DE69834401T2

DE69834401T2 - Businterfacesystem und verfahren

Info

Publication number: DE69834401T2
Application number: DE69834401T
Authority: DE
Inventors: H. Ronald San Diego SARTORE; P. Steven Del Mar LARKY
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: AU8173298A; JP4051094B2; CA2293602A1; EP0992000A1; KR100580965B1; WO1999001820A1; JP2002510416A; DE69834401D1; EP0992000A4; JP2007115286A; US6249825B1; CA2293602C; JP4568734B2; EP0992000B1; KR20010020441A; US6493770B1; US6012103A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft generell ein System und ein Verfahren zum Anschließen eines Computersystems an einen Computerbus, insbesondere ein System und ein Verfahren zum Verbinden eines Computersystems mit einem peripheren Standardbus vom Universal Serial Bus-Typ.
Bei einem üblichen Computersystem kann ein Computer mit einem Mikroprozessor an eine Mehrzahl von peripheren Geräten, wie einen Drucker oder ein Modem, über eine oder mehrere elektrische Busse und verschiedene unterschiedliche Kommunikationsporte verbunden sein. Unterschiedliche Peripheriegeräte besitzen Schnittstellen mit verschiedenen Formfaktoren und elektrischen Charakteristika, und diese Kommunikationsporte werden für eine Vielzahl unterschiedlicher Peripheriegeräte benutzt. An einen üblichen Desktop-Computer können zum Beispiel ein Modem, ein Drucker, eine Tastatur und eine Maus angeschlossen sein. Das Modem kann an einen seriellen Port angeschlossen sein, der Drucker kann an einen parallelen Port angeschlossen sein, die Tastatur kann an einen dedizierten Tastaturport angeschlossen sein, und die Maus kann an einen dedizierten Mausport angeschlossen sein. Alle diese Kommunikationsporte können unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen, unterschiedliche Anschlüsse erfordern und jeweils unterschiedliche Kabel besitzen, die von dem Peripheriegerät zu dem Anschluss verlaufen, welcher die Verbindung mit dem Kommunikationsport am Computer herstellt. So können zum Beispiel der serielle Port, der parallele Port, der Tastaturport und der Mausport alle unterschiedliche Eigenschaften, Kabel und unterschiedliche Anschlüsse aufweisen. Das Ergeb nis ist eine große Anzahl unterschiedlicher Schnittstellen und Kabel, die benutzt werden müssen. Hinzu kommt, dass die elektrische Konstruktion dieser Kommunikationsporte üblicherweise erfordert, dass der Computer vor dem Verbinden oder Lösen der Verbindung eines Peripheriegerätes von dem Port abgeschaltet wird, da der Port andernfalls permanent geschädigt werden kann. Dies hat die Konstruktion eines einzelnen, standardisierten Verbindungssystems für periphere Schnittstellen geführt, welches die Notwendigkeit multipler Anschlüsse und Kabel vermindert und die Verbindung und das Lösen der Verbindung eines Peripheriegerätes bei laufendem Computer erlaubt.
Eine neu entwickelte Technologie mit der Bezeichnung Universal Serial Bus (USB) ist ein System, das bezweckt, ein einziges standardisiertes Anschluss-System für Peripheriegeräte zu schaffen. Das USB macht die Aufgabe des Verbindens von Peripheriegeräten mit Computern leichter und zuverlässiger, da es einen standardisierten Anschluss und Formfaktor verwendet, und macht den Betrieb dieser Peripheriegeräte mit dem Computer leichter und zuverlässiger als bei verschiedenen unterschiedlichen Typen von Kommunikationsports. Der Computer, an welchen solche Peripheriegeräte über den USB angeschlossen werden, wird als „Host-Computer" bezeichnet. Das USB ersetzt die multiplen Kabel und Anschlusstypen durch ein einzelnes standardisiertes Anschluss-System. Das USB erlaubt auch das Verbinden und Lösen der Verbindung von USB-kompatiblen Peripheriegeräten bei laufendem Computer, wodurch das übliche Abschalten und Neubooten des Computers zum Zwecke des Anschließens oder Lösens eines Anschlusses eines Peripheriegerätes am Computer eliminiert wird.
Wird ein Peripheriegerät erstmals an den USB und durch einen Standard-USB-Kommunikationsport an den Host-Computer angeschlossen, so wird die Anwesenheit des angeschlossenen Peripheriegerätes erkannt, und es beginnt ein Konfigurationsprozess des USB für das angeschlossene Peri pheriegerät, die als Geräteerkennung (device enumeration) bekannt ist. Der Erkennungsprozess weist dem angeschlossenen Peripheriegerät eine eindeutige USB-Adresse zu, fragt das angeschlossene Peripheriegerät nach seinen Anforderungen und Möglichkeiten ab, schreibt Daten betreffend das angeschlossene Peripheriegerät in das Betriebssystem des Host-Computers und lädt die geeignete Gerätetreiber-Software von einem Speicherplatz in das Betriebssystem des Host-Computers. Während der Abfrage wird eine in dem Peripheriegerät gespeicherte Datentabelle, welche die spezifischen Konfigurations-Informationen des Peripheriegerätes enthält, aus dem Peripheriegerät in den Speicher des Host-Computers ausgelesen. Nach Abschluss des Erkennungsprozesses wird das angeschlossene Peripheriegerät vom Betriebssystem des Host-Computers erkannt und kann durch Anwendungs-Software benutzt werden, die vom Mikroprozessor des Host-Computers ausgeführt wird. Die Zugehörigkeit des Gerätes mit der Gerätetreiber-Software kann danach nicht geändert werden.
Bei einem seriellen Bussystem wie dem USB ist die einzige Möglichkeit zur Zuordnung von Gerätetreiber-Software mit einem Peripheriegerät zu dem Zeitpunkt, wenn das Peripheriegerät mit dem USB-Stecker verbunden wird und der Erkennungsprozess durchgeführt wird. Um also die Konfiguration oder Persönlichkeit eines Peripheriegerätes zu ändern, zum Beispiel neuen Code oder Konfigurations-Informationen in den Speicher des Peripheriegerätes herunterzuladen, muss das Host-Computersystem den Anschlussvorgang oder das Lösen einer Verbindung und dann Wiederherstellen der Verbindung eines Peripheriegerätes erkennen.
Der USB bietet eine Reihe von Vorteilen, wie oben beschrieben, gegenüber herkömmlichen Anschlusstechniken für Peripheriegeräte. Das US-Patent Nr. 5,548,782 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Erkennen und Konfigurieren eines über Kabel angeschlossenen Peripheriegerätes in einem USB-System. Allerdings bietet der USB nicht ein System und ein Verfahren zum leichten Ändern der Konfigurationsdaten für ein Peripheriegerät. Außerdem bietet das USB auch nicht ein Verfahren zum leichten Ändern der zu dem Peripheriegerät gehörenden Gerätetreiber-Software.
Es besteht daher Bedarf für ein System und ein Verfahren als Schnittstelle mit einem Universal-Serial-Bus, welches diese und andere Probleme bekannter Systeme und Verfahren vermeidet, und hierauf zielt die vorliegende Erfindung ab.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung sieht ein Universal-Serial-Bus-Schnittstellensystem und -verfahren vor, bei dem die Konfigurations-Informationen für eine Mehrzahl verschiedener Peripheriegeräte im Host-Computer anstatt in den Peripheriegeräten selbst gespeichert werden können. Hierdurch wird die Flexibilität des Universal-Serial-Bus erhöht, da alle Peripheriegeräte nicht mehr die Konfigurations-Informationen speichern müssen. Zudem können die Konfigurations-Informationen für jedes Peripheriegerät leicht modifiziert werden, um Änderungen an den Peripheriegeräten Rechnung zu tragen oder sich weitere Eigenschaften des Peripheriegerätes zu Nutze zu machen, da sie im File-System des Host-Computers angeordnet sind. Die Konfigurations-Informationen können Konfigurationsdaten, Mikroprozessor-Code zu Ausführung auf der CPU im Peripheriegerät, und logische Konfigurationsdaten enthalten. Die Konfigurations-Informationen können vom Host-Computer in das Peripheriegerät heruntergeladen werden.
Außerdem erlaubt das Universal-Serial-Bus-Schnittstellensystem und -verfahren, dass die dem Peripheriegerät zugehörigen Konfigurations-Informationen elektronisch verändert werden, um sie an Änderungen am Peripheriegerät anzupassen. Anstelle der physikalischen Trennung und Wiederverbindung eines Peripheriegerätes, um es zu rekonfigurieren, kann ein Peripheriegerät elektronisch getrennt und dann wieder mit dem USB verbunden werden (zum Beispiel kann der Trennungs/Verbindungszyklus elektrisch simuliert werden), so dass eine Veränderung der Konfigurations-Informationen für ein bestimmtes Peripheriegerät implementiert werden kann. Einer der vielen Vorteile der elektrischen Simulation des Trennungs- und Wiederverbindungszyklus liegt darin, dass, da das Peripheriegerät physikalisch während der elektrische Simulation mit dem Bus verbunden ist, das Peripheriegerät dielektrische Energie nutzen kann, die durch den Bus zur Verfügung gestellt wird, um das Peripheriegerät zu betreiben. Wird ein Peripheriegerät physikalisch getrennt, wie bei einem herkömmlichen USB-System, so würde das Peripheriegerät seine eigene Stromquelle benötigen. Das Computersystem kann daher ohne menschliches Eingreifen ein an den USB angeschlossenes Peripheriegerät rekonfigurieren.
Außerdem kann das Universal-Serial-Bus-Schnittstellensystem und -verfahren ein einzelner Halbleiter-Chip sein, der in eine Mehrzahl von Peripheriegeräten, hergestellt von einer Mehrzahl von Herstellern, inkorporiert sein kann. Der Chip kann anfänglich eine generische Konfiguration aufweisen (zum Beispiel nicht spezifisch für ein bestimmtes Peripheriegerät). Dann können die geeigneten Konfigurations-Informationen für ein bestimmtes Peripheriegerät und einen Hersteller auf den Chip heruntergeladen werden, es erfolgt eine elektronische Simulation der Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes, das Peripheriegerät wird als ein neues, für den Hersteller spezifisches Peripheriegerät erkannt, und die geeignete Gerätetreiber-Software wird in den Speicher des Host-Computers geladen.
Erfindungsgemäß ist ein System und Verfahren zum Rekonfigurieren eines Peripheriegerätes, das über einen Computer-Bus und -Port mit einem Host-Computer verbunden ist, vorgesehen, wobei ein Host-Computer ein an den Port angeschlossenes Peripheriegerät erkennt, wobei das Peripheriege rät eine erste Konfiguration aufweist. Ein zweiter Satz Konfigurations-Informationen kann von dem Host-Computer in das Peripheriegerät über den Computer-Bus heruntergeladen werden, und die Konfiguration des Peripheriegerätes wird von der ersten Konfiguration elektronisch zurückgesetzt auf eine zweite Konfiguration, die auf dem zweiten Satz Konfigurations-Informationen basiert; dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Zurücksetzen folgende Schritte umfasst: das elektronische Trennen des Peripheriegerätes von dem Computer-Bus und -Port ohne physikalische Trennung des Peripheriegerätes von dem Computer-Bus und -Port, und das elektrische Wiederverbinden des Peripheriegerätes mit dem Computer-Bus und -Port ohne physikalisches Wiederverbinden des Peripheriegerätes mit dem Computer-Bus.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält eine periphere Schnittstelleneinrichtung für einen Computer-Peripherie-Bus und -Port: Mittel zum physikalischen Verbinden eines Peripheriegerätes mit einem Computersystem durch den Computer-Peripherie-Bus und -Port, wobei das Peripheriegerät eine erste Konfiguration aufweist, Mittel zum Empfangen eines zweiten Satzes Konfigurations-Informationen von einem Computersystem über den Computer-Peripherie-Bus und -Port, sowie Mittel zum elektronischen Simulieren einer physikalischen Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes zum Rekonfigurieren des Peripheriegerätes auf eine zweite Konfiguration, die auf dem zweiten Satz Konfigurations-Informationen basiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das ein bekanntes Universal-Serial-Bussystem in einem Computersystem illustriert;
2 ist ein Diagramm, das ein erfindungsgemäßes Universal-Serial-Bussystem erläutert;
3 ist ein Diagramm, das eine bekannte Universal-Serial-Bus-Schnittstellenschaltung illustriert;
4 ist ein Diagramm, das eine erfindungsgemäße Universal-Serial-Bus-Schnittstellenschaltung illustriert;
5 ist ein Diagramm, das ein Peripheriegerät mit einer ersten Konfiguration illustriert, das über einen USB-Port mit einem Computersystem verbunden und erfindungsgemäß konfiguriert ist;
6 ist ein Diagramm, das ein Peripheriegerät zeigt, das erfindungsgemäß mit einer zweiten Konfiguration konfiguriert ist;
7 ist ein Diagramm, das ein Peripheriegerät illustriert, das erfindungsgemäß mit einer dritten Konfiguration rekonfiguriert wird; und
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verändern der Konfigurationsdaten für ein Peripheriegerät illustriert, das erfindungsgemäß mit einem Universal-Serial-Bus verbunden ist.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei einem Universal-Serial-Bus-Schnittstellensystem und -verfahren. In diesem Zusammenhang wird die Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass das erfindungsgemäße System und Verfahren weitergehende Anwendungsmöglichkeiten, wie etwa bei unterschiedlichen Computer-Busses und standardisierten Schnittstellen besitzt.
1 ist ein Diagramm, das eine standardisierte Bus-Schnittstelle illustriert, wie ein bekanntes Computersystem 20, das ein Host-Computersystem 22 und ein Peripheriegerät 24 enthalten kann. Das Peripheriegerät ist an den Host-Computer über einen Universal-Serial-Bus (USB) 26 angeschlossen. Der Host-Computer kann einen Zentralprozessor (CPU) 28 beinhalten, der an eine USB-Schnittstellenschaltung (I/F) 30 angeschlossen ist, und der USB-Standard bietet eine universelle elektrische und physikalische Schnittstelle für die Peripheriegeräte über den Bus 26. Die CPU führt Anwendungs-Software-Code aus, der in Speicher 31 vorhanden ist, und kommuniziert Daten an und von dem Peripheriegerät durch die USB-Schnittstelle und den USB 26. Der Host-Computer kann auch ein Betriebssystem 32 beinhalten, welches eine Gerätetreiber-Software 33 beinhalten kann. Das Peripheriegerät 24 kann eine USB-Schnittstellenschaltung 34, eine CPU 36 und nicht flüchtigen Speicher 38 beinhalten, welcher Konfigurationsdaten speichern kann, die die Eigenschaften des Peripheriegerätes beschreiben. Der nicht flüchtige Speicher kann ein Read-Only-Memory (ROM) oder ein löschbares, programmierbares Read-Only-Memory (EPROM) sein.
Wird das Peripheriegerät erstmals mit dem USB verbunden, so wird ein Erkennungsprozess durchgeführt, bei dem der Host-Computer die Eigenschaften des Peripheriegerätes durch Empfang der Konfigurationsdaten aus dem Speicher 38 innerhalb des Peripheriegerätes feststellt und den USB entsprechend den Eigenschaften des Peripheriegerätes konfiguriert. Wie gezeigt, sind die Konfigurationsdaten über die Eigenschaften des Peripheriegerätes in einem bekannten USB-System in einem nicht flüchtigen Speicher 38 am Peripheriegerät gespeichert. Die Daten über die Eigenschaften des Peripheriegerätes werden werksseitig in den nicht flüchtigen Speicher programmiert, und die Eigenschaften des Peripheriegerätes können nicht leicht ver ändert werden. Außerdem speichert der Speicher im Peripheriegerät sämtliche Konfigurationsdaten über das Peripheriegerät, welches eine große Menge an Speicher in dem Peripheriegerät erfordern kann.
Sobald der Erkennungsprozess fertig gestellt ist, kann die CPU des Host-Computers eine geeignete Gerätetreiber-Software 33 für das Peripheriegerät laden, und die von dieser CPU ausgeführten Software-Anwendungen des Host-Computers können über den USB mit dem Peripheriegerät kommunizieren. Wenn das erste Peripheriegerät getrennt und an den USB ein anderes Peripheriegerät angeschlossen wird, so kann der Erkennungsprozess für das neue Peripheriegerät durchgeführt und eine andere Gerätetreiber-Software geladen werden. Die Konfiguration des Peripheriegerätes kann nicht leicht verändert werden. Nunmehr wird ein erfindungsgemäßes Universal-Serial-Bus-System und -verfahren beschrieben.
2 ist ein Diagramm, das ein Computersystem 50 illustriert, das ein erfindungsgemäßes Universal-Serial-Bus-System aufweisen kann. Das Computersystem kann einen Host-Computer 52 beinhalten, der über einen Universal-Serial-Bus (USB) 60 mit einem Peripheriegerät 54 verbunden ist. Der Host-Computer kann eine CPU 62, einen Speicher 64, ein Betriebssystem 65 und eine USB-Schnittstellenschaltung 66 beinhalten. Ein oder mehr Peripheriegeräte-Treiber, wie ein erster Peripheriegeräte-Treiber 68, können im Betriebssystem 65 gespeichert sein. Jeder Gerätetreiber enthält Informationen über die ordnungsgemäße Konfiguration des USB für eine bestimmte Klasse von Peripheriegeräten. Das Betriebssystem innerhalb des Host-Computers kann auch eine Mehrzahl verschiedener Konfigurationsdatensätze 70 enthalten, welche Konfigurationsdaten für ein bestimmtes Peripheriegerät (einschließlich der Information darüber, welcher Gerätetreiber zu verwenden ist), Mikroprozessor-Code zur Ausführung durch eine im Peripheriegerät enthaltene CPU, oder Logik-Konfigurationsdaten zur Konfigurierung von Logik-Schaltungen im Peripheriegerät enthalten. Die vorliegende Erfin dung ermöglicht es vorteilhafter weise, dass diese Konfigurationsdatensätze leicht aktualisiert oder verändert werden können, da sie sich im Host-Computer und nicht in einem nicht flüchtigen Speicher im Peripheriegerät befinden.
Das Peripheriegerät 54 kann ein USB-Schnittstellensystem 71 und eine CPU 72 enthalten. Das USB-Schnittstellensystem kann einen veränderlichen Speicher 74 wie ein Random-Access-Memory (RAM) oder ein flash-elektrisch löschbares, programmierbares Read-Only-Memory (Flash EPROM) sowie eine USB-Schnittstellenschaltung 76 enthalten. Der Speicher 74 kann zunächst einen Identifizierungs-Code enthalten, der anzeigt, welcher Konfigurationsdatensatz auf das Peripheriegerät heruntergeladen werden soll. Das USB-Schnittstellensystem 71 kann ein Halbleiter-Chip sein, der die USB-Schnittstellenschaltung sowie den Speicher enthalten kann, der dem Peripheriegerät hinzugefügt werden kann. Die erfindungsgemäße USB-Schnittstellenschaltung ist so ausgelegt, dass sie den Standard-Spezifikationen von USB entspricht, sowie Kommunikations-Protokollen, elektrischen Spezifikationen und dem USB-Formfaktor, und kann, wie nachstehend beschrieben, erlauben, dass das Peripheriegerät getrennt und mit dem USB verbunden wird, ohne physikalische Trennung oder Verbindung des Peripheriegerätes.
Die verschiedenen Konfigurationsdatensätze sind im Host-Computer gespeichert, so dass sie leicht aktualisiert oder verändert werden können, und dann können die an den Host-Computer angeschlossenen Peripheriegeräte mittels des erfindungsgemäßen elektronischen Trennungs- und Wiederverbindungs-Verfahrens dynamisch mit den aktualisierten Konfigurationsdatensätzen rekonfiguriert werden, ohne dass es notwendig ist, die Peripheriegeräte physikalisch zu trennen und wieder zu verbinden.
Im Betrieb, während der initialen, werksseitigen Konfiguration des Peripheriegerätes mit dem erfindungsgemäßen USB-Schnittstellensystem, kann der Speicher einen Identifikations-Code speichern, der die geeigneten, zu ladenden Konfigurationsdaten anzeigt. Wenn damit das Peripheriegerät zuerst an den USB angeschlossen wird, so können die Konfigurationsdaten 70, die jedweden Mikroprozessor-Code anwendbar für das Peripheriegerät und die geeigneten Konfigurationsdaten für das Peripheriegerät beinhalten, über den USB in den Speicher 74 des Peripheriegerätes 54 heruntergeladen werden, wie durch den gestrichelten Pfeil 78 gezeigt. Die elektrische Simulation der Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes vom USB, wie nachstehend beschrieben, kann initiiert werden, und ein neuer Erkennungsprozess kann stattfinden. Während des neuen Erkennungsprozesses können die neu heruntergeladenen Konfigurations-Informationen verwendet werden, den USB für das Peripheriegerät zu rekonfigurieren, und der Host-Computer kann die geeignete Gerätetreiber-Software 68 für das Peripheriegerät auf der Grundlage der Konfigurationsdaten auswählen und den Gerätetreiber in Speicher 64 laden, wie durch Pfeil 80 dargestellt. Zum Beispiel können eine Mehrzahl verschiedener Peripheriegeräte, die von verschiedenen Firmen hergestellt wurde, jeweils ein erfindungsgemäßes USB-Schnittstellensystem enthalten. Das USB-Schnittstellensystem ist für alle Peripheriegeräte identisch (weist zum Beispiel eine USB-Schnittstellenschaltung und einen Speicher auf) mit der Ausnahme, dass jeder Speicher einen Identifizierungs-Code enthalten kann, der zum Beispiel für einen bestimmten Hersteller eindeutig ist. Wird eines der Peripheriegeräte an den USB und den Host-Computer angeschlossen, so werden die zutreffenden Konfigurationsdaten für das Peripheriegerät auf der Basis des Identifizierungs-Code über den USB in den Speicher des Peripheriegerätes heruntergeladen, und die geeignete Gerätetreiber-Software wird in den Speicher des Host-Computers geladen. Damit können eine Mehrzahl verschiedener Peripheriegeräte dieselbe USB-Schnittstellensystem-Hardware enthalten, da die Konfigurations-Informationen im Betriebssystem des Host-Computers angeordnet sind.
Nachstehend wird eine bekannte USB-Schnittstellenschaltung und die erfindungsgemäße Universal-Serial-Bus-Schnittstellenschaltung beschrieben, die die elektronische Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes erlaubt.
3 ist ein Diagramm, das eine bekannte Host-Computer-Universal-Serial-Bus-Schnittstellenschaltung 100 und eine USB-Schnittstellenschaltung 101 eines Peripheriegerätes illustriert. Die Host-Computer-USB-Schnittstelle 100 kann zwei USB-Datenleitungen 102, 103 umfassen, die mit D+ und D– bezeichnet werden können, welche beide über einen Widerstand 112 bzw. 113 auf Masse geschaltet sind. Die USB-Schnittstelle 101 des Peripheriegerätes kann einen Pufferverstärker 104 umfassen, der einen ersten normalen Ausgang des Puffers (D+) 106 und einen zweiten invertierten Ausgang des Puffers (D–) 108 besitzt. Der D+ Ausgang des Puffers kann an eine Versorgungsspannung angeschlossen sein, welche zum Beispiel 3,3 Volt betragen kann, über einen Widerstand 110 von 1,5 kΩ. Im Betrieb erkennt der Host-Computer den Anschluss eines Peripheriegerätes durch Überwachen der Spannungspegel einer der beiden USB-Datenleitungen. Insbesondere ist im Computer-Host die D+ Datenleitung mit einem Widerstand 112 von 15 kΩ auf Masse terminiert. Ist daher die D+ Leitung nicht mit einem Peripheriegerät verbunden, so beträgt die gemessene Spannung der D+ Leitung ungefähr null Volt, und der Host-Computer stellt fest, dass an den USB-Port kein Peripheriegerät angeschlossen ist. Ist ein Peripheriegerät an den USB-Port angeschlossen, so addiert der 1,5 kΩ-Widerstand 110, der an eine Versorgungsspannung der USB-Schnittstelle 101 des Peripheriegerätes angeschlossen ist, eine Spannung zur D+ Leitung, und die D+ Leitung am Host-Computer wird auf einen Wert oberhalb von 3 Volt angehoben, was vom Host-Computer als Anschluss eines Peripheriegerätes erkannt wird, und der Host-Computer startet den Erkennungsprozess. Nachstehend wird die erfindungsgemäße USB-Schnittstellenschaltung beschrieben.
4 ist ein Diagramm, das eine erfindungsgemäße USB-Schnittstellenschaltung für ein Peripheriegerät illustriert, welches es erlaubt, dass das Peripheriegerät elektronisch getrennt und/oder wieder verbunden wird mit dem USB ohne eine physikalische Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes vom USB (zum Beispiel die elektrische Simulation eines Trennungs/Verbindungszyklus). Wie bei bekannten USB-Schnittstellen kann die USB-Schnittstellenschaltung 100 des Host-Computers zwei USB-Datenleitungen 102, 103 enthalten, welche wie gezeigt als D+ und D– gezeigt werden. Wie oben beschrieben, ist jede Datenleitung über einen Widerstand auf Masse geschaltet, und ein 15 kΩ-Widerstand 112 verbindet die D+ Datenleitung mit Masse. Nachstehend wird eine erfindungsgemäße USB-Schnittstellenschaltung 120 eines Peripheriegerätes beschrieben.
Die periphere USB-Schnittstellenschaltung 120 kann einen Pufferverstärker 120, einen ersten Pufferausgang 124, bezeichnet als D+, sowie einen als D– bezeichneten zweiten Pufferausgang 126 umfassen. Erfindungsgemäß kann die D+ Datenleitung mit einer Versorgungsspannung verbunden sein, welche 3,3 Volt betragen kann, über einen 1,5 kΩ-Widerstand 128 und einen elektrischen Schalter 130, welcher ein Halbleiter-Schalter wie etwa ein Feldeffekt-Transistor (FET) sein kann. Der elektrische Schalter kann eine Steuerleitung 132 aufweisen, welche die Betätigung des elektrischen Schalters steuert. Der elektrische Schalter wird normalerweise durch das Peripheriegerät gesteuert, jedoch kann der Host-Computer Konfigurationsdaten herunterladen, die einen Befehl beinhalten, der dem Peripheriegerät befiehlt, den elektrischen Schalter zu betätigen. Damit können sowohl das Peripheriegerät selbst als auch der Host-Computer den elektrischen Schalter steuern. Wie oben beschrieben, wenn kein Peripheriegerät physikalisch mit dem USB verbunden ist, liest der Host-Computer null Volt an der D+ Datenleitung.
Wenn an den USB ein Peripheriegerät angeschlossen ist, so erlaubt der elektrische Schalter die Trennung und anschließende Wiederverbindung des Peripheriegerätes mit dem USB ohne eine physikalische Trennung des Peripheriegerätes vom USB. Insbesondere, wenn das Peripheriegerät physikalisch an den USB angeschlossen, jedoch der elektrische Schalter offen ist, ist die D+ Datenleitung nicht mehr mit der Versorgungsspannung verbunden, und der Host-Computer stellt fest, dass das Peripheriegerät getrennt wurde, obgleich das Peripheriegerät noch immer physikalisch mit dem USB verbunden ist. Dementsprechend, wenn der elektrische Schalter wieder geschlossen wird, wird die D+ Datenleitung wieder mit der Versorgungsspannung verbunden, und der Host-Computer erkennt, dass das Peripheriegerät wieder mit dem USB verbunden wurde. Damit kann die physikalische Trennung und/oder Verbindung des Peripheriegerätes ohne eine tatsächliche physikalische Trennung und/oder Verbindung des Peripheriegerätes durchgeführt werden. Diese elektronische Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes, wie oben beschrieben, in Kombination mit der Speicherung der Konfigurationsdatensätze auf dem Host-Computer erlaubt eine leichte Änderung der Konfiguration des Peripheriegerätes ohne Erfordernis der physikalischen Trennung und Wiederverbindung eines Peripheriegerätes. Nachstehend wird ein Beispiel für ein System zum Verbinden einer Mehrzahl verschiedener Peripheriegeräte mit einem Computersystem beschrieben, die jeweils ein erfindungsgemäßes USB-Schnittstellensystem enthalten.
5, 6 und 7 sind Diagramme, die drei verschiedene Peripheriegeräte von verschiedenen Herstellern illustrieren, die zum Beispiel mit einem erfindungsgemäßen Host-Computer verbunden werden. In jeder der Figuren kann ein Computersystem 140 einen Host-Computer 142, eine Mehrzahl von Peripheriegeräten, wie etwa Peripheriegerät „A" 144 (wie in 5 gezeigt), Peripheriegerät „B" 146 (wie in 6 gezeigt), Peripheriegerät „C" 148 (wie in 7 gezeigt) und einen USB-Bus 149. Der Host-Computer 142 kann eine CPU 150, einen Speicher 152, ein Betriebssystem 154 und eine USB-Schnittstellenschaltung 156 umfassen. Das Betriebssystem in diesem Beispiel kann eine Mehrzahl von Software-Gerätetreibern, wie Gerätetreiber „A" 158, Gerätetreiber „B" 160 und Gerätetreiber „C" 162 sowie eine Mehrzahl von Konfigurationsdatensätzen, wie Eigenschaften Gerät „A" 164, Eigenschaften Gerät „B" 166 und Eigenschaften Gerät „C" 168 umfassen.
Alle Peripheriegeräte 144, 146, 148 können ein universelles USB-Schnittstellensystem 170 beinhalten, das eine USB-Schnittstellenschaltung 172, wie in 4 gezeigt, und einen beschreibbaren Speicher 174 enthalten kann. Alle Peripheriegeräte können auch eine CPU 176 und einen nicht flüchtigen Speicher 178 enthalten. Der nicht flüchtige Speicher kann eine eindeutige Hersteller-Signatur oder einen Identifikator speichern, der die geeigneten Konfigurationsdaten identifiziert, die in das Peripheriegerät herunterzuladen sind. Nachstehend wird die Verbindung aller dieser Peripheriegeräte an das Computer-System beschrieben.
Wie in 5 gezeigt, kann das Peripheriegerät „A" 144 eine eindeutige Hersteller-Signatur in dem nicht flüchtigen Speicher 178 enthalten. Wird das Peripheriegerät an das Computersystem angeschlossen, so beginnt der Erkennungsprozess, in welchem das USB-Schnittstellensystem 170 vom USB als generisches Gerät erkannt und die eindeutige Hersteller-Signatur von dem nicht flüchtigen Speicher durch die CPU 150 über den USB 149 ausgelesen wird. Die eindeutige Signatur identifiziert die Eigenschaften 164 des Gerätes „A" als geeignete Konfigurationsdaten, und diese Konfigurationsdaten können über den USB 149 in den Speicher 174 des Peripheriegerätes heruntergeladen werden, wie durch den gestrichelten Pfeil 180 dargestellt. Dann erfolgt die elektrische Simulation der Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes, wie oben beschrieben, welches eine Neuerkennung des Peripheriegerätes in Gang setzt. Während der Neuerkennung wird der Gerätetreiber „A" 158, welcher durch die Eigenschaften für Gerät „A" 164 als der geeignete Gerätetreiber identifiziert ist, von dem Betriebssystem in den Speicher geladen, wie durch Pfeil 182 gezeigt, derart, dass das Peripheriegerät nun als Peripheriegerät mit Eigenschaften entsprechend Gerät „A" erkannt ist. Es kann somit ein USB-Schnittstellensystem mit generischer Hardware in ein Peripheriegerät inkorporiert werden, und die besonderen Eigenschaften für das jeweilige Peripheriegerät können später vom Host-Computer in das Peripheriegerät heruntergeladen werden. Entsprechend, wie in 6 und 7 gezeigt, können die Peripheriegeräte 146, 148 das generische USB-Schnittstellensystem und eine eindeutige Hersteller-Signatur im nicht flüchtigen Speicher beinhalten und können erfindungsgemäß neu erkannt werden, so dass die geeigneten Geräteeigenschaften vom Host-Computer über den USB in den Speicher des Peripheriegerätes heruntergeladen und der geeignete Gerätetreiber vom Host-Computer ausgewählt werden kann. Damit können die Eigenschaften vom Gerät „B" 166 in das (in 6 gezeigte) Peripheriegerät „B" 146 heruntergeladen werden, wie in 6 durch den gestrichelten Pfeil 184 gezeigt, und der Host-Computer kann den Gerätetreiber „B" 160 verwenden, wie durch Pfeil 186 in 6 gezeigt. In das Peripheriegerät „C" 148 (in 7 gezeigt) können die Gerät-„C"-Eigenschaften 186 in den Speicher heruntergeladen werden, wie durch den gestrichelten Pfeil 188 in 7 gezeigt, und der Host-Computer kann Gerätetreiber „C" 162 benutzen, wie durch Pfeil 190 in 7 dargestellt. Damit kann ein generisches USB-Schnittstellensystem in eine Mehrzahl verschiedener Peripheriegeräte inkorporiert werden, die geeigneten Konfigurationsdaten können in das Peripheriegerät heruntergeladen werden, und die Wiedererkennung erkennt das Peripheriegerät als herstellerspezifisches Gerät. Die Wiedererkennung des generischen Peripheriegerätes stellt sicher, dass der Host-Computer alle Gerätetreiber-Informationen über die generischen Verbindungen verwirft und die herstellerspezifische Gerätetreiber-Software lädt.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 200 zum Rekonfigurieren oder Wiedererkennen eines Peripheriegerätes illustriert, das mit einem erfindungsgemäßen USB verbunden ist. Wird ein Peripheriegerät erstmals an den USB angeschlossen, so kann das Peripheriegerät in ein generisches Gerät in Schritt 202 konfiguriert werden, so dass eine bestimmte Konfigurati on des Peripheriegerätes in das Peripheriegerät in Schritt 204 heruntergeladen werden kann. Als nächstes, um den Host-Computer zu veranlassen, das Peripheriegerät zu rekonfigurieren, erfolgt die elektronische Trennung und Wiederverbindung des Gerätes, wie oben beschrieben, in Schritt 206. Obwohl die elektronische Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes mit dem USB durch das Peripheriegerät initiiert werden kann, kann sie gleichfalls durch den Host-Computer, wie oben beschrieben, initiiert werden. Nach der elektronischen Wiederverbindung des Peripheriegerätes erkennt der Host-Computer (Schritt 208) das Peripheriegerät erneut, so dass das Peripheriegerät eine Konfiguration besitzt, die auf den heruntergeladenen Konfigurationsdaten, die im Schritt 204 transferiert wurden, basiert. Das Peripheriegerät kann dann mit dieser Konfiguration benutzt werden, sobald der geeignete Gerätetreiber vom Host-Computer ausgewählt wurde. Als nächstes kann der Benutzer des Peripheriegerätes zu einem späteren Zeitpunkt, in Schritt 210, eine Rekonfigurierung des Peripheriegerätes mit neuen Konfigurationsdaten wünschen, und das Verfahren kann zurückspringen zu Schritt 204, so dass die neuen Konfigurationsdaten für das Peripheriegerät in das Peripheriegerät vom Host-Computer heruntergeladen werden können, das Peripheriegerät elektronisch getrennt und wieder mit dem USB verbunden und das Peripheriegerät neu erkannt werden kann, um mit den neuen Konfigurationsdaten zu arbeiten. Dieses Verfahren kann auch verwendet werden, um den USB für eine Mehrzahl von Peripheriegeräten mit verschiedenen Konfigurationsdaten zu rekonfigurieren, die über einen „soft loadable node" mit dem USB verbunden sind, wie in 5 gezeigt.
Das erfindungsgemäße Universal-Serial-Bus-Schnittstellensystem bietet mehrere Vorteile. Das System bietet eine leichte Technik zur Zuordnung neuer Gerätetreiber-Software mit einem Peripheriegerät, bekannt als Neuerkennung. Ein Peripheriegerät kann getrennt und mit dem USB wieder verbunden werden, ohne physikalische Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes, um eine Neuerkennung durchzuführen. Zudem, da das Peripheriegerät nicht physikalisch vom Host-Computer getrennt wird, kann das Peripheriegerät die über den USB zur Verfügung gestellte Stromversorgung verwenden, um die Konfigurationsdaten aufrecht zu erhalten, wenn diese in einem flüchtigen Speicher vorliegen, und um Tasks während der simulierten Trennung durchzuführen. Die Eigenschaften der Peripheriegeräte, die in einem oder mehreren Konfigurationsdatensätzen enthalten sind, können im Host-Computer gespeichert sein, so dass Konfigurations-Informationen leicht verändert werden können. Die Kombination der im Host-Computer gespeicherten Konfigurationsdatensätze und der elektronischen Trennung und Wiederverbindung des Peripheriegerätes erlaubt die rasche Änderung der Eigenschaften eines Peripheriegerätes ohne physikalische Trennung des Peripheriegerätes. Zudem kann die Konfiguration eines jeden mit dem USB verbundenen Peripheriegerätes mehrfach modifiziert oder geändert werden. Das System erlaubt auch die Inkorporierung eines generischen USB-Schnittstellensystems in eine Mehrzahl von Peripheriegeräten und dann die Konfigurierung jedes Peripheriegerätes mit herstellerspezifischen Konfigurationsdaten.
Während das Vorstehende unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, versteht sich für den Fachmann, dass Änderungen an dieser Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang abzuweichen, welcher in den anliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims

System (50) zum Rekonfigurieren einer peripheren Vorrichtung (54) mit einer ersten Konfiguration, die über einen Computer-Bus (60) und einen Port mit dem Host-Computer (52) verbunden ist, wobei das System (50) folgendes umfasst: Download-Mittel, die dazu konfiguriert sind, einen zweiten Satz Konfigurationsdaten vom Host-Computer über den Computer-Bus (60) in die periphere Vorrichtung downzuloaden, sowie Reset-Mittel (120), die dazu konfiguriert sind, die Konfiguration der peripheren Vorrichtung (54) von der ersten Konfiguration auf eine zweite Konfiguration zurückzusetzen, die auf dem zweiten Satz von Konfigurationsdaten basiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Reset-Mittel (120) dazu konfiguriert sind, eine physikalische Trennung und Wiederverbindung der peripheren Vorrichtung (54) elektronisch zu simulieren, derart, dass die Konfiguration der peripheren Vorrichtung (54) von der ersten Konfiguration in die zweite Konfiguration zurückgesetzt wird.
System (50) nach Anspruch 1, wobei die erste Konfiguration eine generische, der peripheren Vorrichtung (54) zugeordnete Konfiguration ist und die zweite Konfiguration eine eindeutige Hersteller-Konfiguration umfasst.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Download-Mittel folgendes umfassen: Mittel (150), die zum Lesen eines Identifikations-Codes von der peripheren Vorrichtung (54) konfiguriert sind, sowie Mittel, die zum Selektieren der Daten der zweiten Konfiguration auf der Grundlage des Identifikations-Codes konfiguriert sind.
System nach Anspruch 3, wobei die Download-Mittel eine Schaltung umfassen, die dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage der Daten der zweiten Konfiguration einen Gerätetreiber (158, 160, 162) zu selektieren.
System (50) nach Anspruch 1, wobei die Reset-Mittel (120) folgendes umfassen: eine erste Simulationsschaltung, die dazu konfiguriert ist, das Trennen der peripheren Vorrichtung (54) von dem Computer-Bus (60) und Port ohne physikalische Trennung der peripheren Vorrichtung (54) von dem Computer-Bus (60) und Port elektronisch zu simulieren, sowie eine zweite Simulationsschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Wiederverbindung der peripheren Vorrichtung (54) mit dem Computer-Bus (60) und Port ohne physikalische Wiederverbindung der peripheren Vorrichtung (54) mit dem Computer-Bus (60) und Port elektronisch zu simulieren.
System nach Anspruch 5, wobei die ersten und zweiten Simulationsschaltungen einen elektrischen Schalter (130) umfassen.
System (50) nach Anspruch 6, wobei der elektrische Schalter (130) einen Festkörper-Transistor umfasst.
System (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Computer-Bus (60) und der Port einen Universal Serial Bus (60) und Port umfassen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Download-Mittel weiterhin eine Kommunikationsschaltung umfassen, die dazu konfiguriert ist, die Daten der zweiten Konfiguration über einen Universal Serial Bus (60) und Port an die periphere Vorrichtung (54) zu übertragen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Satz von Konfigurationsdaten Konfigurationsdaten und ausführbaren Code umfasst.
System (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Satz Konfigurationsdaten weiterhin Logik-Konfigurationsdaten umfasst.
System (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Konfiguration einen Anfangssatz von Konfigurationsdaten umfasst.
System (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die periphere Vorrichtung (54) eine Ausführungsschaltung (176) ist, die dazu konfiguriert ist, ausführbaren Code auszuführen, der in dem zweiten Satz Konfigurationsdaten enthalten ist.
Verfahren zum Rekonfigurieren einer peripheren Vorrichtung (54) mit einer ersten Konfiguration, die über einen Computer-Bus (60) und einen Port mit dem Host-Computer (52) verbunden ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Downloaden (204) eines zweiten Satzes Konfigurationsdaten vom Host-Computer (52) über den Computer-Bus (60) in die periphere Vorrichtung, sowie elektronisches Zurücksetzen (206, 208) der Konfiguration der peripheren Vorrichtung (54) von der ersten Konfiguration auf eine zweite Konfiguration, die auf dem zweiten Satz von Konfigurationsdaten basiert, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisches Zurücksetzen folgendes umfasst: Simulieren einer physikalischen Trennung durch elektronisches Trennen der peripheren Vorrichtung vom Computer-Bus ohne physikalische Trennung der peripheren Vorrichtung vom Computer-Bus, Simulieren einer physikalischen Wiederverbindung durch elektronisches Wiederverbinden der peripheren Vorrichtung mit dem Computer-Bus ohne physikalische Wiederverbindung der peripheren Vorrichtung mit dem Computer-Bus.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erste Konfiguration eine generische, der peripheren Vorrichtung (54) zugeordnete Konfiguration umfasst und die zweite Konfiguration eine eindeutige Hersteller-Konfiguration umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei Downloaden (204) das Übertragen des zweiten Satzes der Konfigurationsdaten über einen Universal Serial Bus (60) und Port an die periphere Vorrichtung (54) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Schritt des Downloadens (204) folgendes umfasst: Lesen eines Identifikations-Codes von der peripheren Vorrichtung (54) und Selektieren des zweiten Satzes von Konfigurationsdaten auf der Grundlage dieses Identifikations-Codes.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das elektronische Verbinden und Trennen (204) der peripheren Vorrichtung (54) auf einen elektrischen Schalter (130) ansprechen.
Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin umfassend das Selektieren eines Gerätetreibers (158, 160, 162) im Host-Computer (52) auf der Grundlage des zweiten Satzes Konfigurationsdaten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei der zweite Satz Konfigurationsdaten Konfigurationsdaten und ausführbaren Code umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der zweite Satz Konfigurationsdaten weiterhin Logik-Konfigurationsdaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die periphere Vorrichtung (54) das Ausführen des in dem zweiten Satz Konfigurationsdaten enthaltenen ausführbaren Codes umfasst.
Periphere Schnittstelle (71) für einen peripheren Computer-Bus (60) und Port, umfassend: Mittel (76) zum physikalischen Verbinden einer peripheren Vorrichtung (54) mit einem Computersystem durch den peripheren Computer-Bus (60), wobei die periphere Vorrichtung (54) eine erste Konfiguration aufweist, Mittel (74) zum Empfangen eines zweiten Satzes Konfigurationsdaten von einem Computersystem über den peripheren Computer-Bus (60), sowie Mittel (120) zum elektronischen Simulieren einer physikalischen Trennung und Wiederverbindung der peripheren Vorrichtung (54), um die periphere Vorrichtung (54) im Sinne der zweiten Konfiguration auf der Grundlage des zweiten Satzes Konfigurationsdaten zu rekonfigurieren.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die elektronischen Simulationsmittel (120) Mittel zum elektronischen Rücksetzen der Konfiguration der peripheren Vorrichtung (54) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Mittel zum elektronischen Simulieren einen elektrischen Schalter (130) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Download-Mittel (74) Mittel zum Übertragen der zweiten Konfigurationsdaten über den Universal Serial Bus (60) und Port zu der peripheren Vorrichtung (54) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei die erste Konfiguration eine generische Konfiguration umfasst und die zweite Konfiguration eine herstellerspezifische Konfiguration umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei die periphere Vorrichtung (54) Mittel zum Ausführen des in dem zweiten Satz Konfigurationsdaten enthaltenen ausführbaren Codes umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, weiterhin umfassend Mittel zum Speichern eines Identifikations-Codes, der von dem Computersystem ausgelesen wird, um den zweiten Satz Konfigurationsdaten zu selektieren.