メディア

なぜUSB規格は難しい？歴史から読み解く種類やコネクターの違い：必須技術を基礎から解説（4/5 ページ）

» 2026年06月19日 11時00分公開

[リョーサン菱洋]

USBデバイスクラス

　 USB通信を実現するためには、ホストソフトウェア（ドライバー）とデバイスソフトウェア（ファームウェア）が必要です。周辺機器の機能によってグループ分けされたデバイスクラスと呼ばれる仕様群が定義され、クラスに準拠した機器類は、クラスドライバーと呼ばれる共通のドライバーによって動作させることができます。デバイス側のファームウェアがそれらのクラスに対応していると、ホストにインストールされている標準クラスドライバーが呼び出され、動作できる仕組みになっています。

　例えばUSB Audio Classデバイスクラスに対応するUSBスピーカーをホストに挿すと、ドライバーのインストール不要でUSBスピーカーが使用できます。USB規格による代表的なクラスを下記に示します。なお、Vendor Specificで定義されているベンダー定義独自機能を持つUSBデバイスを制御するためには、ホスト用のUSBドライバーも開発する必要があります。

USBデバイスクラスと用途例

USBエニュメレーション

　USBはホットプラグによるプラグアンドプレイに対応しています。USBデバイスをホストに接続した際、ホストがそのデバイスが「何者か」を認識し、通信できる状態にするまでの一連の自動的なやりとりや手続きがUSBエニュメレーションです。

　自動認識するために、全てのUSBデバイスにはデバイスディスクリプターのテーブルがあります。ディスクリプターには、デバイスの属性やドライバーをインストールする際に必要となる情報の全てが記述されています。USBプラグを接続すると、ホストは以下の手順でデバイスを認識し最適なドライバーをロードし、USBデバイスを使用できるようになります。

　1. ホストはゲットディスクリプターデバイスをアドレス0に送出します。全ての
　　 USBデバイスの接続直後のアドレスは“0”です。USBデバイスからの応答によって、
　　デバイスが送信可能なパケットサイズとサポートしているエンドポイント番号を
　　ホストが知ります。

　2. ホストはセットアドレスリクエストを送り、デバイスにアドレスを割り付けます。

　3. ホストはゲットディスクリプターリクエストを送って、デバイスの追加情報を
　　要求します。これにより、ホストはデバイスとの通信に必要な全ての情報を入手
　　します。

　4. ホストはディスクリプターの情報を解析し、デバイスに合ったドライバーを選んで
　　ロードします。

　上記のすべての手続きが完了すると、デバイスは「Configured（設定済み）」状態になり、使えるようになります。

USBの状態遷移

　USBの状態は、接続直後のAttachedから始まり、エニュメレーションの間、Powered、Default、Address、Configuredの4つの状態を遷移します。各状態で状態変化が発生しなかった場合、Suspended状態に遷移します。各状態での動作は前述の説明の通りです。

　1. Attached
　　 USBデバイスがホストに接続された状態

　2. Powered
　　 USBデバイスがホストに接続され、デバイスにVbus電力を供給開始した状態

　3. Default
　　バスリセットが行われ、通信ができるようになった状態

　4. Address
　　 USBデバイスにアドレスを割り当てた状態

　5. Configured
　　 USBデバイスのConfiguration（設定）が終了し、利用可能な状態