ＫＶＭ切替器、および切替時のＵＳＢ入力装置接続維持方法
【課題】複数のコンピュータと、これらのコンピュータに共用されるＵＳＢ入力装置との間に配置され、ＵＳＢ入力装置と一のコンピュータとを操作可能なように接続させるＫＶＭ切替器、及びその結果操作対象から外れたコンピュータとＵＳＢ入力装置との接続をなお維持し続ける方法を提供する。
【解決手段】ＫＶＭ切替器１は、ＵＳＢ入力装置３，５をいずれか一のコンピュータ６に接続を切り替えるための切替スイッチ部１０と、接続維持部１１とから構成される。接続維持部１１は、コンピュータ６とＵＳＢ入力装置３，５間のパケットを常時監視し、ＵＳＢアドレスやコンフィグ情報などの初期化情報を記憶部１２に保持する。切替操作が発生すると接続維持部１１は、接続対象となったコンピュータ６の初期化情報を記憶部１２から取り出してＵＳＢ入力装置３、５を再初期化させる一方、非接続となった別のコンピュータ６に対してＮＡＫを自動応答する。
【解決手段】ＫＶＭ切替器１は、ＵＳＢ入力装置３，５をいずれか一のコンピュータ６に接続を切り替えるための切替スイッチ部１０と、接続維持部１１とから構成される。接続維持部１１は、コンピュータ６とＵＳＢ入力装置３，５間のパケットを常時監視し、ＵＳＢアドレスやコンフィグ情報などの初期化情報を記憶部１２に保持する。切替操作が発生すると接続維持部１１は、接続対象となったコンピュータ６の初期化情報を記憶部１２から取り出してＵＳＢ入力装置３、５を再初期化させる一方、非接続となった別のコンピュータ６に対してＮＡＫを自動応答する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
キーボードとマウスから成る一組のＵＳＢ対応の入力装置（以下、「ＵＳＢ入力装置」）と複数のコンピュータとの間に配置され、ＵＳＢ入力装置と一台のコンピュータとを操作可能なように接続させるＫＶＭ切替器、及びその結果操作対象から外れたコンピュータとＵＳＢ入力装置との接続を維持し続ける方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＫＶＭ（Ｋｅｙｂｏａｒｄ／Ｖｉｄｅｏ／Ｍｏｕｓｅ）切替器、すなわち、２台以上のコンピュータを接続し、これらのコンピュータで共用される一組のコンソールデバイス（ディスプレイ及びＵＳＢ入力装置であるキーボードとマウス）を２台以上のコンピュータのいずれかに切替えて用いる技術は公知である。ここで、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）とは、通信アーキテクチャの一種であり、このアーキテクチャによりコンピュータは種々のデバイスを簡単なケーブルを使用して相互接続する機能を有することができる。ＵＳＢ入力装置を、電源が入った状態のコンピュータに接続（ホットプラグ）したり、コンピュータから外したり（ホットアンプラグ）することができる。
ところが、コンピュータの電源を入れたままＵＳＢ入力装置を切替えた際、次のような問題があった。
先ず、非接続状態から接続状態に変化したコンピュータの場合、このコンピュータではＵＳＢ入力装置の認識動作が行われ、当該装置の再度の初期化処理を始める。一方、接続状態から非接続状態に変化したコンピュータではＵＳＢバスの切り離しが行われる。どちらも上記の認識・切り離しに伴う動作のために数秒から数十秒の時間を要し、この間コンピュータの操作ができなくなる、という問題である。特に、接続されたＵＳＢ入力装置が低速な応答をする場合、コンピュータ側はその都度待たなくてはならない。
以下に挙げる特許文献１に記載の発明は、このような切替時に発生する問題を解決することを目的としている。
【０００３】
特許文献１に記載された発明「コンソールデバイス及び周辺デバイスの信号スイッチ」は、切替器内部のＣＰＵにコンピュータのエミュレーション機能を持たせ、それによって複数のコンピュータに対するリクエストの制御と振り分けを行い、その結果スイッチ切替時の周辺機器へのデータフローをスムーズに進行させることを狙いとしている。
【０００４】
念のため、この従来の信号スイッチの主な構成を図５に従い簡単に説明する。
図５の信号スイッチ１００を利用して複数のコンピュータ１０１（１０１Ａ，１０１Ｂ）を、キーボード１０２及びマウス１０３によって制御することができる。
信号スイッチ１００はＣＰＵ１０４を備えている。ＵＳＢハブスイッチモジュール１０５をＣＰＵ１０４に接続し、第１出力ポート１０６を通して複数のコンピュータ１０１と通信が可能となるように構成する。ＣＰＵ１０４はメモリを備え、このメモリに管理プログラムを記憶して信号スイッチ１００の動作を管理する。信号制御用のＵＳＢデバイス制御モジュール１０７はＣＰＵ１０４及びＵＳＢハブスイッチモジュール１０５に接続される。ＵＳＢデバイス制御モジュール１０７はＵＳＢデバイスチップを備え、これらのチップを使用してキーボード１０２及びマウス１０３のようなコンソールデバイスをエミュレートして第１出力ポート１０６に接続する。例えば、コンソールデバイスをコンピュータ１０１Ａから異なるコンピュータ１０１Ｂへ切替える場合において、コンソールデバイス１０２，１０３をエミュレートさせる。その結果、コンピュータ１０１Ａとそれに接続される周辺機器との間の全てのチャネルをそのまま維持し、そのようなチャネルのデータフローが妨害されず、そしてコンピュータ１０１Ａは実際にはエミュレートされているコンソールデバイスが依然として実際に接続されているかのように処理を続行することができる。これらのデバイスチップはＣＰＵ１０４により制御される。
ＵＳＢ主制御モジュール１０８は、第２出力ポート１０９を通してコンソールデバイス１０２，１０３と通信するように構成され、ＣＰＵ１０４に接続される。
つまりこの発明では、複数のコンピュータからの周辺機器に対するリクエストの制御と振り分けを、切替器内部のＣＰＵにエミュレートさせている点に特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５０９９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の発明は、エミュレーションによって切替時に発生する問題を解決しようとしている。しかしながらこの発明では、接続するＵＳＢ入力装置が、専用のドライバが必要な多機能マウスや多機能キーボードの場合、ＣＰＵ１０４のプログラムが想定していない拡張された機能をコンピュータへ伝えることができないという問題がある。
この問題は、ＣＰＵを介さずにＵＳＢ入力装置からの入力は、直接コンピュータ側のＵＳＢハブに送信されるように構成することで回避できる。
本発明は、かかる観点から、切替発生時に必要な処理を、迅速かつ円滑に実行するとともに、キーボードやマウスの拡張機能にも柔軟に対応できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
複数のコンピュータと、これらのコンピュータに共用されるＵＳＢ入力装置との間に配置され、前記複数のコンピュータのうち操作対象となる１台のコンピュータと前記入力装置との接続を切替えるＫＶＭ切替器であって、
該ＫＶＭ切替器は切替スイッチ部と接続維持部と記憶部を備え、
前記切替スイッチ部は、
ユーザによって切替のために操作される切替操作ボタンと、共用されるＵＳＢ入力装置の信号線に接続する選択スイッチと、各コンピュータに１対１に対応するＵＳＢハブと、各コンピュータに１対１に対応し前記ＵＳＢハブの一のポートに接続するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを含み、
前記接続維持部は、
前記ＵＳＢ入力装置と接続されている一のコンピュータと前記ＵＳＢ入力装置との間で送受信されるパケットを常時監視するＵＳＢ監視モジュールと、
前記パケットに含まれる所定の初期化情報を前記記憶部に保持させたり、前記記憶部から初期化情報を取り出したりする記憶部制御モジュールと、
前記の各コンピュータからの問い合わせに応答する自動応答モジュールと、
切替操作の発生により前記ＵＳＢ入力装置との接続対象となったコンピュータの初期化情報を前記記憶部から取り出して前記ＵＳＢ入力装置を再初期化させる一方、非接続となったコンピュータに対して前記自動応答モジュールにＮＡＫ応答をさせる接続維持制御モジュールとを含み、
前記複数のコンピュータのいずれか一に対応するＭＰＵは、前記切替操作ボタン及び前記選択スイッチと接続し、前記切替操作ボタンによる切替操作を検知すると前記接続維持部の動作を制御するとともに前記選択スイッチを切替えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、非接続から接続状態となった選択側コンピュータは実際のＵＳＢ入力装置との通信によって初期化情報を取得する代わりに、一時保存してあった過去の初期化情報を読み出してＵＳＢ入力装置を再初期化するだけでよいので短時間に再初期化が終了する。一方、接続から非接続状態となった非選択側コンピュータにはＮＡＫ応答が自動的に返され、切り離しの動作を要しない。このように、選択側コンピュータの操作性を損なうことなく、非選択側コンピュータの動作にも影響することなく、迅速かつ円滑に切替が行われる。
【０００９】
「ＵＳＢ入力装置」は、下記の実施形態では、ＵＳＢ接続のキーボード（以下、「ＵＳＢキーボード」）とＵＳＢ接続のマウス（以下、「ＵＳＢマウス」）が該当する。
「記憶部」として、下記の実施形態では読み込み・書き込みが可能なスタティックＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が用いられている。
「切替操作ボタン」は、ユーザが手動で切替操作ができる手段であれば、ボタンでもスイッチでも何でもよい。ＭＰＵはこの切替操作ボタンが操作されたことを検出すると選択スイッチを切替える。
「信号線」とは、ＵＳＢバスの信号線である。ＵＳＢバスには、他に電源線も含まれる。
「選択スイッチ」は、ＭＰＵの制御によって切替わるソフトウェアスイッチであり、下記の実施形態では、ＵＳＢキーボード用選択スイッチとＵＳＢマウス用選択スイッチとがある。
「初期化情報」とは、コンピュータに接続されているＵＳＢ入力装置に割り付けられているＵＳＢアドレスや設定項目（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ、以下「コンフィグ情報」）であり、コンピュータの最初の認識時に設定され、切替時の再初期化の際に参照され使用される。
【００１０】
前記接続維持部は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成されることが好ましい。ＦＰＧＡは、製造後に構成の設定が可能な集積回路なので、開発時の改修が容易であり、出荷後にも更新が可能であるといった利点があるからである。
前記ＭＰＵは、所定の入力装置の操作、あるいは該ＭＰＵと１対１に対応しているコンピュータに実装されている専用プログラム及び所定の入力装置の操作の組合せによって、切替操作が発生したとみなしてもよい。これは、いわゆるホットキー機能であり、ユーザによって切替操作ボタンが操作されたのと同じ効果を生ずる。
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項４に係る方法の発明は、
請求項１に記載のＫＶＭ切替器を利用して、コンピュータとＵＳＢ入力装置との切替発生により操作対象から外れたコンピュータとＵＳＢ入力装置との接続を維持し続けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
切替時の動作が迅速かつ円滑に行われるので、選択側コンピュータの操作性は損なわれず、非選択側コンピュータの動作にも影響がでない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のＫＶＭ切替器を含むシステムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態のＫＶＭ切替器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態のＫＶＭ切替器のＵＳＢ監視モジュールによるＵＳＢパケットを常時監視する処理のフロー図である。
【図４】本発明の実施形態のＫＶＭ切替器による切替処理のフロー図である。
【図５】従来のＫＶＭ切替器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のＫＶＭ切替器の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示すようにＫＶＭ切替器１は、ＵＳＢバス２を介して１個のＵＳＢキーボード３と、ＵＳＢバス４を介して１個のＵＳＢマウス５と接続している。
ＫＶＭ切替器１は、２台のコンピュータ６Ａ，６Ｂ（以下、任意のいずれかのコンピュータを指すとき、代表する番号として「６」と表記する）とそれぞれＵＳＢバス７Ａ，７Ｂを介して接続している。
ＫＶＭ切替器１は、切替操作ボタン８と２個のＬＥＤ９も備える。
ＬＥＤ９Ａは、切替操作ボタン８によってコンピュータ６Ａが選択されたときに点灯し、ＬＥＤ９Ｂは、コンピュータ６Ｂが選択されたときに点灯する。
【００１５】
ＫＶＭ切替器１は、ユーザによる切替操作ボタン８の切替操作に応じて、ＵＳＢキーボード３またはＵＳＢマウス５に接続されるコンピュータを、コンピュータ６Ａとコンピュータ６Ｂのいずれかから選択し、選択したコンピュータに接続を切り換えることによって各１個のＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５を共用させる。
コンピュータ６ＡがＫＶＭ切替器１によって選択されているならば、ＵＳＢキーボード３から入力されたデータ（ａ）や，ＵＳＢマウス５から入力されたデータ（ｂ）は、そのままコンピュータ６Ａに入力される（矢印はデータの流れを表わす）。したがって、ＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５が、選択されたコンピュータ６Ａの入力装置としてコンピュータ６Ａを操作することができる。
【００１６】
図２を参照しながら、ＫＶＭ切替器１の機能ブロックについて説明する。ＫＶＭ切替器１は、切替スイッチ部１０と接続維持部１１と記憶部１２を備えている。
切替スイッチ部１０は、コンピュータ６とＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５とに接続している。この切替スイッチ部１０は、単独でＫＶＭ切替器１としての最小限の機能を果たすことができる。しかし、円滑で効率の良い切替を実現するために、本発明のＫＶＭ切替器１は接続維持部１１を備えることとしたのであるが、このことについて以下に説明する。なお、接続維持部１１は切替スイッチ部１０及び記憶部１２と接続している。
【００１７】
切替スイッチ部１０は、切替操作ボタン８およびＬＥＤ９を含むとともに、コンピュータ６Ａ，６Ｂのそれぞれに対応するＵＳＢハブ１３Ａ，１３ＢとＵＳＢキーボード用選択スイッチ１４と、ＵＳＢマウス用選択スイッチ１５を含む。
各ＵＳＢハブ１３の一のポートには１個のＭＰＵ１６（１６Ａ，１６Ｂ）が接続されている。本発明で使用するＭＰＵは、ＵＳＢポートに接続するだけで利用可能となるＵＳＢ対応マイコンであり、ＭＰＵ１６は、コンピュータ１台につき１個接続し、擬似キーボード・マウスとして動作する。つまり、コンピュータ６がＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５と非選択の状態のとき、コンピュータ起動時におけるキーボードやマウスの接続確認動作でエラーを発生させないために、ＭＰＵ１６は擬似キーボード・マウスとして動作する。
【００１８】
図２ではＵＳＢキーボード用選択スイッチ１４とＵＳＢマウス用選択スイッチ１５によってコンピュータ６Ａが選択されている。そのため、ＵＳＢキーボード３からデータが入力されると、ＵＳＢバス２の信号線、ＵＳＢキーボード用選択スイッチ１４、ＵＳＢハブ１３ＡのポートＰ１、ＵＳＢバス７Ａの信号線を介して、ＵＳＢキーボード３から入力されたのと同じデータがコンピュータ６Ａに入力される。同様にＵＳＢマウス５から入力されたのと同じデータがコンピュータ６Ａに入力される。
このように、本発明のＫＶＭ切替器１を利用すると、ＵＳＢキーボード３あるいはＵＳＢマウス５から入力されたデータはコンピュータ６のＵＳＢハブ１３に直接送信され、コンピュータ６に入力される。この点で本発明のＫＶＭ切替器１は、図５に示す従来の切替器１００において、内部のＣＰＵ１０４が、入力デバイスとコンピュータとの間に介在しているのと相違する。
【００１９】
図２に示すようにＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５の接続対象としてコンピュータ６Ａが選択されている状態で、選択スイッチ１４，１５が切替わると、コンピュータ６Ｂが選択されてＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５から入力されたデータがコンピュータ６Ｂに入力される。
もし、ＫＶＭ切替器１が切替スイッチ部１０のみから構成されるならば、選択スイッチ１４，１５の切替時に選択された側のコンピュータ６ＢではＵＳＢのホットプラグが発生する。このときコンピュータ６ＢではＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５の認識動作が行われ、非選択側のコンピュータ６ＡではＵＳＢのホットアンプラグが発生しＵＳＢバスの切離しが行われる。この認識動作及び切離し動作が行われている数秒から数十秒の間コンピュータの操作ができない状態となる。この状態を回避するのが、次に説明する接続維持部１１の役割である。
切替操作ボタン８を含む切替スイッチ部１０と、接続維持部１１との連携動作を制御するのがＭＰＵ１６である。接続維持部１１はＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、すなわちコンピュータ内部の複数のデバイスを４本または３本の信号線で接続するシリアルバスの規格を採用している。ＳＰＩでは、一のデバイスをマスターとし他の１個以上のデバイスをスレーブとして、マスターからの要求に応じてスレーブが動作する。この実装形態ではＭＰＵ１６がマスターデバイスに対応（この実施の形態ではＭＰＵ１６が２個あるので、ＳＰＩは２系統有り）し、接続維持部１１がスレーブデバイスに対応する。ＭＰＵ１６ＡとＭＰＵ１６Ｂとの間で情報の授受が必要となるときは、接続維持部１１を介して行う。
【００２０】
接続維持部１１は、ＵＳＢ監視モジュール１７と、接続維持制御モジュール１８と、記憶部制御モジュール１９と、各コンピュータ６と１対１に対応する自動応答モジュール２０Ａ，２０Ｂを備える。
【００２１】
ＵＳＢ監視モジュール１７は、コンピュータ６とＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５間のパケットを常時監視し、それらのパケットを解釈して、そのパケットが設定（ｓｅｔ）リクエストであれば初期化情報を抽出する。この初期化情報は、記憶部１２に保存しておき、切替によって選択されたコンピュータによる再初期化の処理の際に記憶部１２から読み出して用いられる。
【００２２】
接続維持制御モジュール１８はＭＰＵ１６のスレーブとして、ＭＰＵ１６のリクエストに応じて、ＵＳＢ監視モジュール１７、記憶部制御モジュール１９、自動応答モジュール２０を制御する機能を有する。
【００２３】
記憶部制御モジュール１９は、ＵＳＢ監視モジュール１７によって抽出された初期化情報を記憶部１２へ書き込む。また、記憶部制御モジュール１９は、接続維持制御モジュール１８がＵＳＢ監視モジュール１７を通して再初期化を行う際、必要となる初期化情報を記憶部１２から抽出する。
なお、記憶部１２は書き込みと読み出し可能であり、高速なスタティックＲＡＭで実装されることが適当である。
【００２４】
自動応答モジュール２０は、ＭＰＵ１６のリクエストを受けた接続維持制御モジュール１８によって制御され、対応するコンピュータ６が切替によって非選択になったならばＮＡＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＡｃＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）応答を行う。ＮＡＫとは、情報通信における制御コードの一つで、一般には、“処理中で応答できない”等の要求が受け付けられなかったことを示すメッセージである。本発明では、コンピュータ６が接続されていないＵＳＢ入力装置にアクセスしようとしたとき、当該コンピュータ６に対応した自動応答モジュール２０がＮＡＫを返すことによって、当該コンピュータ６にＵＳＢ入力装置が切り離されたと認識動作をさせないようにする。
【００２５】
次に、ＫＶＭ切替器１を含むシステムの動作を次の２つのステップに分けて説明する。
〔１〕コンピュータ６Ａに電源が投入された後、最初にＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５が接続された場合の動作、
〔２〕切替操作ボタン８が切替わり、ＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５の接続対象がコンピュータ６Ａからコンピュータ６Ｂに変更された場合の動作、
【００２６】
まず、「〔１〕コンピュータ６Ａに電源が投入された後、最初にＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５が接続された場合の動作」について説明する。
ＵＳＢ接続の周辺装置がコンピュータ６Ａに接続されると、コンピュータ６ＡのＢＩＯＳは、ＵＳＢハブ１３Ａのポートに接続されている装置の有無を調べ、接続された装置があれば、コンピュータ６Ａは当該装置へ問い合わせ、それに対する応答により装置種別を識別する。
接続されている装置がＵＳＢキーボード３またはＵＳＢマウス５であると判断される場合、コンピュータ６Ａは、初期化を行う。つまり、当該装置にＵＳＢアドレスを割り付け、当該装置のコンフィグ情報を設定する。これにより、コンピュータ６Ａにとって当該装置は使用可能な状態となる。これらのＵＳＢアドレスやコンフィグ情報などの初期化情報はＫＶＭ切替器１の記憶部１２にも保存されるが、この処理について図３を参照しながら説明する。
ＵＳＢ監視モジュール１７は、ＵＳＢバス２（４）の信号線を流れるコンピュータ６とＵＳＢキーボード３（ＵＳＢマウス５）間のパケットを常時監視している（ステップＳ１）。パケットが“Ｓｅｔ Ａｄｄｒｅｓｓ”リクエストであれば（ステップＳ２で“Ｙｅｓ”），記憶部制御モジュール１９が設定されたＵＳＢアドレス（ＵＳＢキーボード３のアドレス、あるいはＵＳＢマウス５のアドレス）を記憶部１２に書き込む（ステップＳ３）。
パケットが“Ｓｅｔ Ｃｏｎｆｉｇ”リクエストであれば（ステップＳ４で“Ｙｅｓ”），記憶部制御モジュール１９が設定されたコンフィグ情報を記憶部１２に書き込む（ステップＳ３）。コンフィグ情報には、ＵＳＢキーボード３（ＵＳＢマウス５）のスピード情報、すなわちロー・スピード（ＬＳ）かフル・スピード（ＦＳ）、も含まれる。
パケットが“Ｓｅｔ Ｒｅｐｏｒｔ”リクエストであれば（ステップＳ５で“Ｙｅｓ”），ＵＳＢキーボード３のＮｕｍＬｏｃｋ−ＬＥＤやＣａｐｓＬｏｃｋ−ＬＥＤなどの点灯情報を記憶部制御モジュール１９が記憶部１２に書き込む（ステップＳ３）。
記憶部１２には、コンピュータ６のそれぞれ毎にＵＳＢ監視モジュール１７によって受信された順に情報が書き込まれる。なお、ＵＳＢ監視モジュール１７による情報の受信と送信はいずれも先入先出で行われる。
もし、コンピュータ６Ａが電源投入時にＵＳＢキーボード３（ＵＳＢマウス５）と接続していないときは、ＭＰＵ１６Ａが擬似キーボード・マウスとして動作する。これはコンピュータ６ＡのＢＩＯＳがキーボードやマウスの接続確認時にエラーを発生させないためである。
【００２７】
次に、「〔２〕切替操作ボタン８が切替わり、ＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５の接続対象がコンピュータ６Ａからコンピュータ６Ｂに変更された場合の動作」について図４を参照しながら説明する。
ここで、コンピュータ６Ｂについても〔１〕と同様の処理によって、すでにＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５の初期化が済み、初期化情報が記憶部１２に保存されているものとする。
【００２８】
切替操作ボタン８の操作によって切替が発生した場合（ステップＳ１１で“Ｙｅｓ”）、切替操作ボタン８と接続しているＭＰＵ１６Ａは切替発生を検知し、接続維持制御モジュール１８にコンピュータ６Ａから６Ｂに接続対象が変わったことを通知する。ここでＭＰＵ１６Ａは、ＬＥＤ９Ａを消灯させ、ＬＥＤ９Ｂを点灯させる。
接続維持制御モジュール１８は、選択されたコンピュータ６Ｂ用の自動応答モジュール２０Ｂに対して、ＮＡＫ自動応答の停止を指示する（ステップＳ１２）。
接続維持制御モジュール１８は、記憶部１２に保持されているＵＳＢスピードに合わせ、自動応答モジュール２０Ａ，２０Ｂ経由で選択側コンピュータ６Ｂおよび非選択側コンピュータ６ＡのＵＳＢバス７の信号線（Ｄ＋／Ｄ−）をプルアップする。あわせて、接続維持制御モジュール１８は、ＵＳＢ監視モジュール１７経由で、ＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５のＵＳＢバス（２，４）の信号線（Ｄ＋／Ｄ−）をプルダウンする（ステップＳ１３）。
次にＭＰＵ１６Ａは、選択スイッチ１４，１５を切り離す（ステップＳ１４）。これにより、コンピュータ６はＵＳＢバス７の信号線（Ｄ＋／Ｄ−）に一時的に何も接続されていないがＵＳＢバス（７，２，４）は有効な状態となる。切替に伴う動作が完了していない間は、ＵＳＢキーボード３およびＵＳＢマウス５からの信号がコンピュータ６側へ送信されないようにするためである。
【００２９】
続いて、接続維持制御モジュール１８は記憶部制御モジュール１９に記憶部１２内のコンピュータ６Ｂ側の初期化情報を読み出させ、ＵＳＢ監視モジュール１７を通してＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５を再初期化する（ステップＳ１５）。
これで実際にコンピュータ６ＢとＵＳＢキーボード３及びＵＳＢマウス５との円滑な接続が可能な状態となったので、ＭＰＵ１６Ａは、選択スイッチ１４，１５をコンピュータ６Ｂ側に切替える（ステップＳ１６）。コンピュータ６Ｂは、ＵＳＢキーボード３およびＵＳＢマウス５と接続状態になったので、自動応答モジュール２０Ｂはコンピュータ６ＢのＵＳＢバス７Ｂの信号線（Ｄ＋／Ｄ−）のプルアップを解除する。あわせて接続維持制御モジュール１８はＵＳＢ監視モジュール１７経由で、ＵＳＢキーボード３およびＵＳＢマウス５のＵＳＢバス２，４の信号線（Ｄ＋／Ｄ−）のプルダウンを解除する（ステップＳ１７）。
【００３０】
接続維持制御モジュール１８は非選択側のコンピュータ６Ａの自動応答モジュール２０ＡにＮＡＫ自動応答の開始を指示する（ステップＳ１８）。
非選択によってＵＳＢキーボード３・ＵＳＢマウス５と非接続となったコンピュータ６ＡがＵＳＢ問い合わせをしてきた場合の処理は次のようになる。ＭＰＵ１６Ａが接続維持制御モジュール１８を介して自動応答モジュール２０Ａに対して、記憶制御モジュール１９に記憶部１２からのコンピュータ６Ａの初期化情報を抽出させる。自動応答モジュール２０Ａは抽出された初期化情報に含まれるＵＳＢアドレスがコンピュータ６Ａから送信されたＵＳＢアドレスと一致したときにコンピュータ６ＡにＮＡＫ応答をする。論理回路（自動応答モジュール）が実際のＵＳＢキーボードやＵＳＢマウスに代わって“代返”をするわけである。この自動応答モジュール２０Ａの機能により、非選択側のコンピュータ６Ａ側ではＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５との接続エラーが発生しない。したがって、コンピュータ６Ａにおける処理に支障をきたさない。
【００３１】
このように、ＫＶＭ切替器による切替が発生しても、ＵＳＢキーボード・ＵＳＢマウスとの接続が選択されたコンピュータおよび非選択となったコンピュータのいずれにおいても、切替に伴う処理（図４のステップＳ１２からＳ１８）は短時間で終了し、ユーザによる操作に支障を与えず、円滑で効率的な切替が可能となる。
【００３２】
以上の実施の形態は、あくまでも一例であって、種々の変形が考えられる。
これらの変形の一例として、切替操作ボタン８に代えてＭＰＵ１６のいわゆるホットキー機能を用いて切替を行う方法がある。コンピュータ６に専用のプログラムを実装しておき、ＵＳＢキーボード３の特定のキーが操作されたとき、この専用プログラムがＭＰＵ１６に通知し、ＭＰＵ１６に切替操作ボタン８が操作されたと同様に、ＭＰＵ１６に切替が発生したと認識させるのである。もしＵＳＢキーボード３がコンピュータ６Ｂと接続している場合、このホットキー機能によってＭＰＵ１６Ｂが切替を認識したならば、接続維持制御モジュール１８に通知し、接続維持制御モジュール１８からＭＰＵ１６Ａに切替が発生したことを通知する。ＭＰＵ１６Ａが接続維持部１１に対するマスターデバイスとなって、図４に示したような切替に伴う処理が実行される。
また、コンピュータ６に専用のプログラムを実装することにより、特定キーの設定変更、マウス操作によるコンピュータ６の切替、ホットキー機能の有効化／無効化の切替などの機能拡張も可能である。
【００３３】
上記の変形例以外にも、例えば、ＵＳＢ監視モジュール１７はＵＳＢ入力装置毎に分けてもよい。
また、入力装置としてＵＳＢキーボードとＵＳＢマウスに限らず、ＵＳＢ接続のスキャナ、カメラ、タッチスクリーン等も考えられる。
さらに、ＭＰＵにプログラムの更新機能を持たせれば、ＫＶＭ切替器１に追加機能を付与することが容易になる。
【００３４】
上記の実施形態では、ＫＶＭ切替器に接続されているコンピュータは２台であるが、３台以上のコンピュータで１個のＵＳＢキーボード、１個のＵＳＢマウスを共用することも可能である。３台以上のコンピュータで切替可能となるようにＫＶＭ切替器１の機能を拡張することは容易なことである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ＵＳＢ入力装置の切替時にあってもコンピュータの操作に影響を与えず、効率的に切替動作ができるので、使い勝手のよいＫＶＭ切替器として、多くの需要が見込めると期待される。
【符号の説明】
【００３６】
１：ＫＶＭ切替器、３：ＵＳＢキーボード、５：ＵＳＢマウス、
６（６Ａ，６Ｂ）：コンピュータ、８：切替操作ボタン、
１０：切替スイッチ部、１１：接続維持部、１２：記憶部、
１３（１３Ａ，１３Ｂ）：ＵＳＢハブ、１４：ＵＳＢキーボード用選択スイッチ、
１５：ＵＳＢマウス用選択スイッチ、１６（１６Ａ，１６Ｂ）：ＭＰＵ，
１７：ＵＳＢ監視モジュール、１８：接続維持制御モジュール、
１９：記憶部制御モジュール、２０（２０Ａ，２０Ｂ）：自動応答モジュール
【技術分野】
【０００１】
キーボードとマウスから成る一組のＵＳＢ対応の入力装置（以下、「ＵＳＢ入力装置」）と複数のコンピュータとの間に配置され、ＵＳＢ入力装置と一台のコンピュータとを操作可能なように接続させるＫＶＭ切替器、及びその結果操作対象から外れたコンピュータとＵＳＢ入力装置との接続を維持し続ける方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＫＶＭ（Ｋｅｙｂｏａｒｄ／Ｖｉｄｅｏ／Ｍｏｕｓｅ）切替器、すなわち、２台以上のコンピュータを接続し、これらのコンピュータで共用される一組のコンソールデバイス（ディスプレイ及びＵＳＢ入力装置であるキーボードとマウス）を２台以上のコンピュータのいずれかに切替えて用いる技術は公知である。ここで、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）とは、通信アーキテクチャの一種であり、このアーキテクチャによりコンピュータは種々のデバイスを簡単なケーブルを使用して相互接続する機能を有することができる。ＵＳＢ入力装置を、電源が入った状態のコンピュータに接続（ホットプラグ）したり、コンピュータから外したり（ホットアンプラグ）することができる。
ところが、コンピュータの電源を入れたままＵＳＢ入力装置を切替えた際、次のような問題があった。
先ず、非接続状態から接続状態に変化したコンピュータの場合、このコンピュータではＵＳＢ入力装置の認識動作が行われ、当該装置の再度の初期化処理を始める。一方、接続状態から非接続状態に変化したコンピュータではＵＳＢバスの切り離しが行われる。どちらも上記の認識・切り離しに伴う動作のために数秒から数十秒の時間を要し、この間コンピュータの操作ができなくなる、という問題である。特に、接続されたＵＳＢ入力装置が低速な応答をする場合、コンピュータ側はその都度待たなくてはならない。
以下に挙げる特許文献１に記載の発明は、このような切替時に発生する問題を解決することを目的としている。
【０００３】
特許文献１に記載された発明「コンソールデバイス及び周辺デバイスの信号スイッチ」は、切替器内部のＣＰＵにコンピュータのエミュレーション機能を持たせ、それによって複数のコンピュータに対するリクエストの制御と振り分けを行い、その結果スイッチ切替時の周辺機器へのデータフローをスムーズに進行させることを狙いとしている。
【０００４】
念のため、この従来の信号スイッチの主な構成を図５に従い簡単に説明する。
図５の信号スイッチ１００を利用して複数のコンピュータ１０１（１０１Ａ，１０１Ｂ）を、キーボード１０２及びマウス１０３によって制御することができる。
信号スイッチ１００はＣＰＵ１０４を備えている。ＵＳＢハブスイッチモジュール１０５をＣＰＵ１０４に接続し、第１出力ポート１０６を通して複数のコンピュータ１０１と通信が可能となるように構成する。ＣＰＵ１０４はメモリを備え、このメモリに管理プログラムを記憶して信号スイッチ１００の動作を管理する。信号制御用のＵＳＢデバイス制御モジュール１０７はＣＰＵ１０４及びＵＳＢハブスイッチモジュール１０５に接続される。ＵＳＢデバイス制御モジュール１０７はＵＳＢデバイスチップを備え、これらのチップを使用してキーボード１０２及びマウス１０３のようなコンソールデバイスをエミュレートして第１出力ポート１０６に接続する。例えば、コンソールデバイスをコンピュータ１０１Ａから異なるコンピュータ１０１Ｂへ切替える場合において、コンソールデバイス１０２，１０３をエミュレートさせる。その結果、コンピュータ１０１Ａとそれに接続される周辺機器との間の全てのチャネルをそのまま維持し、そのようなチャネルのデータフローが妨害されず、そしてコンピュータ１０１Ａは実際にはエミュレートされているコンソールデバイスが依然として実際に接続されているかのように処理を続行することができる。これらのデバイスチップはＣＰＵ１０４により制御される。
ＵＳＢ主制御モジュール１０８は、第２出力ポート１０９を通してコンソールデバイス１０２，１０３と通信するように構成され、ＣＰＵ１０４に接続される。
つまりこの発明では、複数のコンピュータからの周辺機器に対するリクエストの制御と振り分けを、切替器内部のＣＰＵにエミュレートさせている点に特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５０９９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の発明は、エミュレーションによって切替時に発生する問題を解決しようとしている。しかしながらこの発明では、接続するＵＳＢ入力装置が、専用のドライバが必要な多機能マウスや多機能キーボードの場合、ＣＰＵ１０４のプログラムが想定していない拡張された機能をコンピュータへ伝えることができないという問題がある。
この問題は、ＣＰＵを介さずにＵＳＢ入力装置からの入力は、直接コンピュータ側のＵＳＢハブに送信されるように構成することで回避できる。
本発明は、かかる観点から、切替発生時に必要な処理を、迅速かつ円滑に実行するとともに、キーボードやマウスの拡張機能にも柔軟に対応できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
複数のコンピュータと、これらのコンピュータに共用されるＵＳＢ入力装置との間に配置され、前記複数のコンピュータのうち操作対象となる１台のコンピュータと前記入力装置との接続を切替えるＫＶＭ切替器であって、
該ＫＶＭ切替器は切替スイッチ部と接続維持部と記憶部を備え、
前記切替スイッチ部は、
ユーザによって切替のために操作される切替操作ボタンと、共用されるＵＳＢ入力装置の信号線に接続する選択スイッチと、各コンピュータに１対１に対応するＵＳＢハブと、各コンピュータに１対１に対応し前記ＵＳＢハブの一のポートに接続するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを含み、
前記接続維持部は、
前記ＵＳＢ入力装置と接続されている一のコンピュータと前記ＵＳＢ入力装置との間で送受信されるパケットを常時監視するＵＳＢ監視モジュールと、
前記パケットに含まれる所定の初期化情報を前記記憶部に保持させたり、前記記憶部から初期化情報を取り出したりする記憶部制御モジュールと、
前記の各コンピュータからの問い合わせに応答する自動応答モジュールと、
切替操作の発生により前記ＵＳＢ入力装置との接続対象となったコンピュータの初期化情報を前記記憶部から取り出して前記ＵＳＢ入力装置を再初期化させる一方、非接続となったコンピュータに対して前記自動応答モジュールにＮＡＫ応答をさせる接続維持制御モジュールとを含み、
前記複数のコンピュータのいずれか一に対応するＭＰＵは、前記切替操作ボタン及び前記選択スイッチと接続し、前記切替操作ボタンによる切替操作を検知すると前記接続維持部の動作を制御するとともに前記選択スイッチを切替えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、非接続から接続状態となった選択側コンピュータは実際のＵＳＢ入力装置との通信によって初期化情報を取得する代わりに、一時保存してあった過去の初期化情報を読み出してＵＳＢ入力装置を再初期化するだけでよいので短時間に再初期化が終了する。一方、接続から非接続状態となった非選択側コンピュータにはＮＡＫ応答が自動的に返され、切り離しの動作を要しない。このように、選択側コンピュータの操作性を損なうことなく、非選択側コンピュータの動作にも影響することなく、迅速かつ円滑に切替が行われる。
【０００９】
「ＵＳＢ入力装置」は、下記の実施形態では、ＵＳＢ接続のキーボード（以下、「ＵＳＢキーボード」）とＵＳＢ接続のマウス（以下、「ＵＳＢマウス」）が該当する。
「記憶部」として、下記の実施形態では読み込み・書き込みが可能なスタティックＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が用いられている。
「切替操作ボタン」は、ユーザが手動で切替操作ができる手段であれば、ボタンでもスイッチでも何でもよい。ＭＰＵはこの切替操作ボタンが操作されたことを検出すると選択スイッチを切替える。
「信号線」とは、ＵＳＢバスの信号線である。ＵＳＢバスには、他に電源線も含まれる。
「選択スイッチ」は、ＭＰＵの制御によって切替わるソフトウェアスイッチであり、下記の実施形態では、ＵＳＢキーボード用選択スイッチとＵＳＢマウス用選択スイッチとがある。
「初期化情報」とは、コンピュータに接続されているＵＳＢ入力装置に割り付けられているＵＳＢアドレスや設定項目（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ、以下「コンフィグ情報」）であり、コンピュータの最初の認識時に設定され、切替時の再初期化の際に参照され使用される。
【００１０】
前記接続維持部は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成されることが好ましい。ＦＰＧＡは、製造後に構成の設定が可能な集積回路なので、開発時の改修が容易であり、出荷後にも更新が可能であるといった利点があるからである。
前記ＭＰＵは、所定の入力装置の操作、あるいは該ＭＰＵと１対１に対応しているコンピュータに実装されている専用プログラム及び所定の入力装置の操作の組合せによって、切替操作が発生したとみなしてもよい。これは、いわゆるホットキー機能であり、ユーザによって切替操作ボタンが操作されたのと同じ効果を生ずる。
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項４に係る方法の発明は、
請求項１に記載のＫＶＭ切替器を利用して、コンピュータとＵＳＢ入力装置との切替発生により操作対象から外れたコンピュータとＵＳＢ入力装置との接続を維持し続けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
切替時の動作が迅速かつ円滑に行われるので、選択側コンピュータの操作性は損なわれず、非選択側コンピュータの動作にも影響がでない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のＫＶＭ切替器を含むシステムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態のＫＶＭ切替器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態のＫＶＭ切替器のＵＳＢ監視モジュールによるＵＳＢパケットを常時監視する処理のフロー図である。
【図４】本発明の実施形態のＫＶＭ切替器による切替処理のフロー図である。
【図５】従来のＫＶＭ切替器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のＫＶＭ切替器の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示すようにＫＶＭ切替器１は、ＵＳＢバス２を介して１個のＵＳＢキーボード３と、ＵＳＢバス４を介して１個のＵＳＢマウス５と接続している。
ＫＶＭ切替器１は、２台のコンピュータ６Ａ，６Ｂ（以下、任意のいずれかのコンピュータを指すとき、代表する番号として「６」と表記する）とそれぞれＵＳＢバス７Ａ，７Ｂを介して接続している。
ＫＶＭ切替器１は、切替操作ボタン８と２個のＬＥＤ９も備える。
ＬＥＤ９Ａは、切替操作ボタン８によってコンピュータ６Ａが選択されたときに点灯し、ＬＥＤ９Ｂは、コンピュータ６Ｂが選択されたときに点灯する。
【００１５】
ＫＶＭ切替器１は、ユーザによる切替操作ボタン８の切替操作に応じて、ＵＳＢキーボード３またはＵＳＢマウス５に接続されるコンピュータを、コンピュータ６Ａとコンピュータ６Ｂのいずれかから選択し、選択したコンピュータに接続を切り換えることによって各１個のＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５を共用させる。
コンピュータ６ＡがＫＶＭ切替器１によって選択されているならば、ＵＳＢキーボード３から入力されたデータ（ａ）や，ＵＳＢマウス５から入力されたデータ（ｂ）は、そのままコンピュータ６Ａに入力される（矢印はデータの流れを表わす）。したがって、ＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５が、選択されたコンピュータ６Ａの入力装置としてコンピュータ６Ａを操作することができる。
【００１６】
図２を参照しながら、ＫＶＭ切替器１の機能ブロックについて説明する。ＫＶＭ切替器１は、切替スイッチ部１０と接続維持部１１と記憶部１２を備えている。
切替スイッチ部１０は、コンピュータ６とＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５とに接続している。この切替スイッチ部１０は、単独でＫＶＭ切替器１としての最小限の機能を果たすことができる。しかし、円滑で効率の良い切替を実現するために、本発明のＫＶＭ切替器１は接続維持部１１を備えることとしたのであるが、このことについて以下に説明する。なお、接続維持部１１は切替スイッチ部１０及び記憶部１２と接続している。
【００１７】
切替スイッチ部１０は、切替操作ボタン８およびＬＥＤ９を含むとともに、コンピュータ６Ａ，６Ｂのそれぞれに対応するＵＳＢハブ１３Ａ，１３ＢとＵＳＢキーボード用選択スイッチ１４と、ＵＳＢマウス用選択スイッチ１５を含む。
各ＵＳＢハブ１３の一のポートには１個のＭＰＵ１６（１６Ａ，１６Ｂ）が接続されている。本発明で使用するＭＰＵは、ＵＳＢポートに接続するだけで利用可能となるＵＳＢ対応マイコンであり、ＭＰＵ１６は、コンピュータ１台につき１個接続し、擬似キーボード・マウスとして動作する。つまり、コンピュータ６がＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５と非選択の状態のとき、コンピュータ起動時におけるキーボードやマウスの接続確認動作でエラーを発生させないために、ＭＰＵ１６は擬似キーボード・マウスとして動作する。
【００１８】
図２ではＵＳＢキーボード用選択スイッチ１４とＵＳＢマウス用選択スイッチ１５によってコンピュータ６Ａが選択されている。そのため、ＵＳＢキーボード３からデータが入力されると、ＵＳＢバス２の信号線、ＵＳＢキーボード用選択スイッチ１４、ＵＳＢハブ１３ＡのポートＰ１、ＵＳＢバス７Ａの信号線を介して、ＵＳＢキーボード３から入力されたのと同じデータがコンピュータ６Ａに入力される。同様にＵＳＢマウス５から入力されたのと同じデータがコンピュータ６Ａに入力される。
このように、本発明のＫＶＭ切替器１を利用すると、ＵＳＢキーボード３あるいはＵＳＢマウス５から入力されたデータはコンピュータ６のＵＳＢハブ１３に直接送信され、コンピュータ６に入力される。この点で本発明のＫＶＭ切替器１は、図５に示す従来の切替器１００において、内部のＣＰＵ１０４が、入力デバイスとコンピュータとの間に介在しているのと相違する。
【００１９】
図２に示すようにＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５の接続対象としてコンピュータ６Ａが選択されている状態で、選択スイッチ１４，１５が切替わると、コンピュータ６Ｂが選択されてＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５から入力されたデータがコンピュータ６Ｂに入力される。
もし、ＫＶＭ切替器１が切替スイッチ部１０のみから構成されるならば、選択スイッチ１４，１５の切替時に選択された側のコンピュータ６ＢではＵＳＢのホットプラグが発生する。このときコンピュータ６ＢではＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５の認識動作が行われ、非選択側のコンピュータ６ＡではＵＳＢのホットアンプラグが発生しＵＳＢバスの切離しが行われる。この認識動作及び切離し動作が行われている数秒から数十秒の間コンピュータの操作ができない状態となる。この状態を回避するのが、次に説明する接続維持部１１の役割である。
切替操作ボタン８を含む切替スイッチ部１０と、接続維持部１１との連携動作を制御するのがＭＰＵ１６である。接続維持部１１はＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、すなわちコンピュータ内部の複数のデバイスを４本または３本の信号線で接続するシリアルバスの規格を採用している。ＳＰＩでは、一のデバイスをマスターとし他の１個以上のデバイスをスレーブとして、マスターからの要求に応じてスレーブが動作する。この実装形態ではＭＰＵ１６がマスターデバイスに対応（この実施の形態ではＭＰＵ１６が２個あるので、ＳＰＩは２系統有り）し、接続維持部１１がスレーブデバイスに対応する。ＭＰＵ１６ＡとＭＰＵ１６Ｂとの間で情報の授受が必要となるときは、接続維持部１１を介して行う。
【００２０】
接続維持部１１は、ＵＳＢ監視モジュール１７と、接続維持制御モジュール１８と、記憶部制御モジュール１９と、各コンピュータ６と１対１に対応する自動応答モジュール２０Ａ，２０Ｂを備える。
【００２１】
ＵＳＢ監視モジュール１７は、コンピュータ６とＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５間のパケットを常時監視し、それらのパケットを解釈して、そのパケットが設定（ｓｅｔ）リクエストであれば初期化情報を抽出する。この初期化情報は、記憶部１２に保存しておき、切替によって選択されたコンピュータによる再初期化の処理の際に記憶部１２から読み出して用いられる。
【００２２】
接続維持制御モジュール１８はＭＰＵ１６のスレーブとして、ＭＰＵ１６のリクエストに応じて、ＵＳＢ監視モジュール１７、記憶部制御モジュール１９、自動応答モジュール２０を制御する機能を有する。
【００２３】
記憶部制御モジュール１９は、ＵＳＢ監視モジュール１７によって抽出された初期化情報を記憶部１２へ書き込む。また、記憶部制御モジュール１９は、接続維持制御モジュール１８がＵＳＢ監視モジュール１７を通して再初期化を行う際、必要となる初期化情報を記憶部１２から抽出する。
なお、記憶部１２は書き込みと読み出し可能であり、高速なスタティックＲＡＭで実装されることが適当である。
【００２４】
自動応答モジュール２０は、ＭＰＵ１６のリクエストを受けた接続維持制御モジュール１８によって制御され、対応するコンピュータ６が切替によって非選択になったならばＮＡＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＡｃＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）応答を行う。ＮＡＫとは、情報通信における制御コードの一つで、一般には、“処理中で応答できない”等の要求が受け付けられなかったことを示すメッセージである。本発明では、コンピュータ６が接続されていないＵＳＢ入力装置にアクセスしようとしたとき、当該コンピュータ６に対応した自動応答モジュール２０がＮＡＫを返すことによって、当該コンピュータ６にＵＳＢ入力装置が切り離されたと認識動作をさせないようにする。
【００２５】
次に、ＫＶＭ切替器１を含むシステムの動作を次の２つのステップに分けて説明する。
〔１〕コンピュータ６Ａに電源が投入された後、最初にＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５が接続された場合の動作、
〔２〕切替操作ボタン８が切替わり、ＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５の接続対象がコンピュータ６Ａからコンピュータ６Ｂに変更された場合の動作、
【００２６】
まず、「〔１〕コンピュータ６Ａに電源が投入された後、最初にＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５が接続された場合の動作」について説明する。
ＵＳＢ接続の周辺装置がコンピュータ６Ａに接続されると、コンピュータ６ＡのＢＩＯＳは、ＵＳＢハブ１３Ａのポートに接続されている装置の有無を調べ、接続された装置があれば、コンピュータ６Ａは当該装置へ問い合わせ、それに対する応答により装置種別を識別する。
接続されている装置がＵＳＢキーボード３またはＵＳＢマウス５であると判断される場合、コンピュータ６Ａは、初期化を行う。つまり、当該装置にＵＳＢアドレスを割り付け、当該装置のコンフィグ情報を設定する。これにより、コンピュータ６Ａにとって当該装置は使用可能な状態となる。これらのＵＳＢアドレスやコンフィグ情報などの初期化情報はＫＶＭ切替器１の記憶部１２にも保存されるが、この処理について図３を参照しながら説明する。
ＵＳＢ監視モジュール１７は、ＵＳＢバス２（４）の信号線を流れるコンピュータ６とＵＳＢキーボード３（ＵＳＢマウス５）間のパケットを常時監視している（ステップＳ１）。パケットが“Ｓｅｔ Ａｄｄｒｅｓｓ”リクエストであれば（ステップＳ２で“Ｙｅｓ”），記憶部制御モジュール１９が設定されたＵＳＢアドレス（ＵＳＢキーボード３のアドレス、あるいはＵＳＢマウス５のアドレス）を記憶部１２に書き込む（ステップＳ３）。
パケットが“Ｓｅｔ Ｃｏｎｆｉｇ”リクエストであれば（ステップＳ４で“Ｙｅｓ”），記憶部制御モジュール１９が設定されたコンフィグ情報を記憶部１２に書き込む（ステップＳ３）。コンフィグ情報には、ＵＳＢキーボード３（ＵＳＢマウス５）のスピード情報、すなわちロー・スピード（ＬＳ）かフル・スピード（ＦＳ）、も含まれる。
パケットが“Ｓｅｔ Ｒｅｐｏｒｔ”リクエストであれば（ステップＳ５で“Ｙｅｓ”），ＵＳＢキーボード３のＮｕｍＬｏｃｋ−ＬＥＤやＣａｐｓＬｏｃｋ−ＬＥＤなどの点灯情報を記憶部制御モジュール１９が記憶部１２に書き込む（ステップＳ３）。
記憶部１２には、コンピュータ６のそれぞれ毎にＵＳＢ監視モジュール１７によって受信された順に情報が書き込まれる。なお、ＵＳＢ監視モジュール１７による情報の受信と送信はいずれも先入先出で行われる。
もし、コンピュータ６Ａが電源投入時にＵＳＢキーボード３（ＵＳＢマウス５）と接続していないときは、ＭＰＵ１６Ａが擬似キーボード・マウスとして動作する。これはコンピュータ６ＡのＢＩＯＳがキーボードやマウスの接続確認時にエラーを発生させないためである。
【００２７】
次に、「〔２〕切替操作ボタン８が切替わり、ＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５の接続対象がコンピュータ６Ａからコンピュータ６Ｂに変更された場合の動作」について図４を参照しながら説明する。
ここで、コンピュータ６Ｂについても〔１〕と同様の処理によって、すでにＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５の初期化が済み、初期化情報が記憶部１２に保存されているものとする。
【００２８】
切替操作ボタン８の操作によって切替が発生した場合（ステップＳ１１で“Ｙｅｓ”）、切替操作ボタン８と接続しているＭＰＵ１６Ａは切替発生を検知し、接続維持制御モジュール１８にコンピュータ６Ａから６Ｂに接続対象が変わったことを通知する。ここでＭＰＵ１６Ａは、ＬＥＤ９Ａを消灯させ、ＬＥＤ９Ｂを点灯させる。
接続維持制御モジュール１８は、選択されたコンピュータ６Ｂ用の自動応答モジュール２０Ｂに対して、ＮＡＫ自動応答の停止を指示する（ステップＳ１２）。
接続維持制御モジュール１８は、記憶部１２に保持されているＵＳＢスピードに合わせ、自動応答モジュール２０Ａ，２０Ｂ経由で選択側コンピュータ６Ｂおよび非選択側コンピュータ６ＡのＵＳＢバス７の信号線（Ｄ＋／Ｄ−）をプルアップする。あわせて、接続維持制御モジュール１８は、ＵＳＢ監視モジュール１７経由で、ＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５のＵＳＢバス（２，４）の信号線（Ｄ＋／Ｄ−）をプルダウンする（ステップＳ１３）。
次にＭＰＵ１６Ａは、選択スイッチ１４，１５を切り離す（ステップＳ１４）。これにより、コンピュータ６はＵＳＢバス７の信号線（Ｄ＋／Ｄ−）に一時的に何も接続されていないがＵＳＢバス（７，２，４）は有効な状態となる。切替に伴う動作が完了していない間は、ＵＳＢキーボード３およびＵＳＢマウス５からの信号がコンピュータ６側へ送信されないようにするためである。
【００２９】
続いて、接続維持制御モジュール１８は記憶部制御モジュール１９に記憶部１２内のコンピュータ６Ｂ側の初期化情報を読み出させ、ＵＳＢ監視モジュール１７を通してＵＳＢキーボード３とＵＳＢマウス５を再初期化する（ステップＳ１５）。
これで実際にコンピュータ６ＢとＵＳＢキーボード３及びＵＳＢマウス５との円滑な接続が可能な状態となったので、ＭＰＵ１６Ａは、選択スイッチ１４，１５をコンピュータ６Ｂ側に切替える（ステップＳ１６）。コンピュータ６Ｂは、ＵＳＢキーボード３およびＵＳＢマウス５と接続状態になったので、自動応答モジュール２０Ｂはコンピュータ６ＢのＵＳＢバス７Ｂの信号線（Ｄ＋／Ｄ−）のプルアップを解除する。あわせて接続維持制御モジュール１８はＵＳＢ監視モジュール１７経由で、ＵＳＢキーボード３およびＵＳＢマウス５のＵＳＢバス２，４の信号線（Ｄ＋／Ｄ−）のプルダウンを解除する（ステップＳ１７）。
【００３０】
接続維持制御モジュール１８は非選択側のコンピュータ６Ａの自動応答モジュール２０ＡにＮＡＫ自動応答の開始を指示する（ステップＳ１８）。
非選択によってＵＳＢキーボード３・ＵＳＢマウス５と非接続となったコンピュータ６ＡがＵＳＢ問い合わせをしてきた場合の処理は次のようになる。ＭＰＵ１６Ａが接続維持制御モジュール１８を介して自動応答モジュール２０Ａに対して、記憶制御モジュール１９に記憶部１２からのコンピュータ６Ａの初期化情報を抽出させる。自動応答モジュール２０Ａは抽出された初期化情報に含まれるＵＳＢアドレスがコンピュータ６Ａから送信されたＵＳＢアドレスと一致したときにコンピュータ６ＡにＮＡＫ応答をする。論理回路（自動応答モジュール）が実際のＵＳＢキーボードやＵＳＢマウスに代わって“代返”をするわけである。この自動応答モジュール２０Ａの機能により、非選択側のコンピュータ６Ａ側ではＵＳＢキーボード３やＵＳＢマウス５との接続エラーが発生しない。したがって、コンピュータ６Ａにおける処理に支障をきたさない。
【００３１】
このように、ＫＶＭ切替器による切替が発生しても、ＵＳＢキーボード・ＵＳＢマウスとの接続が選択されたコンピュータおよび非選択となったコンピュータのいずれにおいても、切替に伴う処理（図４のステップＳ１２からＳ１８）は短時間で終了し、ユーザによる操作に支障を与えず、円滑で効率的な切替が可能となる。
【００３２】
以上の実施の形態は、あくまでも一例であって、種々の変形が考えられる。
これらの変形の一例として、切替操作ボタン８に代えてＭＰＵ１６のいわゆるホットキー機能を用いて切替を行う方法がある。コンピュータ６に専用のプログラムを実装しておき、ＵＳＢキーボード３の特定のキーが操作されたとき、この専用プログラムがＭＰＵ１６に通知し、ＭＰＵ１６に切替操作ボタン８が操作されたと同様に、ＭＰＵ１６に切替が発生したと認識させるのである。もしＵＳＢキーボード３がコンピュータ６Ｂと接続している場合、このホットキー機能によってＭＰＵ１６Ｂが切替を認識したならば、接続維持制御モジュール１８に通知し、接続維持制御モジュール１８からＭＰＵ１６Ａに切替が発生したことを通知する。ＭＰＵ１６Ａが接続維持部１１に対するマスターデバイスとなって、図４に示したような切替に伴う処理が実行される。
また、コンピュータ６に専用のプログラムを実装することにより、特定キーの設定変更、マウス操作によるコンピュータ６の切替、ホットキー機能の有効化／無効化の切替などの機能拡張も可能である。
【００３３】
上記の変形例以外にも、例えば、ＵＳＢ監視モジュール１７はＵＳＢ入力装置毎に分けてもよい。
また、入力装置としてＵＳＢキーボードとＵＳＢマウスに限らず、ＵＳＢ接続のスキャナ、カメラ、タッチスクリーン等も考えられる。
さらに、ＭＰＵにプログラムの更新機能を持たせれば、ＫＶＭ切替器１に追加機能を付与することが容易になる。
【００３４】
上記の実施形態では、ＫＶＭ切替器に接続されているコンピュータは２台であるが、３台以上のコンピュータで１個のＵＳＢキーボード、１個のＵＳＢマウスを共用することも可能である。３台以上のコンピュータで切替可能となるようにＫＶＭ切替器１の機能を拡張することは容易なことである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ＵＳＢ入力装置の切替時にあってもコンピュータの操作に影響を与えず、効率的に切替動作ができるので、使い勝手のよいＫＶＭ切替器として、多くの需要が見込めると期待される。
【符号の説明】
【００３６】
１：ＫＶＭ切替器、３：ＵＳＢキーボード、５：ＵＳＢマウス、
６（６Ａ，６Ｂ）：コンピュータ、８：切替操作ボタン、
１０：切替スイッチ部、１１：接続維持部、１２：記憶部、
１３（１３Ａ，１３Ｂ）：ＵＳＢハブ、１４：ＵＳＢキーボード用選択スイッチ、
１５：ＵＳＢマウス用選択スイッチ、１６（１６Ａ，１６Ｂ）：ＭＰＵ，
１７：ＵＳＢ監視モジュール、１８：接続維持制御モジュール、
１９：記憶部制御モジュール、２０（２０Ａ，２０Ｂ）：自動応答モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンピュータと、これらのコンピュータに共用されるＵＳＢ入力装置との間に配置され、前記複数のコンピュータのうち操作対象となる１台のコンピュータと前記入力装置との接続を切替えるＫＶＭ切替器であって、
該ＫＶＭ切替器は切替スイッチ部と接続維持部と記憶部を備え、
前記切替スイッチ部は、
ユーザによって切替のために操作される切替操作ボタンと、共用されるＵＳＢ入力装置の信号線に接続する選択スイッチと、各コンピュータに１対１に対応するＵＳＢハブと、各コンピュータに１対１に対応しＵＳＢハブの一のポートに接続するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを含み、
前記接続維持部は、
前記ＵＳＢ入力装置と接続されている一のコンピュータと前記ＵＳＢ入力装置との間で送受信されるパケットを常時監視するＵＳＢ監視モジュールと、
前記パケットに含まれる所定の初期化情報を前記記憶部に保持させたり、前記記憶部から初期化情報を取り出したりする記憶部制御モジュールと、
前記の各コンピュータからの問い合わせに応答する自動応答モジュールと、
切替操作の発生により前記ＵＳＢ入力装置との接続対象となったコンピュータの初期化情報を前記記憶部から取り出して前記ＵＳＢ監視モジュールを通して前記ＵＳＢ入力装置を再初期化させる一方、非接続となったコンピュータに対して前記自動応答モジュールにＮＡＫ応答をさせる接続維持制御モジュールとを含み、
前記複数のコンピュータのいずれか一に対応するＭＰＵは、前記切替操作ボタン及び前記選択スイッチと接続し、前記切替操作ボタンによる切替操作を検知すると前記接続維持部の動作を制御するとともに前記選択スイッチを切替える
ことを特徴とするＫＶＭ切替器。
【請求項２】
前記接続維持部は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成されることを特徴とする請求項１に記載のＫＶＭ切替器。
【請求項３】
前記ＭＰＵは、所定の入力装置の操作、あるいは該ＭＰＵと１対１に対応しているコンピュータに実装されている専用プログラム及び前記所定の入力装置の操作の組合せによって、切替操作が発生したとみなすことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＫＶＭ切替器。
【請求項４】
複数のコンピュータと、これらのコンピュータに共用されるＵＳＢ入力装置との間に配置されたＫＶＭ切替器を用いて、前記複数のコンピュータのうち操作対象となる１台のコンピュータと前記ＵＳＢ入力装置との接続を切替える際に、切替の結果操作対象から外れたコンピュータとＵＳＢ入力装置との接続を維持し続ける方法であって、
前記ＫＶＭ切替器は、ユーザによって切替のために操作される切替操作ボタンを含む切替スイッチ部とともに、論理回路から成る接続維持部と、読み込み・書き込みが可能な記憶部を備え、
前記接続維持部に
前記ＵＳＢ入力装置と現在接続されているコンピュータ間で送受信されるパケットを常時監視し、前記パケットを解釈して所定の初期化情報を前記記憶部に保持するステップと、
前記切替操作ボタンによる切替操作の発生時、前記切替スイッチ部から送信される切替発生検知信号により、切替によって前記ＵＳＢ入力装置との接続対象となったコンピュータの初期化情報を前記記憶部から取り出して前記ＵＳＢ入力装置を再初期化するステップと、
前記切替操作により非接続となったコンピュータからの前記ＵＳＢ入力装置に対する問い合わせに対して自動的にＮＡＫ応答するステップと、
を実行させることを特徴とする接続切替時のＵＳＢ入力装置接続維持方法。
【請求項１】
複数のコンピュータと、これらのコンピュータに共用されるＵＳＢ入力装置との間に配置され、前記複数のコンピュータのうち操作対象となる１台のコンピュータと前記入力装置との接続を切替えるＫＶＭ切替器であって、
該ＫＶＭ切替器は切替スイッチ部と接続維持部と記憶部を備え、
前記切替スイッチ部は、
ユーザによって切替のために操作される切替操作ボタンと、共用されるＵＳＢ入力装置の信号線に接続する選択スイッチと、各コンピュータに１対１に対応するＵＳＢハブと、各コンピュータに１対１に対応しＵＳＢハブの一のポートに接続するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを含み、
前記接続維持部は、
前記ＵＳＢ入力装置と接続されている一のコンピュータと前記ＵＳＢ入力装置との間で送受信されるパケットを常時監視するＵＳＢ監視モジュールと、
前記パケットに含まれる所定の初期化情報を前記記憶部に保持させたり、前記記憶部から初期化情報を取り出したりする記憶部制御モジュールと、
前記の各コンピュータからの問い合わせに応答する自動応答モジュールと、
切替操作の発生により前記ＵＳＢ入力装置との接続対象となったコンピュータの初期化情報を前記記憶部から取り出して前記ＵＳＢ監視モジュールを通して前記ＵＳＢ入力装置を再初期化させる一方、非接続となったコンピュータに対して前記自動応答モジュールにＮＡＫ応答をさせる接続維持制御モジュールとを含み、
前記複数のコンピュータのいずれか一に対応するＭＰＵは、前記切替操作ボタン及び前記選択スイッチと接続し、前記切替操作ボタンによる切替操作を検知すると前記接続維持部の動作を制御するとともに前記選択スイッチを切替える
ことを特徴とするＫＶＭ切替器。
【請求項２】
前記接続維持部は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成されることを特徴とする請求項１に記載のＫＶＭ切替器。
【請求項３】
前記ＭＰＵは、所定の入力装置の操作、あるいは該ＭＰＵと１対１に対応しているコンピュータに実装されている専用プログラム及び前記所定の入力装置の操作の組合せによって、切替操作が発生したとみなすことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＫＶＭ切替器。
【請求項４】
複数のコンピュータと、これらのコンピュータに共用されるＵＳＢ入力装置との間に配置されたＫＶＭ切替器を用いて、前記複数のコンピュータのうち操作対象となる１台のコンピュータと前記ＵＳＢ入力装置との接続を切替える際に、切替の結果操作対象から外れたコンピュータとＵＳＢ入力装置との接続を維持し続ける方法であって、
前記ＫＶＭ切替器は、ユーザによって切替のために操作される切替操作ボタンを含む切替スイッチ部とともに、論理回路から成る接続維持部と、読み込み・書き込みが可能な記憶部を備え、
前記接続維持部に
前記ＵＳＢ入力装置と現在接続されているコンピュータ間で送受信されるパケットを常時監視し、前記パケットを解釈して所定の初期化情報を前記記憶部に保持するステップと、
前記切替操作ボタンによる切替操作の発生時、前記切替スイッチ部から送信される切替発生検知信号により、切替によって前記ＵＳＢ入力装置との接続対象となったコンピュータの初期化情報を前記記憶部から取り出して前記ＵＳＢ入力装置を再初期化するステップと、
前記切替操作により非接続となったコンピュータからの前記ＵＳＢ入力装置に対する問い合わせに対して自動的にＮＡＫ応答するステップと、
を実行させることを特徴とする接続切替時のＵＳＢ入力装置接続維持方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３３３１４（Ｐ２０１３−３３３１４Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７９９４（Ｐ２０１１−１６７９９４）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【特許番号】特許第４９０６１５８号（Ｐ４９０６１５８）
【特許公報発行日】平成２４年３月２８日（２０１２．３．２８）
【出願人】（３９９１０５９１１）ラトックシステム株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【特許番号】特許第４９０６１５８号（Ｐ４９０６１５８）
【特許公報発行日】平成２４年３月２８日（２０１２．３．２８）
【出願人】（３９９１０５９１１）ラトックシステム株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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