特開 2023-128348 ＵＳＢデバイス、および、ＵＳＢデバイスにおける制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023128348

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】ＵＳＢデバイス、および、ＵＳＢデバイスにおける制御方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 13/38 20060101AFI20230907BHJP

【ＦＩ】

G06F13/38 310C

G06F13/38 340C

G06F13/38 350

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022032641

(22)【出願日】2022-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(72)【発明者】

【氏名】関塚 伸一

【テーマコード（参考）】

5B077

【Ｆターム（参考）】

5B077DD22

5B077NN02

5B077NN08

(57)【要約】

【課題】ホスト装置とのパケットの送信および受信において、備えられたバッファを効率的に活用したパケットの転送を行うことができるＵＳＢデバイスを提供する。
【解決手段】ＵＳＢデバイス１は、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５を備え、ホスト装置との受信または送信のための受信バッファ４１、送信バッファ４２が使用可能か判断し、使用不可と判断した場合、受信および送信用に使用可能な転送バッファ４３を用いて、ホスト装置との送信または受信のパケット処理を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホスト装置との受信または送信のための主転送バッファが使用可能か判断し、使用不可と判断した場合、受信および送信用に使用可能な副転送バッファを用いて、前記ホスト装置との送信または受信のパケット処理を行う制御手段
を備えたＵＳＢデバイス。

【請求項2】

前記ホスト装置から受信のための第１の主転送バッファと、
前記ホスト装置への送信のための第２の主転送バッファと、
前記ホスト装置との受信および送信に使用可能な２つ以上の副転送バッファと
を備えた請求項１に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記第１の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置から送信されるパケットの処理を行い、
前記第２の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置へ送信するパケットの処理を行う
請求項２に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項4】

前記２つ以上の副転送バッファの各々に、前記ホスト装置から受信、または、前記ホスト装置への送信のための優先順位が設定され、
前記制御手段は、
前記第１の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置から受信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置から送信されるパケットの処理を行い、
前記第２の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置への送信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置へ送信するパケットの処理を行う
請求項２に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項5】

前記制御手段は、
前記ホスト装置との直近の所定時間内のバッファの使用状況またはデータの転送量に基づき、前記受信または送信用に使用可能な副転送バッファの確保・解放を行い、前記ホスト装置との送信または受信のパケット処理を行う
請求項１または２に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項6】

前記制御手段は、
前記ホスト装置からの受信において、いずれのバッファも使用可能でない場合、通信の待機を示すパケットを前記ホスト装置に送信し、前記待機を示すパケットの送信後に、いずれかのバッファが使用可能となると準備完了を示すパケットを前記ホスト装置に送信する
請求項１から５のいずれか１項に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項7】

前記制御手段は、
前記ホスト装置への送信において、いずれのバッファも送信のためのデータがない場合、通信の待機を示すパケットを前記ホスト装置に通知し、前記待機を示すパケットの通知後に、いずれかのバッファに送信のためのデータが蓄えられた場合、通信準備が完了したことを示す準備完了を示すパケットを前記ホスト装置に送信する
請求項１から６のいずれか１項に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項8】

前記制御手段は、バッファの使用が可能かの判断は、判断対象とするバッファに空きがあるか否かにより判断する、請求項１から７のいずれか１項に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項9】

前記制御手段は、バッファの使用が可能かの判断は、判断対象とするバッファの使用可能容量が所定のしきい値より少なくなったか否かにより判断する、請求項１から７のいずれか１項に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項10】

ホスト装置との受信または送信のための主転送バッファが使用可能か判断し、
使用不可と判断した場合、受信および送信用に使用可能な副転送バッファを用いて、前記ホスト装置との送信または受信のパケット処理を行う
ＵＳＢデバイスにおける制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はＵＳＢデバイス、および、ＵＳＢデバイスにおける制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格は、パーソナルコンピュータ等のホスト装置と、ホスト装置の周辺装置とを接続し、データ通信をおこなうために策定されたシリアルバスインタフェース規格である。従来のインタフェース規格にはない簡便な接続性および拡張性などを特徴とし、マウス、キーボード、プリンタ、スキャナ、モデムなど、ホスト装置に対する周辺装置の多くがＵＳＢ規格に対応してきている。ＵＳＢ規格に準拠したデータ通信システムを実現するためには、ＵＳＢデバイスのコントローラ内にバルク転送のために転送バッファを備えることが必要であり、そのようなバッファメモリを備えることによりホスト装置とＵＳＢデバイス間で大容量データ転送を効率的に行うことが可能となる。

【0003】

特許文献１は、２つの受信バッファを備え、１つの受信バッファにデータが格納されると他の受信バッファにデータを格納するＵＳＢデバイスを開示する。特許文献２は、受信バッファおよび送信バッファにおいて複数のＦＩＦＯメモリが設けられたＵＳＢデバイスを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】登録実用新案第３０７２２６４号公報

【特許文献2】特開２００４－１９９４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ホスト装置とのパケットの送受信がともに多いＵＳＢデバイスでは、ホスト装置との受信用、送信用としてバッファを設ける必要が生じ得る。この際、時間的にパケットの送信の方が多い場合、あるいは、パケットの受信の方が多い場合とで、備えられたバッファを効率的に活用したパケットの転送を行うことができない。

【0006】

本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、ＵＳＢデバイス、および、ＵＳＢデバイスにおける制御方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様によれば、ＵＳＢデバイスは、ホスト装置との受信または送信のための主転送バッファが使用可能か判断し、使用不可と判断した場合、受信および送信用に使用可能な副転送バッファを用いて、前記ホスト装置との送信または受信のパケット処理を行う制御手段を備える。

【0008】

また本発明の第２の態様によれば、ＵＳＢデバイスにおける制御方法は、ホスト装置との受信または送信のための主転送バッファが使用可能か判断し、使用不可と判断した場合、受信および送信用に使用可能な副転送バッファを用いて、前記ホスト装置との送信または受信のパケット処理を行う。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、これにより、ホスト装置とのパケットの送信および受信において、備えられたバッファを効率的に活用したパケットの転送を行うことができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態におけるＵＳＢデバイスの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態における転送バッファａ、転送バッファｂの使用状況を管理するためのレジスタの一例を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態における受信バッファ制御部におけるホスト装置からのデータ受信のための処理を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態における送信バッファ制御部におけるホスト装置へのデータ送信のための処理を示すフローチャートである。

【図5】本発明の一実施形態における送信バッファ制御部におけるＤＭＡコントローラとの協働による、ＵＳＢデバイスのメモリからバッファへのデータ転送のための処理を示すフローチャートである。

【図6】本発明の一実施形態におけるＵＳＢデバイスの受信バッファ制御部、送信バッファ制御部を、プロセッサを含むシステムで実現する際のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図7】本発明の一実施形態によるＵＳＢデバイスの最小構成図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態によるＵＳＢデバイスについて図面を参照して説明する。初めに、ＵＳＢデバイスについて簡単に説明する。ＵＳＢデバイスは、ホスト装置と接続されるデバイスであり、ホスト装置は、例えば、パーソナルコンピュータ等のホスト機能を有するＵＢＳ機器である。ホスト装置に接続されるＵＳＢデバイスは、例えば、プリンタ、カメラ、メモリ等の周辺機器であり、ＵＳＢ通信のエンドポイントとなる。

【0012】

ホスト装置とＵＳＢデバイスはＵＳＢインタフェースを介して接続されている。ホスト装置とＵＳＢデバイスは、ＵＳＢインタフェースを介して、パケットの送受信を行う。ホスト装置は、ＵＳＢデバイスとのデータ通信を制御する。例えば、ホスト装置がＵＳＢデバイスに対してデータを送信する際のデータ転送要求や、ホスト装置がＵＳＢデバイスからのデータの受信を求める際のパケット要求を行うことで、ＵＳＢデバイスがデータを受信または送信する。ホスト装置とＵＳＢデバイスはＵＳＢ規格に従ったプロトコルでデータを通信する。

【0013】

図１は一実施形態によるＵＳＢデバイスの構成を示すブロック図である。ＵＳＢデバイス１は、ＵＳＢインタフェース１１、物理層ユニット２、リンク層ユニット３、プロトコル層ユニット４、ＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ５、レジスタ制御部６、及びシステムバス１２を備える。ＵＳＢインタフェース１１は、上記の通り、ホスト装置と接続のために使用され、ホスト装置との間でＵＳＢ通信を行うためのインタフェースとなる。物理層ユニット２は、通信における物理層のプロトコル処理を行う。リンク層ユニット３は、通信におけるリンク層のプロトコル処理を行う。プロトコル層ユニット４は、通信レイヤの他の上位層の処理、および、送受信されるパケットの処理を行う。ＤＭＡコントローラ５は、システムバス１２を介して接続されるメモリと後述するバッファとの間において、直接データ転送を行うためのコントローラである。レジスタ制御部６は、ＵＳＢデバイス１における通信状況やバッファの使用状況等のステータス管理や設定情報等を管理するための各種レジスタを制御する。この物理層ユニット２、リンク層ユニット３、プロトコル層ユニット４、ＤＭＡコントローラ５、及びレジスタ制御部６が、パケット通信を制御する通信制御部となる。

【0014】

プロトコル層ユニット４は、受信バッファ４１、送信バッファ４２、転送バッファ４３、および、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５を備える。受信バッファ４１は、ホスト装置から受信するバケットを一時的に保存するためのバッファである。送信バッファ４２は、ホスト装置へ送信するバケット一時的に保存するためのバッファである。なお、受信バッファ４１は受信用の主転送バッファとして機能し、送信バッファ４２は送信用の主転送バッファとして機能する。

【0015】

転送バッファ４３は、１または複数のバッファから構成され、受信バッファおよび送信バッファとして利用可能に構成される。図１では、転送バッファ４３として、転送バッファａ・４３ａと転送バッファｂ・４３ｂという２つの転送バッファにより構成される例を示している。また、転送バッファａ・４３ａは受信バッファとしての使用が優先されるように設定され、転送バッファｂ・４３ｂは送信バッファとしての使用が優先されるように設定される。なお、転送バッファａ・４３ａと転送バッファｂ・４３ｂは受信用および送信用の副転送バッファとして機能する。なお、今後、単に「転送バッファ４３」と記載した際には、転送バッファａ・４３ａや転送バッファｂ・４３ｂのような１または複数の転送バッファにより構成された受信用および転送用バッファという意味で用いる。

【0016】

受信バッファ制御部４４は、受信バッファ４１に空きがない、あるいは、使用容量が所定のしきい値を超えた（あるいは、使用可能容量が所定のしきい値以下となった）ことにより使用不可であるかを判断する。受信バッファ制御部４４は、受信バッファ４１が使用不可と判断した場合、優先順位の高い転送バッファａ・４３ａが使用可能か判断し、使用可能であれば、転送バッファａ・４３ａを用いたホスト装置からのパケット受信処理を行う。一方、受信バッファ制御部４４は、転送バッファａ・４３ａも使用不可と判断した場合、次の優先順位となる転送バッファｂ・４３ｂが使用可能か判断する。転送バッファｂ・４３ｂが使用可能であれば、受信バッファ制御部４４は、転送バッファｂ・４３ｂを用いたホスト装置からのパケット受信処理を行う。一方、転送バッファｂ・４３ｂも使用不可の場合、受信バッファ制御部４４は、ホスト装置に転送を待機させる待機パケットを送り、いずれかのバッファが使用可能となるのを待つ。いずれかのバッファが使用可能となると、受信バッファ制御部４４は、通信準備が完了したことを示す準備完了パケットをホスト装置に送り、使用可能となったバッファを用いたホスト装置からのパケット受信処理を行う。

【0017】

送信バッファ制御部４５は、ホスト装置からデータ要求を受け、いずれのバッファにも転送するデータがない場合、待機を示すパケットをホスト装置に通知する。また、送信バッファ制御部４５は、待機を示すパケットの通知後に、いずれかのバッファに送信のためのデータが蓄えられた場合、通信準備が完了したことを示す準備完了を示すパケットをホスト装置に送信し、ホスト装置へのデータの転送のための処理を行う。

【0018】

また、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５は、転送および送信に利用可能な転送バッファａ・４３ａ、転送バッファｂ・４３ｂの使用状況に関するレジスタを、各バッファのステータスに応じて更新する。加えて、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５は、バッファを利用したデータ（パケット）の送信、及び、受信に使用するバッファにおいてＦＩＦＯ（First In First OUT）となるようにバッファへのデータの書き込み、出力の順番管理を行う。

【0019】

図２は、転送バッファａ・４３ａ、転送バッファｂ・４３ｂの使用状況を管理するためのレジスタの一例を示す。このレジスタは、プロトコル層ユニット４内に設けられる。図２に示すように、レジスタは、転送バッファａ・４３ａ用のレジスタ２１と、転送バッファｂ・４３ｂ用のレジスタ２２により構成される。レジスタ２１、２２は、転送バッファが使用されていないことを示す“０”、受信用に使用されていることを示す“１”、送信用に使用されていることを示す“２”により、転送バッファａ・４３ａ、転送バッファｂ・４３ｂの使用状況のステータス管理が行われる。

【0020】

例えば、受信バッファ４１がバッファの使用可能容量から使用不可となった場合で、かつ、転送バッファａ・４３ａが使用されていない状態で、受信用に使用する場合、レジスタ２１は値“０”から“１”に更新される。さらに、受信バッファ４１および転送バッファａ・４３ａの使用可能容量から使用不可となった場合で、かつ、転送バッファｂ・４３ｂが使用されてない状態で、転送バッファｂ・４３ｂも受信用に使う場合、例えば、レジスタ２２は値“０”から“１”に更新される。このようなレジスタによる使用状況の管理により、受信バッファ４１および転送バッファａ・４３ａの使用可能容量から使用不可となった状況において、転送バッファｂ・４３ｂが送信用にすでに使用されている場合（レジスタ２２の値“２”となっている場合）、転送バッファｂ・４３ｂは送信用に使えないことが分かるようになる。

【0021】

同様に、送信バッファ４２がバッファの使用可能容量から使用不可となった場合で、かつ、転送バッファｂ・４３ｂが使用されていない状態で、送信用に使用する場合、レジスタ２２は値“０”から“２”に更新される。さらに、送信バッファ４２および転送バッファｂ・４３ｂの使用可能容量から使用不可となった場合で、かつ、転送バッファａ・４３ａが使用されていない状態で、転送バッファa・４３aも送信用に使う場合、レジスタ２１は値“０”から“２”に更新される。なお、このようなレジスタによる使用状況の管理により、例えば、送信バッファ４２および転送バッファｂ・４３ｂの使用可能容量から使用不可となった際に、転送バッファａ・４３ａが受信用に既に使用されている場合（レジスタ２１の値“１”の際）、転送バッファａ・４３ａは送信用に使えないことが分かるようになる。

【0022】

次に、ＵＳＢデバイス１における受信バッファ制御部４４の動作について説明する。図３は、受信バッファ制御部４４におけるホスト装置からのデータ受信のための処理を示すフローチャートである。受信バッファ制御部４４は、ホスト装置からデータ転送要求の受信待ちを行う（Ｓ１０）。受信バッファ制御部４４は、ホスト装置からデータ転送要求の受信を受信すると（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、受信バッファ４１が使用可能かの判断を行う（Ｓ１１）。ここで、受信バッファ４１が使用可能か否かは、受信のために受信バッファ４１に空きがあるか否かにより判断する。

【0023】

受信バッファ４１が使用可能と判断した場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、受信バッファ制御部４４は、受信バッファ４１において受信可能な容量に関する情報を含めて、ホスト装置のデータ転送要求に対する受領パケット（ＡＣＫパケット）を送信するための処理を行う（Ｓ１４）。一方、受信バッファ４１が使用可能でないと判断した場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、受信バッファ制御部４４は、ステップＳ１２に進む。

【0024】

ステップＳ１２に進んだ際、受信バッファ制御部４４は、転送バッファａ・４３aが使用可能かの判断を行う（Ｓ１２）。転送バッファ４３において初めに転送バッファａ・４３aについて使用可能かの判断を行うのは、転送バッファａ・４３aの受信のための使用の優先順位が転送バッファｂ・４３ｂの受信のための使用の優先順位より高く設定されているためである。また、転送バッファａ・４３aが使用可能か否かは、ステップＳ１１と同様の方法により行う。ただし、転送バッファａ・４３aが使用可能か否かの判断では、レジスタ２１の値が“２”になっていない、すなわち、転送バッファａ・４３aが送信用に既に使用されていないことを前提とする。

【0025】

転送バッファａ・４３aが使用可能と判断した場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、受信バッファ制御部４４は、転送バッファａ・４３aにおいて受信可能な容量に関する情報を含めて、ホスト装置のデータ転送要求に対する受領パケット（ＡＣＫパケット）を送信するための処理を行い（Ｓ１４）、ステップＳ１８に進む。一方、転送バッファａ・４３aが使用可能でないと判断した場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、受信バッファ制御部４４は、ステップＳ１３に進む。

【0026】

ステップＳ１３に進んだ際、受信バッファ制御部４４は、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能かの判断を行う（Ｓ１３）。転送バッファ４３において転送バッファａ・４３aの次に転送バッファｂ・４３ｂが使用可能かの判断を行うのは、転送バッファの受信用としての使用の優先順位として、転送バッファａ・４３aの次の優先順位が転送バッファｂ・４３ｂとなっているからである。また、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能か否かは、ステップＳ１１と同様の方法により行う。ただし、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能か否かの判断では、レジスタ２２の値が“２”になっていない、すなわち、転送バッファｂ・４３ｂが送信用に既に使用されていないことを前提とする。

【0027】

転送バッファｂ・４３ｂが使用可能と判断した場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、受信バッファ制御部４４は、転送バッファｂ・４３ｂにおいて受信可能な容量に関する情報を含めて、ホスト装置のデータ転送要求に対する受領パケット（ＡＣＫパケット）を送信するための処理を行い（Ｓ１４）、ステップＳ１８に進む。

【0028】

一方、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能でない判断した場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、受信バッファ制御部４４は、ホスト装置に、ＵＳＢデバイス１へのパケット転送を待機させる待機パケット（ＮＲＤＹパケット）を送信するための処理を行う（Ｓ１５）。受信バッファ制御部４４は、転送用として使用しているバッファのいずれか使用可能となったか判断する（Ｓ１６）。なお、転送用として使用しているバッファのいずれか使用可能となったかの判断は、ステップＳ１１と同様である。転送用として使用しているバッファのいずれかが使用可能となったと判断すると（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、受信バッファ制御部４４は、ＵＳＢデバイス１における受信が可能となった、すなわち、ＵＳＢデバイス１における通信準備が完了したことを示す準備完了パケット（ＥＲＤＹパケット）をホスト装置に送信するための処理を行い（Ｓ１７）、ステップＳ１８に進む。

【0029】

ステップＳ１８において、受信バッファ制御部４４は、ホスト装置から受信するパケットを受信用として利用しているバッファの空き領域に保存する処理を行う。続いて、受信バッファ制御部４４は、ホスト装置から受信するパケットが無くなったかを判断する（Ｓ１９）。受信バッファ制御部４４は、ホスト装置から受信するパケットが無くなった場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０に進み、ホスト装置からの新たなデータ（パケット）の送信要求を待つ。一方、装置から受信するパケットがまだある場合（Ｓ１９：Ｎｏ）、受信バッファ制御部４４は、次のデータの受信のためにステップＳ１１に進む。

【0030】

なお、受信バッファ制御部４４は、受信用として使用しているバッファに蓄積されたデータをＤＭＡコントローラ５と協働してＵＳＢデバイス１のメモリに転送する処理も並行して行う。この処理において、転送バッファｂ・４３ｂを受信用に使用していた際、転送バッファｂ・４３ｂのデータを全てＵＳＢデバイス１のメモリへ転送し終えた場合、受信バッファ制御部４４は、転送バッファｂ・４３ｂの使用状況を示すレジスタ２２の値を“１”（受信として使用）から“０”（不使用）に変更する。また、転送バッファａ・４３ａを受信用に使用していた際、転送バッファa・４３ａのデータも全てＵＳＢデバイス１のメモリへ転送し終えた場合、受信バッファ制御部４４は、転送バッファa・４３aの使用状況を示すレジスタ２１の値を“１”（受信として使用）から“０”（不使用）にさらに変更する。

【0031】

なお、受信バッファ制御部４４は、バッファが使用可能か否かの判断をバッファに空きがあるか否かにより判断する（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３）として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、受信バッファ制御部４４は、バッファの空きが所定のしきい値以下となった場合に空きがないと判断しても良い。この場合、ステップＳ１４での空き容量に関する情報は、空きがないと判断したバッファの残り空き容量と、受信のために追加的に使用する転送バッファがある場合、その転送バッファの空き容量とを加えた容量としてもよく、受信バッファ制御部４４は、その容量に関する情報をＡＣＫパケットとともにホスト装置に送信するための処理を行う。

【0032】

次に、ＵＳＢデバイス１における送信バッファ制御部４５の動作について説明する。図４は、送信バッファ制御部４５におけるホスト装置へのデータ送信のための処理を示すフローチャートである。送信バッファ制御部４５は、ホスト装置からデータ要求を示すＡＣＫパケットを受信したか判断する（Ｓ２０）。なお、ホスト装置からのデータ要求を示すＡＣＫパケットは、送信を求める要求のほかＵＳＢデバイス１がホスト装置に送信したいデータがあるかを問い合わせる要求としても使用され、ホスト装置にＵＳＢデバイス１から送信を受け得るデータ量を示すデータも含む。

【0033】

データ要求を示すＡＣＫパケットを受信した際（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、送信バッファ制御部４５は、送信用として使用しているバッファにデータが蓄積されているか判断する（Ｓ２１）。なお、送信用として使用しているバッファは、送信バッファ４２、および、レジスタ２１，２２において、送信用に使用を示す値“２”を示す転送バッファ４３である。

【0034】

バッファにデータが蓄積されている場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、送信バッファ制御部４５は、送信用として使用しているバッファへ蓄積されたデータについて、バッファからホスト装置への送信がＦＩＦＯとなるように、バッファのデータをパケットとして出力するための処理を行う（Ｓ２６）。

【0035】

バッファにデータが蓄積されていない、すなわち、ＵＳＢデバイス１からホスト装置に送るデータがない場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、送信バッファ制御部４５は、ホスト装置に、ＵＳＢデバイス１からパケット転送を待機させる待機パケット（ＮＲＤＹパケット）を送信するための処理を行う（Ｓ２２）。続いて、送信バッファ制御部４５は、いずれかのバッファにホスト装置への転送のためのデータが蓄積されたかを判断する（Ｓ２３）。

【0036】

いずれかのバッファにホスト装置への転送のためのデータが蓄積された場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、送信バッファ制御部４５は、ＵＳＢデバイス１において送信可能となった、すなわち、ＵＳＢデバイス１における通信準備が完了したことを示す準備完了パケット（ＥＲＤＹパケット）をホスト装置に送信するための処理を行う（Ｓ２４）。なお、送信バッファ制御部４５は、準備完了パケットの送信において、ＵＳＢデバイス１から送信可能なデータの容量を示す情報も併せて送信させるようにする。

【0037】

送信バッファ制御部４５は、準備完了パケットに対する応答としてホスト装置からＡＣＫパケットを受信する（Ｓ２５）。なお、このホスト装置からのＡＣＫパケットには、ホスト装置にてＵＳＢデバイス１から受信可能なデータ量に関する情報も含まれる。

【0038】

ステップＳ２５の後、送信バッファ制御部４５は、送信用として使用しているバッファへ蓄積されたデータに関し、バッファからホスト装置への送信がＦＩＦＯとなるように、バッファのデータをパケットとして出力するための処理を行う（Ｓ２６）。

【0039】

ステップＳ２６の後、送信バッファ制御部４５は、転送バッファｂ・４３ｂおよび／または転送バッファa・４３ａに蓄積されていたデータの転送状況に応じてレジスタ２１，２２の更新処理を行う（S２７）。この処理において、送信バッファ制御部４５は、転送バッファａ・４３aを送信用に使用していた際、転送バッファa・４３ａのデータを全てホスト装置へ送信し終えた場合、転送バッファa・４３aの使用状況を示すレジスタ２１の値を“２”（送信用に使用）から“０”（不使用）に変更する。また、転送バッファｂ・４３ｂを送信用に使用していた際、転送バッファｂ・４３ｂのデータをホスト装置へ送信し終えた場合、送信バッファ制御部４５は、転送バッファｂ・４３ｂの使用状況を示すレジスタ２２の値を“２”（送信用に使用）から“０”（不使用）にさらに変更する。

【0040】

ホスト装置に送信すべきデータが無くなると（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、送信バッファ制御部４５は、ＵＳＢデバイス１からの送信終了に関する処理を行い、次のホスト装置からのデータ要求に備え、ステップＳ２０に戻る。一方、ホスト装置に送信すべきデータがまだある場合（Ｓ２８：Ｎｏ）、送信バッファ制御部４５は、さらにデータをホスト装置に送信するためにステップＳ２５に戻る。

【0041】

次に、ＵＳＢデバイス１における送信バッファ制御部４５のＤＭＡコントローラ５との協働動作について説明する。図５は、送信バッファ制御部４５におけるＤＭＡコントローラ５との協働による、ＵＳＢデバイス１のメモリからバッファへのデータ転送のための処理を示すフローチャートである。送信バッファ制御部４５は、ＵＳＢデバイス１のメモリからバッファへのデータの書き込み要求があるかを判断する（Ｓ３０）。送信バッファ制御部４５は、ＵＳＢデバイス１のメモリからバッファへのデータの書き込み要求があると（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、送信バッファ４２が使用可能かの判断を行う（Ｓ３１）。ここで、送信バッファ４２が使用可能か否かは、送信バッファ４２に空きがあるか否かにより判断する。

【0042】

送信バッファ４２が使用可能と判断した場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、送信バッファ制御部４５は、送信バッファ４２において書込み可能な容量等の情報を含めて、ＤＭＡコントローラ５にデータ転送処理を指示し、バッファへの書き込みを行わせる（Ｓ３４）。一方、送信バッファ４２が使用可能でないと判断した場合（Ｓ３１：Ｎｏ）、送信バッファ制御部４５は、ステップＳ３２に進む。

【0043】

ステップＳ３２に進んだ際、送信バッファ制御部４５は、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能かの判断を行う（Ｓ３２）。転送バッファ４３において初めに転送バッファｂ・４３ｂが使用可能かの判断を行うのは、転送バッファｂ・４３ｂの送信のための使用の優先順位が転送バッファａ・４３aの送信のための使用の優先順位より高く設定されているためである。また、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能か否かは、ステップＳ３１と同様の方法により行う。ただし、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能か否かの判断では、レジスタ２２の値が“１”になっていない、すなわち、転送バッファｂ・４３ｂが受信用に既に使用されていないことを前提とする。

【0044】

送信バッファ制御部４５は、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能と判断した場合（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、受信バッファ制御部４４は、転送バッファｂ・４３ｂにおいて書込み可能な容量等の情報を含めて、ＤＭＡコントローラ５にデータ転送処理を指示し、バッファへの書き込みを行わせる（Ｓ３４）。一方、転送バッファｂ・４３ｂが使用可能でない判断した場合（Ｓ３２：Ｎｏ）、送信バッファ制御部４５は、ステップＳ３３に進む。

【0045】

ステップＳ３３に進んだ際、送信バッファ制御部４５は、転送バッファa・４３ａが使用可能かの判断を行う（Ｓ３３）。転送バッファ４３において転送バッファｂ・４３ｂの次に転送バッファａ・４３aが使用可能かの判断を行うのは、転送バッファの送信用としての使用の優先順位として、転送バッファｂ・４３ｂの次の優先順位が転送バッファａ・４３ａとなっているからである。また、転送バッファａ・４３aが使用可能か否かは、ステップＳ３１と同様の方法により行う。ただし、転送バッファa・４３ａが使用可能か否かの判断では、レジスタ２１の値が“１”になっていない、すなわち、転送バッファa・４３ａが受信用に既に使用されていないことを前提とする。

【0046】

転送バッファａ・４３ａが使用可能と判断した場合（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、受信バッファ制御部４４は、転送バッファa・４３ａにおいて書込み可能な容量等の情報を含めて、ＤＭＡコントローラ５にデータ転送処理を指示し、バッファへの書き込みを行わせる（Ｓ３４）。

【0047】

一方、転送バッファa・４３aが使用可能でない判断した場合（Ｓ３３：Ｎｏ）、送信バッファ制御部４５は、ＤＭＡコントローラ５に対して、ＵＳＢデバイス１のメモリからバッファへのデータ転送を待機させる指示を行う（Ｓ３６）。送信バッファ制御部４５は、送信用として使用しているバッファのいずれか使用可能となるかを判断するためにステップＳ３１に戻る。

【0048】

ステップＳ３４の後、送信バッファ制御部４５は、転送バッファ４３へのデータの書き込み状況に応じて、レジスタ２１，２２の更新を行う（Ｓ３５）。送信バッファ制御部４５は、転送バッファｂ・４３ｂを送信用に使用する際、転送バッファｂ・４３ｂの使用状況を示すレジスタ２２の値を“０”（不使用）から“２”（送信用に使用）に変更する。また、転送バッファａ・４３ａを受信用にさらに使用する際、転送バッファa・４３aの使用状況を示すレジスタ２１の値を“０”（不使用）から“２”（送信用に使用）にさらに変更する。

【0049】

送信バッファ制御部４５は、ＵＳＢデバイス１のメモリからバッファに転送すべきデータが無くなったかを判断する（Ｓ３７）。送信バッファ制御部４５は、ＵＳＢデバイス１のメモリからバッファに転送すべきデータが無くなった場合（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、次のバッファへの書き込み要求があるかを判断するために、ステップＳ３０に進む。ＵＳＢデバイス１のメモリからバッファに転送すべきデータがまだある場合（Ｓ３７：Ｎｏ）、さらにデータの転送を受けるためにステップＳ３１に進む。

【0050】

なお、送信バッファ制御部４５は、バッファが使用可能か否かの判断をバッファに空きがあるか否かにより判断する（Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３）としたが、これに限定されるものではない。例えば、送信バッファ制御部４５は、バッファの空きが所定しきい値以下となった場合に空きがないと判断しても良い。この場合、ステップＳ３４でのバッファへの書き込み可能容量は、空きがないとバッファの残り空き容量と、送信のために追加的に使用する転送バッファがある場合、その転送バッファの空き容量とを加えた容量としてもよい。

【0051】

以上のようにして、受信および送信用に利用可能な転送バッファ４３を備えたＵＳＢデバイス１は、受信データの量、あるいは、送信データの量に応じて、転送バッファを追加または開放しつつ使用することで、バッファの全容量を増減することが可能となる。これにより、ホスト装置に対して、ＮＲＤＹパケット、ＥＲＤＹの送受信回数を減らすことが出来、結果として、ホスト装置とＵＳＢデバイス１の間のデータの速度の向上を図ることができる。

【0052】

なお、転送バッファ４３は、転送バッファa・４３ａと転送バッファa・４３ａの２個の場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。転送バッファ４３は１個の転送バッファによりより構成され、受信用および送信用の優先順位がなく、受信用および受信用に使用可能としても良い。また、転送バッファ４３は、３個以上の転送バッファにより構成されてもよい。この場合、各転送バッファは、受信用および送信用の優先順位が設定されており、かつ、受信用および送信用の優先順位が転送バッファ毎に異なるように設定されることが好ましい。これにより、転送バッファの転送用または受信用の使用の競合を避けることができ、転送用バッファの使用を効率的に行うことができるようになる。

【0053】

なお、転送用バッファが２個以上ある場合、各転送用バッファの受信用、送信用の優先順位を設定しなくても良い。この場合、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５は、空いている転送バッファを順次、受信用または転送用として、確保することになる。

【0054】

また、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５は直近の所定の期間のバッファの使用状況、または、ホスト装置とのデータの転送量を基に、使用可能な転送バッファが残っている場合に、全ての転送バッファあるいは一部の転送バッファを確保（割当て）する処理を行っても良い。なお、全ての転送バッファあるいは一部の転送バッファの確保は、転送バッファ４３の使用状況を管理するためのレジスタの値を不使用“０”から受信用“１”、または、送信用“２”を示すように変更することで行うことができる。また、全ての転送バッファあるいは一部の転送バッファ４３の確保後の開放は、確保した転送バッファ４３に受信用または送信用のデータがないことを確認した後、転送バッファ４３の使用状況を管理するためのレジスタの値を不使用“０”を示すように変更することで行うことができる。所定の期間は、例えば、５秒、１０秒、２０秒等である。転送バッファの確保は、例えば、所定期間における使用中のバッファの使用状況、または、ホスト装置とのデータの転送量と確保すべき転送バッファ数（あるいは、確保すべき転送バッファ容量）との関係を示すテーブルが設けられ、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５はそのテーブルに従って、受信用あるいは送信用に必要な転送バッファ４３を確保する。また、転送バッファ４３の開放も、同様に、前述のテーブルに従い、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５はそのテーブルに従って、確保後に確保不要となった受信用あるいは送信用の転送バッファを開放する。

【0055】

図６は、本開示のＵＳＢデバイス１の受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５を、プロセッサを含むシステムで実現する際のハードウェア構成の一例を示す図である。図６に示されるように、受信バッファ制御部４４、または、送信バッファ制御部４５は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、および、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３等のメモリを含む。さらに、受信バッファ制御部４４、送信バッファ制御部４５は、外部の電子部品、例えば、各バッファや、リンク層ユニット３、ＤＭＡコントローラ５とのデータのやり取りや制御のためのインタフェース２４を含む。

【0056】

ＲＯＭ２２には、受信バッファ制御部４４や送信バッファ制御部４５の機能を実現するためのプログラムコードが記憶される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２によりプログラムコードを読み出し、ＲＡＭ２３の一時記憶領域を利用して演算処理を行うことで、受信バッファ制御部４４や送信バッファ制御部４５の機能を実現する。また、ＲＯＭ２２に記憶させるプログラムコードを書き換えることで、受信バッファ制御部４４や送信バッファ制御部４５の機能の追加・変更も可能となる。

【0057】

以上のように、図１に示す受信バッファ制御部４４や送信バッファ制御部４５は、図６に示される構成よって実現される。ただし、図１の受信バッファ制御部４４や送信バッファ制御部４５が備える機能の実現手段は、以上説明した構成に限定されない。

【0058】

図７は、本発明の一実施形態によるＵＳＢデバイス１の最小構成図を示す図である。ＵＳＢデバイス１は、制御部１０を備える。制御部１０は、ホスト装置との受信または送信のための主転送バッファが使用可能か判断し、使用不可と判断した場合、受信および送信用に使用可能な副転送バッファを用いて、前記ホスト装置との送信または受信のパケット処理を行う。

【符号の説明】

【0059】

１ ＵＳＢデバイス
２ 物理層ユニット
３ リンク層ユニット
４ プロトコル層ユニット
５ ＤＭＡコントローラ
６ レジスタ制御部
１１ ＵＳＢインタフェース
１２ システムバス
４１ 受信バッファ
４２ 送信バッファ
４３ 転送バッファ
４３a 転送バッファa
４３ｂ 転送バッファｂ
４４ 受信バッファ制御部
４５ 送信バッファ制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-05-31

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホスト装置から受信のための第１の主転送バッファと、
前記ホスト装置への送信のための第２の主転送バッファと、
前記ホスト装置との受信および送信に使用可能な２つ以上の副転送バッファであって、前記ホスト装置から受信、または、前記ホスト装置への送信のための優先順位が各々に設定された前記２つ以上の副転送バッファと、
前記第１の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置から受信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置から送信されるパケットの処理を行い、前記第２の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置への送信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置へ送信するパケットの処理を行う制御手段と
を備えた、ＵＳＢデバイス。

【請求項2】

前記制御手段は、
前記ホスト装置との直近の所定時間内のバッファの使用状況またはデータの転送量に基づき、前記受信または送信用に使用可能な副転送バッファの確保・解放を行い、前記ホスト装置との送信または受信のパケット処理を行う
請求項１に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記ホスト装置からの受信において、いずれのバッファも使用可能でない場合、通信の待機を示すパケットを前記ホスト装置に送信し、前記待機を示すパケットの送信後に、いずれかのバッファが使用可能となると準備完了を示すパケットを前記ホスト装置に送信する
請求項１または２に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項4】

前記制御手段は、
前記ホスト装置への送信において、いずれのバッファも送信のためのデータがない場合、通信の待機を示すパケットを前記ホスト装置に通知し、前記待機を示すパケットの通知後に、いずれかのバッファに送信のためのデータが蓄えられた場合、通信準備が完了したことを示す準備完了を示すパケットを前記ホスト装置に送信する
請求項１から３のいずれか１項に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項5】

前記制御手段は、バッファの使用が可能かの判断は、判断対象とするバッファに空きがあるか否かにより判断する、請求項１から４のいずれか１項に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項6】

前記制御手段は、バッファの使用が可能かの判断は、判断対象とするバッファの使用可能容量が所定のしきい値より少なくなったか否かにより判断する、請求項１から５のいずれか１項に記載のＵＳＢデバイス。

【請求項7】

ホスト装置から受信のための第１の主転送バッファと、
前記ホスト装置への送信のための第２の主転送バッファと、
前記ホスト装置との受信および送信に使用可能な２つ以上の副転送バッファと
を備え、前記２つ以上の副転送バッファの各々に、前記ホスト装置から受信、または、前記ホスト装置への送信のための優先順位が設定されたＵＳＢデバイスにおける制御方法であって、
前記第１の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置から受信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置から送信されるパケットの処理を行い、
前記第２の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置への送信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置へ送信するパケットの処理を行う
ＵＳＢデバイスにおける制御方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

本発明の第１の態様によれば、ＵＳＢデバイスは、ホスト装置から受信のための第１の主転送バッファと、前記ホスト装置への送信のための第２の主転送バッファと、前記ホスト装置との受信および送信に使用可能な２つ以上の副転送バッファであって、前記ホスト装置から受信、または、前記ホスト装置への送信のための優先順位が各々に設定された前記２つ以上の副転送バッファと、前記第１の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置から受信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置から送信されるパケットの処理を行い、前記第２の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置への送信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置へ送信するパケットの処理を行う制御手段とを備える。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

また本発明の第２の態様によれば、ＵＳＢデバイスにおける制御方法は、ホスト装置から受信のための第１の主転送バッファと、前記ホスト装置への送信のための第２の主転送バッファと、前記ホスト装置との受信および送信に使用可能な２つ以上の副転送バッファとを備え、前記２つ以上の副転送バッファの各々に、前記ホスト装置から受信、または、前記ホスト装置への送信のための優先順位が設定されたＵＳＢデバイスにおける制御方法であって、前記第１の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置から受信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置から送信されるパケットの処理を行い、前記第２の主転送バッファが使用不可と判断した場合、前記ホスト装置への送信における優先順位に従い前記副転送バッファが使用可能かを順次判断し、使用可能と判断された前記副転送バッファがある場合、該副転送バッファを用いて前記ホスト装置へ送信するパケットの処理を行う。