータ接続をサポートするように構成される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願（優先権の主張）
本出願は、参照により本明細書にその全体が組み込まれる、２０１３年９月２６日に出願された米国仮出願第６１／８８２，９１５号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、例えば、モバイル消費者デバイスと車両電子システムとの間のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓ）の接続性に関する。より詳しくは、本発明は、ＵＳＢホストまたはＵＳＢデバイスのいずれかとして働く消費者デバイスが、車両内の埋め込みＵＳＢハブを通じたオンザゴー（ＯＴＧ：ｏｎ  ｔｈｅ  ｇｏ）能力を有さない車両の埋め込みＵＳＢホストに接続できることを可能にするように構成されるシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
これまで、メディアプレーヤ、スマートフォン、タブレットなどのモバイル消費者デバイスは、コンテンツを獲得し、データを交換し、デバイスの内蔵電池を充電するために、ラップトップまたはデスクトップパーソナルコンピュータ（ＰＣ：ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの他のデバイスとの接続に依拠してきた。現在まで長年にわたって、それは各デバイス上のＵＳＢポートを通じて達成されていた。ＵＳＢ技術の使用は、一般に利用可能であり、エンドユーザによく知られており、費用効果があり、至るところに存在するので、そのようなニーズに適している。ＵＳＢプロトコルは、一端がＵＳＢホストまたはマスターであり、他端がＵＳＢデバイスまたはスレーブである二地点間接続を求める。このようにして、２つのデバイス間のメッセージの流れは管理され、制御され、それによって、ＵＳＢデバイスはＵＳＢホストによって開始されたメッセージに応答する。これまで、ＰＣは、プリンタ、メモリスティック、携帯電話などのより簡単なＵＳＢデバイスとの接続のためにＵＳＢホストポートを設けていた。ＵＳＢホストは、ＵＳＢデバイスよりもソフトウェアおよびハードウェア要件の負担が大きく、したがって、ＰＣをそのようなシステムにおけるＵＳＢホストと指定することは当然であった。
【０００４】
ＵＳＢ接続を採用する車両システムでは、同じ概念が用いられる。そのようなシステムにおいて、車両は典型的にはＵＳＢホストである。ＵＳＢホスト機能は、しばしば、ラジオまたは他の制御モジュール中など、車両インフォテインメントシステムの構成要素中に埋め込まれる。典型的には、複数のＵＳＢポートが、戦略的に車両内の運転者および乗客が自分たちの消費者デバイスを接続するのに便利な位置に設計される。消費者デバイスをポートのうちの１つに接続すると、デバイスは充電を開始し、車両インフォテインメントシステムは、消費者デバイス上のコンテンツにアクセスすることができる。これは、ストリーミング音楽、ビデオおよびデバイスが提供することができる他のサービスなどの特徴を有効にするのに有用である。
【０００５】
そのようなシステムでは、ＵＳＢポートの各々がＵＳＢデータの流れに適したやり方で車両のＵＳＢホストに物理的に接続されることが必要とされる。これは車両内に埋め込まれ、ポートの各々をＵＳＢホストに接続する電気ケーブル配線を通じて達成される。車両内には多くのＵＳＢポートがあり得、各ポートはケーブルによりポートをＵＳＢホストに接続することを必要とするので、車両のコストおよび質量を最小限に抑えることが可能であるとき、ケーブル配線を共有することが望ましい。これはＵＳＢハブを用いて達成される。ＵＳＢハブにより、単一のＵＳＢホストがＵＳＢホストとＵＳＢハブとの間の単一のケーブルを介して複数のＵＳＢデバイスに接続することが可能になる。図１および図２に示すように、単一のＵＳＢハブは、１つのＵＳＢホストをいくつかのＵＳＢデバイスに接続することができる。具体的には、図１は、複数のＵＳＢポートを有するセルフパワードＵＳＢハブが（複数の消費者向けＵＳＢポートを介して）複数のＵＳＢデバイスに接続するシステムを例示し、図２は、セルフパワードＵＳＢハブが複数の消費者向けＵＳＢポートと通信する複数のＵＳＢポートだけでなく、消費者向けセキュアデジタル（ＳＤ）カードコネクタに接続されたＳＤカードリーダも提供するシステムを例示する。パワーマネジメントなどの図１および図２の他の部分は、業界で標準であり、図１および図２を見れば自明である。
【０００６】
さらに、図３に示すように、複数のＵＳＢハブは、ＵＳＢハブが他のＵＳＢハブに接続するように層状に積み重ねることができる。具体的には、図３に中央車両マイクロコントローラ（ヘッドユニットまたは「ＨＵ」とも呼ばれる）を含む車両システムアーキテクチャを例示する。ヘッドユニットに接続されるのは、ディスプレイ、オーディオシステム、娯楽システムおよびドライバコントロールなどの構成要素またはシステムである。ヘッドユニットは、すべての機能を包含する単一のモジュールとして設計する、または様々な機能が個々のモジュールによって管理されるように分散することができる。ヘッドユニットは、典型的には、車両全体にわたって分散された１つまたは複数のダウンストリームＵＳＢハブに接続されたルートＵＳＢハブを含む。各ＵＳＢハブは、複数のダウンストリームポート（少なくともそのうちの１つは、ＳＤリーダまたはＵＳＢオーディオデバイスでよい）を有し、それにより、車両内の各ＵＳＢポートがＵＳＢホストまたはヘッドユニットとの接続を有することを効果的にもたらす。例えば、図３において、ルートハブは、ラジオ内に埋め込まれ、１つが車両の中央コンソールに、１つが車両の中央スタックに、２つが車両の後部座席にある、４つのセルフパワードＵＳＢハブに接続される。
【０００７】
近年、スマートフォンなどのモバイルデバイスが普及している。これは、一部には、スタンドアローンのコンピューティングデバイスとしてのそれらの有用性によるものである。消費者用電子技術の発達およびモバイルネットワークの速度の増加につれて、これらのデバイスは、コンテンツにアクセスするのにＰＣに接続されることにはもう依存していない。これらのスマートなモバイルデバイスは、現在、過去数年のうちにＰＣだけがもっていた同じハードウェア資源、接続性およびソフトウェアオペレーティングシステムの多くを有する。デスクトップＰＣの場合のように、これらのモバイルデバイスの付属品は、それらの使用の容易さを助けるのに入手可能となっている。これらの付属品は、キーボード、マウス、ディスプレイ、タッチスクリーン、オーディオシステム、および他のインターフェースデバイスなどのデバイスを含んでいる。これらの付属品は、一般にＵＳＢ接続を介して接続される。消費者用電子機器市場における確立された規約により、これらの付属品は、典型的には、低コストであり、ＵＳＢ能力がＵＳＢデバイスとしてのみ働くように限定されている。それらをスマートフォンに接続するためには、スマートフォンは、ＵＳＢホストでなければならない。したがって、有力なモバイルデバイス製造業者およびシステム設計者は、ＵＳＢホストおよびＵＳＢデバイスの両方の役割をサポートするようにそれらのモバイルデバイス製品（すなわち、スマートフォン、タブレットなど）を設計し始めた。言い換えれば、電話は、必要に応じＵＳＢデバイスとしてまたは必要に応じＵＳＢホストとして機能することができるようにそれ自体で構成することができる。近年、システムレベル設計思考は、スマートフォンをＵＳＢホストとみなし、それらに接続する任意のデバイスをＵＳＢデバイスとみなす方向にシフトしている。この場合もやはり、これは、まさにラップトップおよびＰＣが今日どのような働き方をしているかを示すので、驚くにはあたらない。この傾向を将来へと延長することにより、スマートフォンが主としてＵＳＢホストとして働き、まれにＵＳＢデバイスとして働きまたは決してＵＳＢデバイスとして働かないことが予測され得る。これは自動車システムにいくつか問題を提示する。
【０００８】
先に説明したように、自動車システムは、ＵＳＢホストを有し、ＵＳＢデバイスがそれに接続することを必要とする。電話がＵＳＢホストとして働く場合、ＵＳＢ規約により、２つのＵＳＢホストが直接互いに接続することができないので、システムは機能しない。自動車製造業者は、スマートフォンとの適合性を所望し、したがって、この技術の変化に適合することに意欲的である。したがって、車両がＵＳＢホスト（メモリスティック、サムドライブなどのＵＳＢデバイスに接続することが必要なとき）またはＵＳＢデバイス（ＵＳＢデバイスではなくＵＳＢホストであることを求めるスマートフォンなどのＵＳＢホストに接続することが必要なとき）のいずれかとして働くことができるように、車両内のＵＳＢアーキテクチャの再設計が必要である。
【０００９】
ＵＳＢ構成は、デバイスがＵＳＢホストまたはＵＳＢデバイスのいずれかとして働く必要性に対応し、したがって、「二元的役割」のＵＳＢコントローラとみなすことができる規格を追加した。それはＵＳＢ用語体系では「オンザゴー」または短縮して「ＯＴＧ」と呼ばれる。ＯＴＧ規格を満足させる任意のデバイスは、ＵＳＢホストまたはＵＳＢデバイスのいずれかとして働くことができ、役割を動的に変更することができる。したがって、すべての使用事例をサポートする車両ＵＳＢアーキテクチャを変更することへの１つの可能な取り組みは、車両のＵＳＢホストをＵＳＢ  ＯＴＧにアップグレードすることである。この解決策は、問題に対応するが、いくつか不利点を有する。第一に、ＵＳＢハブがＯＴＧをサポートせず、システムにもう使用することができない。ＯＴＧをサポートする各消費者アクセス可能ＵＳＢポートは、ヘッドユニット内の専用ＯＴＧコントローラとの専用ワイヤリンクを有しなければならず、したがって、ＵＳＢハブの使用に関連した省配線を否定する。その結果、いくつかの高価なケーブルを車両の電気系統に追加することが必要であり得る。第二に、車両のユーザアクセス可能ＵＳＢポートの各々に接続するのに十分なＯＴＧコントローラがヘッドユニットにおいて利用可能でない可能性がある。これにより、車両設計者は、ＯＴＧ機能をサポートし、専用ＵＳＢケーブルをそれらまで延ばすために、車両内の多くのＵＳＢポートのうち限定された数を選択するように強制される。これは、ある消費者ポートだけしか必要な機能をサポートしないので、ユーザに混乱と不満とをもたらし得る。また、ＯＴＧをサポートするポートは、サポートしない他の物理的に同一のポートと同一の場所に配置することができる。ユーザが間違ったポートを選んだ場合、ＵＳＢホストモードを必要とする消費者デバイスから起動させることをそれらが所望するアプリケーションは働かない。
【００１０】
別の可能な解決策は、そうするように命令されたとき、ＵＳＢハブがそのアップストリームポートを１つのそのダウンストリームポートと動的に交換することができるカスタムＵＳＢハブを実装することである。この概念で構築されたシステム解決策は、ヘッドユニットにＯＴＧコントローラをまだ必要とするが、追加の線を乗用車内に何も設置する必要がないことからの利益がある。ＵＳＢ  ＯＴＧホストとＵＳＢハブとの間の既存のＵＳＢケーブルは、ヘッドユニット（ＨＵ：ｈｅａｄ  ｕｎｉｔ）内のＵＳＢ  ＯＴＧコントローラとＵＳＢホスト内の消費者デバイス（スマートフォンなどの）との間の必要なＵＳＢ通信を容易にすることができる。しかし、この解決策もいくつか不利点を有する。例えば、ＵＳＢハブがそのアップストリームポートをダウンストリームポートと交換するように命令されたとき、ＵＳＢハブのすべての他のダウンストリームポートは、それらのヘッドユニットとのデータ接続を失う。このモードにある間、ハブの他のダウンストリームポートへのヘッドユニットのアクセスが停止する。これにより、機能するのにハブの他のダウンストリームポートへの一貫したアクセスを必要とし得るナビゲーションまたはオーディオ再生などのある車両システム機能の使用が妨げられ得る。さらに、ＨＵがハブアップストリーム／ダウンストリームポート構成を制御するために利用可能なＵＳＢ  ＯＴＧポートとシグナリング経路とを有することを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の実施形態の目的は、モバイルデバイスがＵＳＢホストまたはＵＳＢデバイスとして働くように構成されているかどうかにかかわらず、ヘッドユニット内にＯＴＧまたは二元的役割のコントローラを設ける必要なしに、また車両内に追加のケーブル配線を行う必要なしに、車両の埋め込みＵＳＢホストシステムがＵＳＢハブを通じてモバイルデバイスに接続することを可能にするように構成されるシステムを提供することである。好ましくは、ＨＵ内のＵＳＢホスト回路にハードウェアの変更を何も加える必要がない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態は、車両の埋め込みＵＳＢホストと、消費者デバイスとの接続のために車両内に設けられた少なくとも１つの、好ましくは複数の消費者向けＵＳＢポートとの間に採用され得るシステムを提供する。システムは、消費者デバイスが各ＵＳＢポートにＵＳＢホストとしてまたはＵＳＢデバイスとして接続されることが必要とされるかどうかを認識し、制御するように構成される。さらに、システムは、所望されたとき、デバイス接続をＵＳＢデバイスモードとＵＳＢホストモードとの間で動的に切り替えることができる。消費者デバイスがＵＳＢデバイスとして働いている場合、信号は、通常、ＵＳＢハブを通じてヘッドユニットにルーティングされる。消費者デバイスがＵＳＢホストとして働いている場合、消費者デバイスと車両の埋め込みＵＳＢホストとの間の信号は、ＵＳＢハブに接続されたＵＳＢホスト間ブリッジを通じてルーティングされ、処理され、それにより、消費者デバイスを車両の埋め込みＵＳＢホストと適合可能にする。
【００１３】
本発明は、いくつかの異なる実施形態で実装することができる。例えば、本発明の実施形態は、個別デバイスとして実装されたＵＳＢハブと、ＵＳＢブリッジと、ＵＳＢルーティングスイッチとを有するＵＳＢハブモジュールを備える。ＵＳＢハブアップストリームポートは、車両の埋め込みＵＳＢホスト（ヘッドユニット内のＵＳＢホストなどの）に接続されるように構成される。ＵＳＢハブモジュールは、各消費者ポートをブリッジまたはハブのいずれかにルーティングするように構成されるスイッチングデバイス（例えば、ＵＳＢアナログ多重化スイッチなどの）も含む。ＵＳＢブリッジは、スイッチングデバイスを効果的に制御するように構成される。ＵＳＢブリッジは、ヘッドユニットからの信号に基づいて、ＵＳＢポートに接続された消費者デバイスがＵＳＢホストまたはＵＳＢデバイスとして働いているかにより構成される。消費者デバイスがＵＳＢホストとして働いている場合、ＵＳＢブリッジは、ＵＳＢポートをブリッジにルーティングするようにスイッチングデバイスを制御する。ブリッジは、消費者デバイスからの信号を処理し、それらをＵＳＢハブに提供し、それにより、消費者デバイスを車両の埋め込みＵＳＢホストと適合可能にする。消費者デバイスがＵＳＢデバイスとして働いている場合、ＵＳＢブリッジは、スイッチングデバイスが信号をＵＳＢハブに提供し、効果的にブリッジを迂回するように、スイッチングデバイスを制御する。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態は、ＵＳＢルーティングロジック、ＵＳＢブリッジ、およびＵＳＢハブが単一の組合せＵＳＢハブ／ＵＳＢブリッジ集積回路（ＩＣ）に統合されることを可能にする。
【００１５】
さらに他の実施形態は、全部が可能であるが、そのうちのいくつかを本明細書に説明し例示する。例えば、概念は、ＵＳＢ  ＨＩＤおよびＵＳＢオーディオなどの追加の埋め込みＵＳＢデバイス機能を含むように拡張することができる。さらに、ハブモジュールのすべての消費者向けＵＳＢポートがエミュレートすることができ、または他の方法で二元的役割のＵＳＢ能力をサポートすることができるが、ただし、各ダウンストリームポートが、接続されたデバイスのＵＳＢホストモードをサポートするブリッジおよびＵＳＢデバイスモードをサポートするＵＳＢハブとの直接接続を有することを条件とすることも想定される。すべての場合において、ＵＳＢプロトコルおよびアーキテクチャとの適合性は、好ましくは、維持される。
【００１６】
本発明の構造および動作の構成およびやり方は、そのさらなる目的および利点とともに、同じ参照番号が同じ要素を識別する添付の図面に関連して以下の説明を参照することによって最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】複数ポートのセルフパワードＵＳＢハブが単一のＵＳＢホストを複数のＵＳＢポートに接続する機能を果たすシステムを例示する図である。
【図２】セルフパワードＵＳＢハブが複数のＵＳＢポートだけでなく、セキュアデジタル（ＳＤ）カードリーダも提供するシステムを例示する図である。
【図３】複数のＵＳＢハブが、ＵＳＢハブが他のＵＳＢハブに給電するように、互いに接続され、または層状に積み重ねられる車両インフォテインメントシステム構造を例示する図である。
【図４】ＵＳＢハブ、ＵＳＢブリッジおよびスイッチングデバイスが個別構成要素として設けられる本発明の実施形態によるシステムを例示する図である。
【図５】ＵＳＢルーティング／スイッチングロジックおよびＵＳＢブリッジが組合せＵＳＢハブ／ＵＳＢブリッジ集積回路（ＩＣ）内のＵＳＢハブに統合される、本発明の代替実施形態によるシステムを例示する図である。
【図６】図５に示す組合せＵＳＢハブ／ブリッジＩＣの異なる構成要素を例示する図である。
【図７】図５および図６に示すＵＳＢブリッジの１つの可能な終点構成を例示する図である。
【図８】ヘッドユニットソフトウェアアーキテクチャの実装形態例を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明が、異なる形態の実施形態の影響を受けやすいことがあり得るが、本開示が本発明の原理の例示とみなされるという理解の下で、および本発明を例示されるものに限定することが意図されていないという理解の下で、図面に示され、本明細書に詳細に説明される特定の実施形態がある。
【００１９】
図４は本発明の実施形態によるシステムを例示する。システムは、効果的に、車両の埋め込みＵＳＢホストを、ＵＳＢホストまたはＵＳＢデバイスとしても働くように構成される消費者デバイスと適合可能にさせるように構成される。システムは、個別デバイスとして実装されるＵＳＢと、ＵＳＢブリッジと、スイッチングデバイスとを有するセルフパワードＵＳＢハブモジュールの形態である。ＵＳＢハブは、好ましくは、集積回路（ＩＣ）の形態で設けられ、一実施形態において、ヘッドユニットとＵＳＢハブとの間の単一のＵＳＢデータケーブルを介してなど、車両内部配線を介して車両の埋め込みＵＳＢホスト（ヘッドユニット内のＵＳＢホストなどの）に（アップストリームＵＳＢポートを介して）接続されるように構成される。ＵＳＢハブは、複数のダウンストリームＵＳＢポートも含み、少なくともそのうちの１つがＵＳＢブリッジ（やはり、好ましくは、集積回路（ＩＣ）の形態で設けられる）に接続される。ＵＳＢハブの少なくとも１つのダウンストリームＵＳＢポートは、スイッチングデバイス（例えば、ＵＳＢアナログ多重化スイッチなどの）に接続される。スイッチングデバイスは、消費者デバイスとの接続のために車両内の少なくとも１つのＵＳＢポートに接続されるように構成される。ＵＳＢブリッジは、他の制御機構が想定されるが、スイッチングデバイスを効果的に制御するように構成される。ＵＳＢハブモジュールは、少なくとも１つのＵＳＢポートから受け取った信号がスイッチングデバイスによって受け取られ、スイッチングデバイスが信号をＵＳＢブリッジまたはＵＳＢハブにルーティングするように構成される。消費者デバイスがＵＳＢホストとして働いている場合、ＵＳＢブリッジは、消費者ポートからのＵＳＢパケットを処理し、それらをＵＳＢハブに提供し、それにより、消費者デバイスを車両の埋め込みＵＳＢホストと適合可能にする。消費者デバイスがＵＳＢデバイスとして働いている場合、ＵＳＢブリッジは、スイッチングデバイスがＵＳＢシグナリングを直接ＵＳＢハブに提供し、ブリッジを迂回するように、スイッチングデバイスを制御する。
【００２０】
図４に示すように、システムは、パワーマネジメント構造も含み、ならびに、図４に具体的に示してはいないが、ある他の従来の構造も含むが、それは当業者には存在すると容易に推定されるはずである。
【００２１】
使用において、ヘッドユニットは、ＵＳＢブリッジハードウェアまたは任意の他の便利な制御の手段を介してスイッチングデバイスを制御する。ＨＵソフトウェアアプリケーションは、例えば、消費者ＵＳＢポートのうちの任意の１つの上の電話を、電話がＵＳＢホストモードである必要があることを要求し、命令し、または他の方法で認識することによって、および電話が取り付けられている特定のＵＳＢポートをＵＳＢブリッジにルーティングすることを命令することによって有効にすることを選択することができる。ＵＳＢブリッジにルーティングされると、電話はＵＳＢデバイスが接続されていることを検知し、電話は標準ＵＳＢ列挙シーケンスを開始する。検知および列挙プロセスは、ＵＳＢ規格によって定義されているので、本明細書では詳細に説明しない。しかし、本発明の動作を説明するために、一般的な理解が本明細書で提供される。列挙プロセスは、ＵＳＢホストからのＵＳＢ記述子要求およびホストがデバイスの能力および機能を決定し、ＵＳＢデバイスを動作用に構成することを可能にするＵＳＢデバイスからのＵＳＢ記述子応答の厳格なシーケンスに従う。デバイス記述子の完全なセットが認識されると、ＵＳＢホストは、適切なＵＳＢドライバおよびアプリケーションをロードして、ＵＳＢデバイスが提供する機能でサポートする。本発明の範囲において、電話（ＵＳＢホスト）によって行われた記述子要求への応答は、ブリッジによって局部的に応答されるか、または好ましくは、要求が、そのデバイスドライバが要求を処理し応答を戻すヘッドユニットにブリッジを通じて転送されるかのいずれかが行われることが想定される。デバイスドライバからの記述子応答は、ＵＳＢブリッジに伝達され、ＵＳＢブリッジは、次いで、それらを電話に渡す。記述子要求をヘッドユニットドライバに渡し、ヘッドユニットドライバからの応答を消費者デバイスに戻すことによって、ブリッジは、ＵＳＢシステムアーキテクチャにおいてトランスペアレントな構成要素として現れる。システム能力は、ヘッドユニットによって制御され、システムは、システム設計者が記述子応答への変更を必要とするとき、ブリッジファームウェアまたはハードウェアへの変更の必要なしで柔軟なままである。消費者デバイスが列挙プロセスを完了すると、ヘッドユニットのＵＳＢ機能的能力は消費者デバイスに認識され、消費者デバイスは、ＵＳＢ通信を介したそれらの機能の使用を有効にすることができる。この時点で、消費者デバイスまたはヘッドユニットは、車両とのおよび車両からのＵＳＢブリッジを介したデータ接続、ストリーミングオーディオおよびストリーミングビデオなどの任意の数のサポートされるサービスを作動させることを開始することができる。
【００２２】
ブリッジが、ＯＴＧポートとして働くように構成され、したがって、スイッチおよび／またはルーティングロジックの必要性を否定する、本発明の別の実施形態を提供することができる。この場合、各ダウンストリームポートに１つのブリッジ機能ブロックが存在することになる。この実施形態は、図４に示す例の効果的に、より一般化された事例であろう。図４は、消費者ＵＳＢポートのうちの任意の１つがルーティングされ得る１つのブリッジだけを示す。１つのブリッジだけにより、一度に１つの消費者ＵＳＢポートのみをＵＳＢホストに接続することができる。しかし、ハブの各ダウンストリームポートが専用ブリッジを有する場合、複数の消費者ポートは、ＵＳＢホストデバイスへの接続を同時にサポートすることができる。したがって、任意の消費者ポートは、何時でも他から独立してＵＳＢホストモードまたはＵＳＢデバイスモードのいずれかであり得る。
【００２３】
図５は、スイッチングデバイスがＵＳＢルーティングロジックを備え、ＵＳＢルーティングロジックとＵＳＢブリッジとの両方が組合せＵＳＢハブ／ＵＳＢブリッジ集積回路（ＩＣ）内のＵＳＢハブに統合される代替実施形態を例示する。この構成は、印刷回路板上で個別構成要素を互いに接続してそれを組み立てるよりもコストおよびサイズの利点を有する。
【００２４】
図６は、図５に示すＵＳＢハブ／ＵＳＢブリッジ集積回路（ＩＣ）の内部構成要素を例示する。図示するように、好ましくは、ＵＳＢブリッジの構成要素は、ブリッジコントローラならびに終点バッファを含む。終点の正確な構成は、効果的に、具体的なニーズに対して、選択するシステム設計者次第であるが、１つの可能な終点構成の特定の例を図７に示す。しかし、多くの他の終点構成が可能である。
【００２５】
図７に示すように、ブリッジの終点は、ホストＡ（ヘッドユニット）とホストＢ（消費者デバイス）との間の複数パイプのバルクＵＳＢデータ接続をサポートするように設計することができる。ブリッジにおいて、デバイスＡのＩＮ終点は、デバイスＢのＯＵＴ終点に接続され、デバイスＡのＯＵＴ終点は、デバイスＢのＩＮ終点に接続される。ブリッジの設計は、終点間のデータの流れが直接であるかまたはバッファされるかであり得るようにすることができる。例えば、直接接続の場合、ＵＳＢパケットがデバイスＡのＯＵＴ終点上でホストＡから受け取られると、ブリッジの内部ロジックがパケットに移動し、利用可能な場合デバイスＢのＩＮ終点に至る。デバイスＢのＩＮ終点が一杯であるかまたはそれ以外の場合で利用可能でない場合、続いてホストＡがより多くのパケットをブリッジ内のデバイスＡに送ろうとする試みは、デバイスＢのＩＮ終点が解除され、デバイスＡのＯＵＴバッファのコンテンツがそれに移動される時間まで拒絶される。あるいは、デバイスＡとＢとの終点間にブリッジ内の局部バッファが存在し得る。例えば、デバイスＡのＯＵＴ終点上で受け取ったパケットは、デバイスＢのＩＮ終点がそれらに対する準備をするまで、一時記憶のために局部メモリデバイス内に置かれる。ＯＵＴ終点は、したがって、バッファが一杯になるまで複数パケットをホストから受け取ることができる。同様に、ＩＮ終点は、時々、バッファが空になるまで複数パケットを伝送することができる。そのようなバッファは、ＵＳＢホストのうちの１つが、時折、使用中であり、他のＵＳＢホストと同じ速度でＵＳＢトランザクションについていっていない、ある状況においてシステムのスループット性能を改善するために、必要はないが、想定される。バッファ構成にかかわらず、ブリッジハードウェアは、デバイスＢ上のそれぞれＯＵＴ終点とＩＮ終点とにマッピングされたデバイスＡ上のＩＮ終点とＯＵＴ終点とを有し、したがって、システムのアプリケーション要件をサポートするのに十分な帯域幅を用いて２つのＵＳＢホスト間にＵＳＢトラフィックを通す双方向ブリッジを形成する。
【００２６】
やはり図７に示す、デバイスＡおよびデバイスＢは、それらのそれぞれのＵＳＢホストに接続された双方向制御終点を提供する。制御終点は、列挙シーケンスの間および列挙シーケンスの後の両方において、ホストとデバイスとの間のＵＳＢ定義の制御メッセージをサポートするようにＵＳＢ規格によって必要とされる。任意選択で、ＵＳＢ終点は、ベンダ特有メッセージとも呼ばれるユーザ定義のカスタムデバイス特有挙動を制御することが意図されたメッセージを採用するために、ＵＳＢ規格によって利用することもできる。図７から分かるように、制御終点は、ブリッジコントローラ（ＢＣ：ｂｒｉｄｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）にマッピングされる。ＢＣロジックは、ハードウェアでまたは好ましくはソフトウェアで実装することができる。ＢＣは、ブリッジの制御および動作に必須であるＵＳＢ規格の制御終点メッセージならびにベンダ特有メッセージを送り、受け取り、および処理する能力を提供する。システムの始動時、Ａホストは、制御終点を介してＢＣに記述子を要求し、ＢＣから受け取る。完了すると、ホストＡは、次いで、ブリッジドライバをそのソフトウェアスタックにロードし、カスタムブリッジハードウェアを動作用に構成する。ホストＡは、次いで、ＵＳＢスイッチルーティング制御などのブリッジの機能を制御することができる。システムは、これでブリッジのＢデバイス上のＵＳＢホストモード消費者デバイスとの接続を受け入れる用意ができている。そのような接続が行われるとき、ＢＣは、制御終点上のメッセージをホストＡに送ることによってホストＡ内のブリッジドライバに通知する。さらに、ホストＢは、制御終点上の記述子要求をブリッジ内のデバイスＢに送り始める。ＢＣは、これらの要求を受け取り、それらをホストＢからの記述子要求として識別する情報でカプセル化し、制御終点を使用してそれらをホスト上のブリッジドライバに渡す。ホストＡのブリッジドライバは、これらの要求を受け取り、それらを記述子要求として識別し、要求をホストＡシステム内の他のソフトウェア構成要素に渡し、記述子応答を待つ。記述子応答は、ブリッジドライバによってカプセル化されて、それらがホストＢに転送される記述子応答であることを示す。応答は、次いで、制御終点を介してＢＣに送られる。ＢＣはそれらを受け取り、それらをデバイスＢに転送されるはずの記述子応答として識別し、それらを制御終点上にデバイスＢのために置く。２つのホスト間で往来するメッセージの受け取りおよび転送のこのプロセスは、列挙プロセスがホストＢにより完了するまで継続する。その時点から、２つのホストは、アプリケーションデータおよびサービスを、バルク終点を介して転送するために、ＩＮ終点およびＯＵＴ終点を使用し始めることができる。
【００２７】
図８は、ブリッジ／ハブとインターフェースするソフトウェア構成要素をヘッドユニットに含むシステムアーキテクチャの１つの可能な構成を例示する。オペレーティングシステムおよびソフトウェアアーキテクチャを、ＵＳＢブリッジ／ハブの機能をサポートするように構築することができる複数のやり方がある。図８において、ブリッジ／ハブモジュールとヘッドユニットとを含む典型的なＬｉｎｕｘ実装形態を示す。システム設計は、標準Ｌｉｎｕｘカーネル構成要素および構成を利用し、当業者にはよく知られているはずである。ヘッドユニットのＵＳＢホストコントローラハードウェアは、ホストコントローラドライバによって駆動される。ホストコントローラドライバは、ＵＳＢコアに接続される。ＵＳＢコアは、ＨＣＤを標準ＵＳＢ  Ｌｉｎｕｘデバイスドライバおよびカスタムブリッジドライバに接続する。ブリッジドライバは、任意選択で、直接、ユーザスペースアプリケーションソフトウェアに接続するか、またはシステムアーキテクチャによりＵＳＢガジェットドライバに接続するように構成される。カスタムブリッジドライバは、ブリッジハードウェアの機能を制御し、ならびにガジェットデバイスドライバとヘッドユニット上で起動するアプリケーションとの間のデータ経路を提供するという両方の二元的役割を果たす。例示するアーキテクチャは、ブリッジおよびハブに関連した動作とデータ経路との両方を同時に扱うことができ、したがって、ＵＳＢデバイスモードで動作する消費者デバイスと、ＵＳＢホストモードで動作する消費者デバイスとの同時動作が可能になる。一実施形態において、ハブ／ブリッジは、ヘッドユニットと複数の消費者デバイスとの間の同時アクティブＵＳＢデータ接続をサポートし、そのうちの少なくとも１つは、ホストモードであり、その他はデバイスモードである。別の実施形態において、ハブ／ブリッジは、ヘッドユニットと、少なくとも１つのデバイスがホストモードである、埋め込みおよび消費者ＵＳＢデバイスの何らかの組合せとの間の同時アクティブＵＳＢデータ接続をサポートする。完全なシステムの構築にはヘッドユニットのソフトウェア機能が必須であることが理解されるが、その設計は、大幅に異なることがあり、この例は、本発明の機能を利用する１つのやり方を実証する手段としてのみ提供される。
【図１】
2016536727.tif 000003
【図２】
2016536727.tif 000004
【図３】
2016536727.tif 000005
【図４】
2016536727.tif 000006
【図５】
2016536727.tif 000007
【図６】
2016536727.tif 000008
【図７】
2016536727.tif 000009
【図８】
2016536727.tif 000010
【国際調査報告】
2016536727.tif 000011