JP2002175127A - マイクロコントローラ - Google Patents
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Abstract
構成することで、コストを低減し、低消費電力化を実現
した伝送制御装置としてのマイクロコントローラを提供
することを目的とする。 【解決手段】 USB制御部10とMCU部20とで共
有する発振回路30に対して、USB制御部10内の監
視部15による、データD+と相補データD−との状態
の監視結果に基づいて出力される動作制御信号ENC
と、MCU部20がサスペンドモード中か否かにより制
御されて出力される発振制御信号STBとに基づいて、
発振回路30の発振動作を制御するようにした。
Description
ュータのような上位装置(以下、ホストと称する)と、
プリンタやディスプレイパネル等の周辺装置との間での
データの伝送制御に用いられるマイクロコントローラに
関し、特に、ユニバーサルシリアルバス(Universal Se
rial Bus:以下、USBと称する)を用いてデータ伝送
を行うのに用いて好適なマイクロコントローラに関す
る。
処理するパーソナルコンピュータ等のホストに、プリン
タやディスプレイパネルといった各種の周辺装置を接続
して構成される。コンピュータシステムは、ホストと周
辺装置との間で情報の伝送を行うことにより、所望の処
理を実行可能とするものである。
カード等の携帯型電子機器が急激に普及している。これ
ら携帯型電子機器を周辺装置としてパーソナルコンピュ
ータに接続することで、携帯型電子機器に格納されてい
る情報をパーソナルコンピュータにて加工することがで
きる。しかしながら、周辺装置とパーソナルコンピュー
タとの接続には各周辺装置とパーソナルコンピュータと
に適合して接続できるコネクタを準備する等の様々な手
間のかかる作業が必要とされていた。また、周辺装置を
パーソナルコンピュータに接続する場合、パーソナルコ
ンピュータが電源投入された状態、つまり、パーソナル
コンピュータの起動状態で周辺装置を接続しても、パー
ソナルコンピュータ側では新たに接続された周辺装置を
認識できない。このため、起動状態のパーソナルコンピ
ュータの起動を停止、つまり、電源オフ状態にしてか
ら、パーソナルコンピュータに周辺装置を接続し、その
後に再びパーソナルコンピュータの電源を投入して、イ
ニシャル処理を実行することにより、新たに接続した周
辺装置の接続を、パーソナルコンピュータ側に認識させ
る必要があった。このように、周辺装置とパーソナルコ
ンピュータとの接続には手間のかかる処理が必要であっ
た。
のインターフェースをより容易に実現できるように、U
SBを用いることが盛んに行われている。USBを用い
たUSB仕様のマイクロコントローラである伝送制御装
置を周辺装置に搭載することで、ホストであるパーソナ
ルコンピュータが起動している状態であっても、このパ
ーソナルコンピュータへ周辺装置を接続して、この伝送
制御装置を介してホストー周辺装置間でのデータ伝送が
できるようになる。USB仕様のマイクロコントローラ
である伝送制御装置を周辺装置に搭載させることで、多
数の周辺装置をパーソナルコンピュータに接続すること
も容易に実現できる。
接続をするためのUSBコネクタを介して、ホストから
のデータを受信あるいはホストへデータを送信するため
の伝送制御部として機能するUSB制御部と、周辺回路
とのインタフェースを行う入/出力ポート部を介して周
辺装置からのデータの受信あるいは周辺回路へのデータ
の送信、及びUSB制御部や他の内部回路に対する制御
を行う主制御部としてのMCU部とが搭載されている。
MCU部として機能する半導体装置とが個々に準備され
て、これらを回路基板に実装することで伝送制御装置を
構成するものや、USB制御部とMCU部とを1つの半
導体装置としているものが知られている。また、USB
の1.1規格においては、USB制御部を48MHzの
周波数を有するクロック信号を用いて動作させることが
決められているが、MCU部としては、どのような周波
数のクロック信号を用いて動作させるかは特に決められ
ていない。例えば、MCU部とUSB制御部とで同じ周
波数のクロック信号を用いることはもとより、高速な動
作が望まれるものであれば、MCU部の周波数をUSB
制御部の周波数より高い周波数のクロック信号で動作さ
せることもあり、低消費電力化を推進するのであれば、
MCU部の周波数をUSB制御部の周波数より低い周波
数のクロック信号で動作させることもある。
まれており、このため、MCU部は、ストップモードと
よばれる動作停止モードを有し、USB制御部は、ホス
トとの間で無通信状態であれば、MCU部のストップモ
ードと同様なサスペンドモードを有している。
制御装置として用いられるマイクロコントローラが、U
SB制御部として機能する半導体装置とMCU部として
機能する半導体装置とで個別に構成されているものは、
個々の半導体装置内にそれぞれ発振回路を有している。
また、USB制御部とMCU部とを1つの半導体装置と
して構成するものであっても、USB部とMCU部とで
各々発振回路を持たせている。USB制御部とMCU部
とでそれぞれ発振回路を持たせるような構成としている
のは、USB制御部がサスペンドモード時であってもM
CU部は動作しなければならない時やMCU部がストッ
プモード時であってもUSB制御部は動作しなければな
らない時があるため、それぞれが動作に必要なクロック
信号を確実に供給されるようにするためである。このよ
うに、従来の伝送制御装置は、少なくとも2つの発振回
路を有する構成となっている。しかしながら、発振回路
における消費電力は決して無視できるものではない。ま
た、2つの発振回路でそれぞれ生成されるクロック信号
間での位相ずれによる、MCU部とUSB制御部とでの
動作の同期ずれに対する対応の必要性も生ずる。さらに
は、発振回路は高価なものであるため、これを2つ有す
ることとすれば、伝送制御装置としてのコストの増加は
避けられない。このような課題から、伝送制御装置とし
てのマイクロコントローラにおいては、USB制御部と
MCU部とで発振回路を共有化することが求められてい
る。
半導体チップ、いわゆるワンチップ化して構成する要求
や、2つの半導体チップであったとしても1つのパッケ
ージに封止された半導体装置として構成する場合には、
発振回路の共有化は強く求められるものである。このよ
うに、USB制御部とMCU部とで発振回路を共有化す
ることは、コストの低減、低消費電力化、水晶振動子を
接続するための端子数の削減といった効果が望めるた
め、発振回路を共有化する必要性は高い。
のストップモード時あるいはUSB制御部のサスペンド
モード時に、これら一方の低消費電力モードに伴って、
共有化した発振回路の動作を完全に止めてしまうと、U
SB制御部でのデータの受信が確実に行えないことや、
MCU部にて実行しなければならない処理を行えないと
いった問題が生ずる。これに対して、ストップモード時
やサスペンドモード時であっても発振回路を常時動作さ
せておくようにすると、消費電力が増えてしまい、低消
費電力化の効果の向上が期待できなくなる。この結果、
伝送制御装置としてのマイクロコントローラにおける低
消費電力化の向上が期待できなくなってしまうこととな
る。また、USB規格にある、USBバスからの電源供
給を受けることにより、マイクロコントローラを内蔵す
る端末側を動作させるバスパワード方式の場合では、サ
スペンドモード時の電流制限もあるため、発振回路を常
時動作させることが困難な場合もある。特に、バッテリ
からの電源供給により動作する携帯電子機器に、伝送制
御装置としてのマイクロコントローラを搭載させること
を考慮すれば、マイクロコントローラでの低消費電力化
は強く望まれることである。従って、マイクロコントロ
ーラでの消費電力の増加は避けなければならない。
回路にて構成し、コストを低減し、低消費電力化を実現
した伝送制御装置としてのマイクロコントローラを提供
することを目的とする。
コントローラをワンチップ化して実現することである。
コントローラを、伝送されるデータを確実に受信するこ
とができるものとして提供することである。
回路構成の増大を招くことなく、上記マイクロコントロ
ーラを実現することである。
に、本発明において講じた手段は、第1のデータ線から
第1のデータを、第2のデータ線から第1のデータと異
なる第2のデータを伝送するデータ線対を介して上位装
置と周辺装置とのデータの伝送を制御するマイクロコン
トローラにおいて、発振信号に基づいて動作し、データ
線対からの第1のデータ並びに第2のデータを受信及
び、所望のデータをデータ線対を介して上位装置へ伝送
する機能を有するとともに、データ線対からのデータ伝
送状態を監視する伝送制御部と、発振信号に基づいて動
作し、伝送制御回路からの情報を受信し、受信した情報
に基づき内部回路の動作制御を行うものであり、監視の
結果に応じて非動作状態と動作状態とに状態変更可能な
主制御部と、起動状態にて前記発振信号を発生する発振
回路と、を有し、発振回路は主制御部が非動作状態とな
ることに伴って発生する信号に応じて停止され、主制御
部が前記動作状態に戻る際には、監視の結果に応じて起
動されるようにしたものである。
は、更に、伝送制御部が主制御部より高い周波数を有す
るクロック信号にて動作するものであり、マイクロコン
トローラは、発振信号を受信してクロック信号を発生
し、発生したクロック信号を伝送制御部へ出力するクロ
ック発生部を有するようにしてもよく、クロック発生部
が、監視の結果に応じて動作制御されるようにしてもよ
い。
は、更に、伝送制御部が、データ線対の第1のデータ線
の電位レベルが第1の電位レベルであり、第2のデータ
線の電位レベルが第1の電位レベルとは異なる第2の電
位レベルである状態が所定の時間続いたことを検出する
ことにより、主制御部に対して、非動作状態とすること
を指示する監視結果を送るようにしてもよく、主制御部
が非動作状態の間に、伝送制御部は、データ線対の第1
のデータ線の電位レベルが第2の電位レベルであり、第
2のデータ線の電位レベルが第1の電位レベルである状
態が検出されたことにより、発振回路に対して、発振信
号の発生を指示する監視結果を送るようにしてもよい。
更に、伝送制御部は、データ線対の第1のデータ線の電
位レベルと第2のデータ線の電位レベルがともに第2の
電位レベルである状態が所定時間続いたことを検出する
ことにより、主制御部に対して、動作状態に戻ることを
指示する監視結果を送るようにしてもよい。
更に、少なくとも伝送制御部及び主制御部はワンチップ
化されていることとしてもよい。
ついてを、図面を用いて以下に詳細に説明する。図1
は、本発明のマイクロコントローラの実施の形態を示す
主要部の回路図である。
伝送制御部であるUSB制御部10と、主制御部である
MCU部20と、発振回路30とを有するものである。
のデータ線を介して伝送されてくる情報としての第1の
データであるデータD+を受信、あるいはマイクロコン
トローラの内部回路を介して周辺装置からの情報として
のデータD+を、上位装置へ送信するためのデータ端子
1と、上位装置から第2のデータ線である相補データ線
を介して、第2のデータであるこのデータD+と相補的
な電圧レベルを有する情報としての相補データD−を受
信、あるいはマイクロコントローラの内部回路を介して
周辺装置からの情報としての相補データD−を上位装置
へ送信するためのデータ端子3が設けられている。相補
データD−は、データD+と相補的な電圧レベルを有す
るものであり、伝送されたデータを受信する側にてデー
タD+とデータD−とで差動比較を行うことで、伝送さ
れたデータを正しく認識できるようにするためのもので
ある。
あるサスペンドモードとなることを検出、及びサスペン
ドモード後に、再び通常動作モードへ復帰するためのレ
ジュームとすることを検出するための監視部15を有し
ている。監視部15の具体的な回路構成については後述
する。監視部15は、サスペンドモードとなることを検
出したか否か、並びにレジュームとすることを検出した
か否かを指示する信号として、監視結果としての動作制
御信号ENC及び割込み制御信号INTAを出力する。
動作制御信号ENCは、USB制御部10から発振回路
30の起動あるいは停止を制御するための制御信号であ
り、割込み制御信号INTAは、MCU部20にストッ
プモードへの移行を許可する割込み処理あるいはストッ
プモードの解除のための割込み処理を指示する制御信号
である。動作制御信号ENCは、例えば、USB制御部
10がサスペンドモードに移行することが可能な状態を
検出した時には、電圧レベルは低電圧レベル(例えば、
接地電圧レベル、以下、Lレベルと称する)となり、レ
ジュームを検出した時には、高電圧レベル(例えば、電
源電圧レベル、以下、Hレベル)となるものである。サ
スペンドモードとなることが検出されていない時には、
動作制御信号ENCの電圧レベルはHレベルとなること
が維持されている。割込み制御信号INTAは、例え
ば、ストップモードとなること許可された時には、電圧
レベルはLレベルとなり、ストップモードが解除する時
には、Hレベルとなるものである。ストップモードとな
ることが許可されていない時には、割込み制御信号IN
TAの電圧レベルはHレベルとなることが維持されてい
る。なお、本発明の実施の形態においては、割込み制御
信号INTA及び動作制御信号ENCを、それぞれ1つ
の信号としているが、これら信号を受け取る側の回路構
成や他の情報とともに送出したい場合には、複数ビット
からなるデータとするものであってもよい。ただし、本
発明のように1つの信号としておくことは、受け取る側
の回路構成を簡単な論理回路のようなものでも適用で
き、コスト低減には有効である。
30から生成された発振信号OSCに基づく発振信号U
OSCを受信し、このUOSCに基づいてUSB制御部
に適合した周波数を有するクロック信号POを発生する
フェーズロックドループ回路(以下、PLL回路と称す
る)60から、クロック信号POが供給されるものであ
る。この実施例においては、MCU部20での低消費電
力化を考慮したものとして、USB制御部10よりMC
U部20が低速な動作としたものを例として示してい
る。例えば、MCU部20が、12MHzの発振信号に
基づくクロック信号で動作するものとして、USB制御
部10は、USB1.1規格に基づき、その4倍の48
MHzの発振信号に基づくクロック信号で動作するもの
である。このため、例えば、発振回路30から、12M
Hzの発振信号OSCが発生されるものとすれば、PL
L回路60にて、発振信号OSCから4倍の48MHz
の発振信号に基づくクロック信号POを生成するもので
ある。このような機能を有するPLL回路60として
は、高周波発振クロック源のリングオシレータを有した
電圧制御オシレータ(VCOと称される)にて構成する
ことができる。PLL回路60としては、発振回路30
からの発振信号OSCに基づく発振信号UOSCの周波
数に対応して、さらに、UOSCを8倍に逓倍、12倍
に逓倍して、所望の48MHzのクロック信号POが生
成できるように選択可能なものとしてもよい。なお、図
1中においては、PLL回路60をUSB制御部10の
外部に配置するように示しているが、PLL回路60
は、USB制御部10に対して用いられるものであるこ
とから、USB制御部10内に内蔵される構成であって
もよい。USB制御部10内にPLL回路60を内蔵す
る構成としておいた方が、後述する監視部15がPLL
回路60の動作制御することからして、その制御部分の
構成等をUSB制御部10の回路設計時点で予め決定す
ることができるので、PLL回路60とUSB制御部1
0とを組合せた際の動作の整合がとれない等の問題が生
じて誤動作となることを予めなくすことができ、より好
適である。
OSCを逓倍した信号を生成せずに、発振回路30に
て、予めUSB制御部10で必要な周波数である48M
Hzの周波数を有する発振信号OSCを生成することも
できる。この場合には、MCU部20が高速動作するこ
とになり、MCU部20の動作に伴う消費電力は多くな
る。もし、低消費電力化を考えるのであれば、PLL回
路60を設け、USB制御部10のみ48MHz、MC
U部20はシステムに必要な周波数設定(例えば、12
MHz,6MHz等)にする方が望ましい。さらに、U
SB制御部10よりMCU部20を高い周波数の発振信
号にて動作させる場合には、PLL回路60の代わり
に、より構成の簡単な分周回路としてもよい。
信したデータD+,D−を受け取って、このデータD
+,D−に基づいて、マイクロコントローラの他の内部
回路の動作を制御する制御信号を発生したり、マイクロ
コントローラに接続された周辺装置からの情報をデータ
D+,D−として上位装置へ伝送するために、内部回路
の動作を制御する制御信号を発生するものである。MC
U部20は、低消費電力モードとして非動作状態となる
ストップモードを有するものである。ストップモード
は、MCU部20による処理が不要な時として、データ
D+,D−の受信が行われていない時や、USB制御部
10のサスペンドモードとは関係なく、MCU部20に
てストップモードとなることが可能な時に、MCU部2
0はストップモードとすることができる。MCU部20
は、レベルシフト回路40を介して割込み制御信号IN
TAをレベルシフトした信号である割込み制御信号IN
TBを受信することで、割込み指示があることを確認
し、USB制御部10からの割込み指示の内容を確認し
にいく。この確認により、先の割込み指示が、USB制
御部10がサスペンドモードに入ることであることが確
認されると、MCU部20はストップモードへ入ること
が可能であることを認識する。例えば、割込み制御信号
INTAの電圧レベルがHレベルからLレベルに変化し
たことに基づき、割込み制御信号INTBの電圧レベル
がHレベルからLレベルに変化すれば、MCU部20が
ストップモードとなるこのとが可能となるように、割込
み処理を実行することができる。また、割込み制御信号
INTAがLレベルからHレベルに変化したことに基づ
き、割込み制御信号INTBの電圧レベルがLレベルか
らHレベルに変化すれば、レジュームが検出されたこと
によるUSB制御部10が動作状態となることに伴い、
MCU部20も動作状態となるように、割込み処理が行
われる。これら割込み処理自体は、ソフトウェア制御に
て行われるものである。ストップモードとなることが許
可されていない時には、割込み制御信号INTAの電圧
レベルのHレベルに基づき、割込み制御信号INTBは
Hレベルとなることが維持されている。
のは、USB制御部10とMCU部20とで、電源電圧
が異なる構成を例としているからである。これは低消費
電力化のため、MCU部20の電源電圧をUSB制御部
10の電源電圧より低くすることが可能なようにしてい
るためである。例えば、USB制御部10で用いられる
電源電圧が3.3Vであるとすれば、MCU部20で用
いられる電源電圧は、2.5〜3.6V程度である。こ
のため、上述したUSB制御部10から出力される信号
あるいはUSB制御部10に入力される信号のHレベル
と、MCU部20から出力される信号あるいはMCU部
20に入力される信号のHレベルは、論理レベルとして
は同じであるが、電圧として異なるものである。また、
Lレベルについても、USB制御部10もMCU部20
も、論理が同じであるとともに、電圧としては同じでも
異なるものであってもよい。USB制御部10とMCU
部20とで電源電圧が同じでも良いのであれば、レベル
シフト回路40及び後述するレベルシフト回路50は必
ずしも設ける必要はない。
応じて電圧レベルが制御される発振制御信号STBを出
力している。例えば、USB制御部10がサスペンドモ
ードとなるのに伴い、MCU部20がストップモードと
なるべく割込み処理が行われることで、発振制御信号S
TBの電圧レベルはLレベルとなる。また、レジューム
検出に伴い、MCU部20を動作状態にすべく割込み処
理が行われることで、発振制御信号STBの電圧レベル
はHレベルとなる。
は水晶振動子が外付けで接続されるための端子5,7を
有している。発振回路30は、端子5,7間に接続され
た帰還抵抗素子33及び論理回路として、2入力1出力
のNANDゲート31から構成されている。帰還抵抗素
子33をマイクロコントローラに内蔵されるものである
とすれば、MOSトランジスタで構成し、そのオン抵抗
を用いたものでもよい。また、帰還抵抗素子33は外付
けの抵抗素子を用いるものであってもよい。帰還抵抗素
子33を外付けの抵抗素子とすると、端子5と端子7と
の間での帰還構成が常時形成されているものではなくな
るので、NANDゲート31の出力信号の電圧レベルを
固定、例えばLレベルに固定することで、端子5あるい
は端子7の一方から任意のテスト信号を入力する等が容
易にでき、USB制御部10及びMCU部20、あるい
は端子5または端子7からの信号を受信可能な内部回路
に対して、任意の信号を送ることができることにより、
テストが容易に行える効果が期待できる。
は、端子7からの発振信号が入力され、他方の入力端に
は、論理回路である2入力1出力のORゲート90から
の出力信号OXAをレベルシフト回路50によりレベル
シフトされた出力信号OXBが入力されている。NAN
Dゲート31の出力端は端子5に接続されている。レベ
ルシフト回路50は、レベルシフト回路40と同様に、
発振回路30にて用いられる電源電圧とMCU部20で
用いられる電源電圧が異なることに基づいて設けられて
いるものである。発振回路にて用いられる電源電圧とM
CU部20で用いられる電源電圧が同様であるのであれ
ば、レベルシフト回路50は設けなくともよい。
は、動作制御信号ENCに基づきレベルシフト回路40
を介してレベルシフトされた動作制御信号STAが入力
され、他方の入力端には、発振制御信号STBが入力さ
ている。なお、動作制御信号STAはレベルシフトされ
ているが、論理としては、動作制御信号ENCと同様に
なるものである。このように構成されていることから、
サスペンドモードの検出により、動作制御信号ENCの
電圧レベルがLレベルになった時で、MCU部20がサ
スペンドモード検出に基づく割込み処理を行い、発振制
御信号STBの電圧レベルをLレベルにした時に、OR
ゲート90の出力信号OXAの電圧レベルはLレベルと
なる。これ以外の状態の時には、ORゲート90の出力
信号OXAの電圧レベルはHレベルとなる。言い換える
と、MCU部20がサスペンドモード検出に基づく割込
み処理によりストップモードとなって非動作状態とな
り、発振制御信号STBの電圧レベルがLレベルであっ
ても、レジューム検出により、動作制御信号ENCの電
圧レベルがHレベルとなることで、MCU部20のスト
ップモードを解除することなく、ORゲート90の出力
信号OXAの電圧レベルをHレベルとし、発振回路30
を起動させることができる。また、逆に、サスペンドモ
ード検出によりUSB制御部10がサスペンドモードと
なり、動作制御ENCの電圧レベルがLレベルとなって
おり、MCU部20がストップモードとなり、発振制御
信号STBの電圧レベルがLレベルとなっていたとして
も、USB制御部10のレジューム検出を待たずして、
MCU部20のストップモードを解除することにより、
発振制御信号STBの電圧レベルをHレベルとし、発振
回路30を起動させることができる。
が、論理としては、出力信号OXAと同様になるもので
ある。このため、出力信号OXBの論理レベルがHレベ
ルとなっている時には、発振回路30は、接続された振
動子に基づく発振信号の生成が行われる。この結果、レ
ベルシフト回路50を介して発振信号OSCを出力する
ことができる。出力信号OXBの論理レベルがLレベル
となっている時には、発振回路30は、接続された水晶
振動子に基づく発振信号の生成が抑制される。この結
果、発振信号OSCの電圧レベルはHレベルに固定され
ることなる。上述したように、出力信号OXBは、動作
制御信号ENCによりその電圧レベルを制御可能である
ことから、MCU部20を介すことなく、発振信号OS
Cの生成を制御可能であることが分かる。
信号OSCは、MCU部20に対するクロック信号用と
してMCU部20へ入力されるとともに、分周回路7
0、及び選択回路80を介して、レベルシフト回路40
にてレベルシフトされた発振信号UOSCとしてPLL
回路60に入力されるものである。分周回路70、選択
回路80等は、本発明においては必ずしも必要なもので
はないが、これらの構成を設けておくことにより以下の
ような利点がある。
ば1/2分周するものである。このため、分周回路70
を設けることで、例えば、12MHzの発振信号を6M
Hzの信号AOSCとして出力することができる。この
場合、USB制御部10が48MHzのクロック信号が
必要であるとすれば、上述したPLL回路60では、発
振回路30からの発振信号に対して4倍に逓倍するので
はなく、8倍に逓倍すればよい。また、リセット信号R
STにより、出力する発振信号AOSCの状態を立上が
り、あるいは立ち下がりの状態にリセットして出力する
ことができる。このリセット信号RSTにより、USB
制御部10とMCU部20、あるいはその他の内部回路
との間での動作クロック信号の同期状態を容易に修正す
ることができる。なお、分周回路70は、1/2分周に
限らず、必要に応じて1/4分周としたり、任意の1/
n(ただし、nは正の数)分周を行うものとしてもよ
い。このように、分周回路70を設けることで、発振回
路30からの発振信号がどのような周波数のものであっ
ても分周回路70とPLL回路60とで、USB制御部
10にて要求される48MHzのクロック信号を生成す
ることができる。よって、USB制御部10とMCU部
20とで発振回路30を共有化する場合においては、P
LL回路60とともに分周回路70を設けておくことに
より、発振回路からの発振信号における周波数として、
幅広い周波数のものが適用可能とすることができる。発
振回路30の周波数は、実際に適用する応用製品におけ
るMCU部20の性能によってきまる。従って、例え
ば、発振回路30は、数MHzオーダーから数10MH
zオーダーまで各種周波数帯で対応できることが望まれ
ている。本発明はこれを実現可能とするものであり、設
計の容易性や発振回路30における発振信号の周波数の
選択自由度が向上することが望めるものである。
SCと発振信号OSCとを、選択信号TESTにより出
力となる発振信号BOSCとして選択することができ
る。選択信号TESTは、例えばテスト信号であり、通
常動作状態において、選択信号TESTの電圧レベルは
Lレベルとなっていることで、発振信号AOSCが、発
振信号BOSCとして出力されている。また、テスト時
において、選択信号TESTの電圧レベルはHレベルと
なることで、発振信号OSCが、発振信号BOSCとし
て出力されている。これは、テスト時には、特に高速な
動作を求められるので、分周回路70を介さずに、MC
U部20と同様な周波数のクロック信号にて動作させる
ためである。なお、図1に示すように、テスト時におい
ては、選択信号TESTの電圧レベルをHレベルとする
ことで、PLL回路60の動作を停止して、発振信号B
OSCをPLL回路60による処理を行わずにUSB制
御部へ入力することを可能としている。これは、テスト
時に、PLL回路60を介す構成としてしまうと、PL
L回路60でのフェーズロック動作によりクロック信号
POの状態が安定して出力されるまでに時間がかかるた
め、テスト時間を短くすることから、選択回路80から
の出力を直接USB制御部10へ入力できるようにして
いる。なお、選択信号TESTの電圧レベルがLレベル
の時には、PLL回路60は通常の動作をするものであ
る。また、発振信号BOSCは、レベルシフト回路40
を介してレベルシフトされ、発振信号UOSCとなる。
発振信号BOSCはレベルシフトされているが、論理と
しては、発振信号UOSCと同様になるものである。
ーラは、例えば、図2に示されるような利用形態で用い
られるものである。図2は、本発明のマイクロコントロ
ーラが適用された利用形態を示す図である。
イクロコントローラ100は、例えば、1つの半導体チ
ップで構成され樹脂封止された半導体装置あるいは2つ
の半導体チップに分けて構成され、これら2つの半導体
チップを1つのパッケージとして樹脂封止された半導体
装置として構成されている。なお、2つの半導体チップ
で構成される場合、一方の半導体チップに発振回路30
が設けられるとともに発振回路30からの出力である発
振信号OSCあるいはこれに相当する信号が出力される
出力用電極を設けられており、他方の半導体チップに
は、発振回路30からの出力である発振信号OSCある
いはこれに相当する信号が入力される入力用電極を設け
られ、パッケージ内で、例えば、ワイヤボンディングに
よるチップ間での内部接続により、出力用電極と入力用
電極とを電気的に接続するようにしておけばよい。
には、USB制御部10と、MCU部20の他に、周辺
装置との入出力のインターフェースとして用いられるI
/O部93や所望の電源電圧を生成するレギュレータ9
1が内蔵されている。マイクロコントローラ100に
は、USBコネクタ110と接続されるための端子1,
3の他に電圧Vbusを受ける端子95と、接地電圧GN
Dを受ける端子97が設けられている。端子1,3,9
5,97を用いての、上位装置200とマイクロコント
ローラ100との間での信号や電圧の入出力は、バスを
介して行われている。ここで、電圧Vbusは、上位装置
200である、例えばパーソナルコンピュータから供給
されるものである。電圧Vbusは、レギュレータ91に
供給されている。レギュレータ91は電圧Vbusに基づ
いて、USB制御部10の電源電圧VuあるいはMCU
部20の電源電圧Vmを生成し、それぞれに供給するも
のである。このように、上位装置からマイクロコントロ
ーラ100への電源供給を受けるものはバスパワード方
式と言われている。本発明としては、バスパワード方式
のものに限定されるものではないが、バスパワード方式
においても適用可能であることを示すものとして、この
例を用いている。なお、本実施例においては、例えば、
電圧Vbusを5V、電圧Vuを3.3V、電圧Vmを
2.5Vとしている。また、I/O部93にはVuと同
様に、3.3Vの電源電圧が用いられるものとしてい
る。
0,140、150との情報の送受信に用いられるもの
である。周辺装置としては、プリンタ、デジタルカメラ
等のデジタル携帯機器、モデム、ディスプレイパネル、
メモリカード等が上げられる。
は、周辺装置120、130、140、150をI/O
部93を介して情報の送受信可能なように接続し、US
Bコネクタ110を介して上位装置200と接続される
ことで、上位装置200と各周辺装置との間でのデータ
の入出力が容易に実現できるようになる。
ンドモードの検出、あるいはレジュームの検出を行う監
視部15についてを図面を用いて説明する。図3及び図
4は、監視部15の回路図例であり、図3は、サスペン
ドモードを検出するサスペンド検出部の回路図、図4
は、レジュームを検出するレジューム検出部の回路図で
ある。本発明における監視部15の構成は、図3及び図
4に示す回路図に限定されるものではないが、本発明で
は、回路構成の増大を極力低減して、容易に実現できる
ものとして図3及び図4を示している。
の2入力1出力ANDゲート11−1,11−2と、カ
ウンタ11−3と、2入力1出力のORゲート11−4
と、割込み制御信号生成部11−5と、RSフリップフ
ロップ11−0とから構成されている。
は、データD+が入力され、他方の入力端には相補デー
タD−が反転されて入力されている。ANDゲート11
−2の一方の入力端には、データD+が反転されて入力
され、他方の入力端には相補データD−が入力されてい
る。ANDゲート11−1の出力信号AO1はカウンタ
11−3のイネーブル端子ENに入力され、ANDゲー
ト11−2の出力信号AO2は、カウンタ11−3のリ
セット端子Rに入力されている。
圧レベルがLレベルの信号が入力されて、イネーブル端
子ENに電圧レベルがHレベルの信号が入力されている
時に活性化して、入力端子CLKに入力されるクロック
信号POをカウントする。また、リセット端子Rに電圧
レベルがHレベルの信号が入力されると、カウントした
カウント値が初期値にリセットされる。カウンタ11−
3は、初期値から所定のカウント値までカウントする
と、出力端子OVFからのオーバーフロー信号の電圧レ
ベルをHレベルとして出力する。オーバーフロー信号は
RSフリップフロップ11−0のセット端子Sに入力さ
れ、RSフロップフロップ11−0は、完了信号CAと
して、電圧レベルがHレベルの信号を出力端子Qから出
力し、それを維持する。RSフリップフロップ11−0
は、リセット端子RにANDゲート11−2の出力信号
AO2が入力され、出力信号AO2の電圧レベルがLレ
ベルの間は、出力端子Qから出力されている完了信号C
Aの電圧レベルを維持する。出力信号AO2の電圧レベ
ルがHレベルになると、出力端子Qから出力されている
完了信号CAの電圧レベルをLレベルにする。なお、カ
ウンタ11−3のカウント値が、初期値を含め所定のカ
ウント値に満たっていない場合には、完了信号CAの電
圧レベルはLレベルが維持されている。
了信号CAの反転信号が入力され、他方の入力端には、
ANDゲート11−2の出力信号AO2が入力されてい
る。ORゲート11−4の出力信号は、動作制御信号E
NCとして出力される。割込み制御信号生成部11−5
は、動作制御信号ENCの電圧レベルがLレベルとなっ
た時に、割込み制御信号INTAの電圧レベルをLレベ
ルとして出力するものである。また、割込み制御信号生
成部11−5は、動作制御信号ENCの電圧レベルがH
レベルとなったとしても、後述する完了信号CBにて割
込み制御信号INTAの電圧レベルをHレベルにするこ
とが指示されるまでは、割込み制御信号INTAの電圧
レベルはLレベルが維持する。この割込み制御信号生成
部11−5の具体的な例については、図4の説明ととも
に後述する。
構成としたことを、図3の回路の動作説明とともに説明
する。
−はそれぞれ、一方がHレベルで他方がLレベルの状態
でマイクロコントローラに入力されてくる。このデータ
D+と相補データD−とは高速で伝送されてくるもので
あり、極めて短い期間で電圧レベルがHレベルからLレ
ベル、あるいはLレベルからHレベルと変わるものであ
る。いわゆるデータ通信中の状態でる。このような状態
であれば、USB制御部10もMCU部20も伝送され
てくるデータに対して所望の処理を実行するため、サス
ペンドモードとはなれない。
は、規格にて決められた所望の無通信状態の期間、つま
り、データが伝送されてこない時には、USB制御部1
0をサスペンドモードとする通信プロトコルになってい
る。このようなデータの伝送がない、無通信状態の時
は、データD+の電圧レベルがHレベルを維持した状態
となり、相補データD−は電圧レベルがLレベルを維持
した状態となる。このため、サスペンドモードとなるべ
きタイミングを検出するためには、データD+の電圧レ
ベルがHレベルの状態で、相補データD−は電圧レベル
がLレベルの状態を、所定の時間、例えば、無通信状態
であると認められる程度の時間続いた時を検出すればよ
い。この所定の時間が経過するより前に、データD+の
電圧レベルがLレベルに、相補データD−は電圧レベル
がHレベルになった場合には、サスペンドモードに入る
ことなく、データとしてそれを受信するように動作する
ようにすればよい。このため、図3の回路においては、
ANDゲート11−1にてデータD+の電圧レベルがH
レベルに、相補データD−は電圧レベルがLレベルにな
ったことを検出してカウンタ11−3を活性化してい
る。カウンタ11−3は上記所定の時間に相当する時間
までカウントが実行されることで、オーバーフロー信号
を出力し、完了信号CAの電圧レベルをHレベルとする
ようになっている。また、ANDゲート11−2にてデ
ータD+の電圧レベルがLレベルに、相補データD−は
電圧レベルがHレベルになったことを検出してカウンタ
11−3のカウント値を初期値にリセットするようにし
ている。ORゲート11−4は、データD+の電圧レベ
ルがHレベルに、相補データD−は電圧レベルがLレベ
ルになっており、かつ完了信号CAの電圧レベルがHレ
ベルとなった時に、動作制御信号ENCの電圧レベルが
Lレベルとなるようになっている。このため、図3のよ
うな回路により、サスペンドモードを検出することが可
能となる。特に、動作制御信号ENCを割込み制御信号
INTAと別のものとしているので、MCU部20が非
動作状態であっても、発振回路30を動作状態にするこ
とができるようになっている。つまり、MCU部20を
介してソフトウェア処理を必要とすることなく、USB
制御部10にて高速に発振回路30を起動させることが
できる。
は、2入力1出力ANDゲート11−6と、カウンタ1
1−7と、2入力1出力のORゲート11−8と、割込
み制御信号生成部11−5と、SRフリップフロップ1
1−9とから構成されている。割込み制御信号生成部1
1−5は図3のものと共通である。割込み制御信号生成
部11−5はインバータ11-5aとSRフリップフロ
ップ11−5bとで構成することができる。
データD+が反転されて入力され、他方の入力端には相
補データD−の反転されて入力されている。ANDゲー
ト11−6の出力信号AO3はカウンタ11−7のイネ
ーブル端子ENに入力されている。
ANDゲート11−1の出力信号AO1が入力され、他
方の入力端には、ANDゲート11−2の出力信号AO
2が入力されている。ORゲート11−8の出力信号
は、カウンタ11−7のリセット端子Rに入力されてい
る。
圧レベルがLレベルの信号が入力されており、イネーブ
ル端子ENに電圧レベルがHレベルの信号が入力されて
いる時に活性化して、入力端子CLKに入力されるクロ
ック信号POをカウントする。また、リセット端子Rに
電圧レベルがHレベルの信号が入力されると、カウント
したカウント値が初期値にリセットされる。カウンタ1
1−7は、初期値から所定のカウント値までカウントす
ると、出力端子OVFからオーバーフロー信号として電
圧レベルがHレベルの信号を出力し、RSフリップフロ
ップ11−9のセット端子Sに入力される。、RSフロ
ップフロップ11−9は、完了信号CBとして、電圧レ
ベルがHレベルの信号を出力端子Qから出力し、それを
維持する。RSフリップフロップ11−9は、リセット
端子RにORゲート11−8の出力信号が入力され、こ
の出力信号の電圧レベルがLレベルの間は、出力端子Q
から出力されている完了信号CBの電圧レベルを維持す
る。RSフリップフロップ11−9は、リセット端子R
に電圧レベルがHレベルの信号が入力された時に、出力
端子Qからの完了信号CBの電圧レベルをLレベルに戻
す。なお、カウンタ11−7のカウント値が、初期値を
含め所定のカウント値に満たっていない場合には、完了
信号CBの電圧レベルはLレベルが維持されている。
バータ11−5aを介してRSフリップフロップ11−
5bのセット端子Sに入力されている。RSフリップフ
ロップ11−5bのリセット端子Rには、完了信号CB
が入力されている。RSフリップフロップ11−5bの
反転出力端子/Qからは、割込み制御信号INTAが出
力される。このように構成された割込み制御信号生成部
11−5は、初期状態として、動作制御信号ENCの電
圧レベルがHレベルの時には、完了信号CBの電圧レベ
ルはLレベルとなってる。このため、RSフリップフロ
ップ11−5bのセット端子S、リセット端子Rにはと
もに電圧レベルがLレベルの信号が入力された状態とな
り、反転出力端子/Qから出力される割込み制御信号I
NTAの電圧レベルはHレベルである。この後、図3に
て説明したように、動作制御信号ENCの電圧レベルが
Lレベルとなると、RSフリップフロップ11−5bの
セット端子Sには電圧レベルがHレベルの信号が入力さ
れ、反転出力端子/Qから出力される割込み制御信号I
NTAの電圧レベルはLレベルとなる。この後、動作制
御信号ENCの電圧レベルが再びHレベルとなっても、
RSフリップフロップ11−5bから出力される割込み
制御信号INTAの電圧レベルはLレベルが維持され
る。ここで、図4に示す完了信号CBの電圧レベルがH
レベルとなった時に、割込み制御信号INTAの電圧レ
ベルをLレベルからHレベルにして出力する。つまり、
割込み制御信号生成部11−5としては、完了信号CB
の電圧レベルがLレベルとなっている時に、割込み制御
信号INTAの電圧レベルを維持するようにして出力す
ることができるものである。
成としたことを、図4の回路の動作説明とともに説明す
る。
が非動作状態で、MCU部20もストップモードにより
非動作状態となっている時には、データD+の電圧レベ
ルがHレベルに、相補データD−は電圧レベルがLレベ
ルに維持されているが、上位装置が、再びデータの伝送
を行う時には、データの伝送の前に、データD+の電圧
レベルがLレベルに、相補データD−は電圧レベルがH
レベルに切り替わった後に、データD+の電圧レベルと
相補データD−の電圧レベルがともに所定時間だけLレ
ベルとなって新たなデータの伝送を行いたい旨を伝える
ようになっている。このため、データD+と相補データ
D−とが上記のような関係を満足するようなタイミング
を検出することにより、レジューム検出が可能となる。
Dゲート11−2にてデータD+の電圧レベルがLレベ
ルに、相補データD−は電圧レベルがHレベルになった
ことを検出してまず、動作制御信号ENCの電圧レベル
がHレベルとなることで、発振回路30及びPLL回路
60が動作し、これに基づき、MCU部20が非動作状
態であってもMCU部20を動作状態とすることなく、
カウンタ11−7へPLL回路60からクロック信号P
Oを供給することができる。ANDゲート11−6に
て、データD+の電圧レベルと相補データD−は電圧レ
ベルがともにLレベルになったことを検出して、カウン
タ11−7は活性化される。カウンタ11−7は上記所
定の時間に相当する時間までカウントが実行されること
で、完了信号CBの電圧レベルをHレベルとするように
なっている。また、カウンタ11−7は、前記所定の時
間に相当するカウントが実行される前に、データD+の
電圧レベルと相補データD−の電圧レベルがともにLレ
ベルの状態ではなくなったことを、ORゲート11−8
にて検出して、カウンタ11−7のカウント値を初期値
にリセットするようにしている。カウンタ11−7は初
期値を含め所定のカウント値まで達しない状態のときに
は、完了信号CBの電圧レベルはLレベルとなってい
る。このため、図4のような回路により、レジュームを
検出することが可能となる。
び11−7は、さらに必要ないくつかの周辺回路を含め
たタイマ構成のものであってもよい。特に、本発明のよ
うに、MCU部20を介すことなく、発振回路30の動
作を開始できるという特徴を考慮すれば、カウンタやタ
イマは、クロック信号POが供給されているときに動作
可能なものを適用すると、消費電力の低減により効果的
である。
ーラにおいては、USB制御部10とMCU部20とで
発振回路30を共有化することができるとともに、サス
ペンドの検出やレジュームの検出をも確実に実現できる
ものである。特に、MCU部20を介して発振回路30
を起動するような場合では、MCU部10に対する割込
み指示、MCU部20の起動、発振回路30の起動、U
SB制御部10の起動といった順での処理の後に、マイ
クロコントローラがデータの送受信可能な状態になるの
でかなりの時間を要する。しかしながら、本発明のよう
に、MCU部20を介することなくUSB制御部10に
て発振回路30の起動を制御できるようにしているの
で、USB制御部10がサスペンドモードからレジュー
ムとなることをMCU部10のストップモードの解除よ
り速くあるいはそれと並行して行うことができるので、
より高速に、マイクロコントローラがデータの送受信可
能な状態とすることができる。さらに、本発明のよう
に、PLL回路60を設けているような場合において
は、PLL回路60におけるフェーズロック処理に時間
を要するので、本発明のように、レジューム検出時に、
MCU部20のストップモード解除より先にPLL回路
60をも起動するので、より効果的である。
動作、特に、サスペンド検出とレジューム検出に係わる
動作を以下に説明する。図5は、本発明のマイクロコン
トローラにおける動作フローチャートである。
L回路60及び発振回路30が起動され、通常動作が可
能な状態となる。この時、USB制御部10及びMCU
部20はともに動作状態であり、発振制御信号STB及
び動作制御信号ENCに基づく動作制御信号STAはと
もに電圧レベルはHレベルとなっている。このため、発
振回路30は、端子5,7からの信号に基づいてNAN
Dゲート31の出力の電圧レベルが変化するようにな
り、発振可能な状態である。また、割込み制御信号IN
TA、INTBの電圧レベルはともにHレベルとなって
いる。なお、選択信号TESTやリセット信号RETは
通常動作時の電圧レベルが維持されているものとする。
状態が維持されており、データの伝送が行われる。この
ため、データD+の電圧レベルは、伝送する情報に基づ
きHレベルとLレベルとが選択的にとられ、相補データ
D−の電圧レベルも、データD+を反転したものとして
伝送されている。このため、図3に示すカウンタ11−
3は完了信号CAの電圧レベルをLレベルのまま維持
し、図4に示すカウンタ11−7も完了信号CBの電圧
レベルをLレベルのまま維持する。このため、動作制御
信号ENCの電圧レベルはHレベルのままであり、割込
み制御信号INTA、INTBの電圧レベルもともにH
レベルのままである。
の電圧レベルがHレベルで、相補データD−の電圧レベ
ルがLレベルであることが検出されたとしても、ステッ
プS4にて、データD+の電圧レベルがHレベルで、相
補データD−の電圧レベルがLレベルである状態が所定
の時間、例えば3msec続いたことが検出されなけれ
ば、ステップS2に戻り、通常動作が継続される。これ
は図3の回路により監視され、制御されている。
+の電圧レベルがHレベルで、相補データD−の電圧レ
ベルがLレベルであることが検出され、ステップS4に
て、データD+の電圧レベルがHレベルで、相補データ
D−の電圧レベルがLレベルである状態が所定の時間、
例えば3msec続いたことが検出された場合、つま
り、図3の回路にてカウンタ11−3が活性化され、所
定の時間、ここでは3msec分のカウント値までカウ
ントが実行されると、完了信号CAの電圧レベルをHレ
ベルとする。これにより、ステップS5のサスペンド検
出がなされたこととなる。このサスペンド検出により、
動作制御信号ENCの電圧レベルがLレベルとなり、ス
テップS6に示すように、サスペンド検出による割込み
処理を実行するために、割込み制御信号INTAの電圧
レベルをLレベルとし、割込み制御信号INTBの電圧
レベルをLレベルとして、MCU部20をストップモー
ドとなるように指示する。
ドに対する動作処理と並行して、ステップS9に示すよ
うに、PLL回路60は非動作状態となる。このため、
PLL回路60の非動作状態に伴い、USB制御部10
は非動作状態となり、サスペンドモードとなる。ここ
で、動作制御信号ENCの電圧レベルがLレベルとなっ
ているが、発振制御信号STBの電圧レベルはHレベル
のままであるので、発振回路30自体はまだ動作状態で
ある。これは、USB制御部10は非動作状態となって
よい場合であっても、MCU部20としては、実行中の
所望の処理を完了するまでは、非動作状態になることが
できないためである。このため、発振回路30は、MC
U部20へ発振信号OSCを供給するため、発振制御信
号STBの電圧レベルがLレベルとなるまでは動作が継
続されている。
の処理が完了し、割込み制御信号INTBにより割込み
が実行され、MCU部20が非動作状態となるように、
ストップモードへ移行する。MCU部20がストップモ
ードとなることで、ステップS8に示すように、発振制
御信号STBの電圧レベルもLレベルとなる。この結
果、ステップS10に示すように、発振回路30におけ
る発振が抑制され、発振停止状態となる。ここで、デー
タD+の電圧レベルがHレベルで、データD−の電圧レ
ベルがLレベルの間は、所定時間のカウントが行われた
カウンタ11−3は完了信号CAの電圧レベルをHレベ
ルのまま維持しており、動作制御信号ENCの電圧レベ
ルはLレベルが維持されているので、発振回路30は発
振停止状態が維持される。
の電圧レベルがLレベルで、相補データD−の電圧レベ
ルがHレベルになったことが検出されると、図3に示す
回路において、カウンタ11−3がリセットされるとと
もに、ANDゲート11−2の出力によって、ステップ
S12により、レジュームを検出するため、動作制御信
号ENCの電圧レベルがHレベルへと変わる。これによ
り、ステップS13に示すように、PLL回路60が起
動されるとともに、発振回路30が起動される。この
時、MCU部20は未だ非動作状態である。
り、データD+及び相補データD−の電圧レベルがとも
にLレベルである状態が検出され、それが所定時間、例
えば1.3μsec続いたかどうかを監視する。ここ
で、カウンタ11−6が所定時間である1.3μsec
に相当するカウントを実行するより前に再び、データD
+の電圧レベルがHレベルで、相補データD−の電圧レ
ベルがLレベルに戻るとする。このような場合は、ノイ
ズ等による誤った電圧レベルの変化によりデータD+及
び相補データD−の電圧レベルがともにLレベルになっ
たものと言える。これをレジュームであるとして応じて
しまうとMCU部20が誤動作を招くことがある。この
ため、このような誤った電圧レベルの変化に対してをス
テップS14にてデータD+と相補データD−とを監視
することで、誤った電圧レベルであるような場合には、
MCU部20が非動作状態を維持するように、監視部1
5では割込み制御信号INTAの電圧レベルをLレベル
に維持するとともに、ステップS10に示す発振停止状
態に戻る。このようなレジュームとは異なる、誤った電
圧レベルの変化に対する処理としては、再び、ステップ
S3に戻って、図3の回路の動作により、動作制御信号
ENCの電圧レベルをLレベルに戻すようにしてもよ
く、他の回路構成、例えば、完了信号CBの電圧レベル
に応じて、動作制御信号ENCの電圧レベルを強制的に
Lレベルに戻すようにする回路を設けるものであっても
よい。前者であれば、追加の回路構成が不要であること
から、コストや集積度の向上に好適である。後者であれ
ば、カウンタ11−3のカウント結果を待たずして、発
振回路30を発振停止状態へ戻すことができ、消費電力
の低減にはより好適である。なお、発振回路30の発振
停止とともに、PLL回路60も再び動作停止状態とな
っている。
り、データD+及び相補データD−の電圧レベルがとも
にLレベルである状態が検出され、それが所定時間、例
えば1.3μsec続いたことが検出されると、完了信
号CBの電圧レベルがLレベルからHレベルとなり、割
込み制御信号発生部11−5によって割込み制御信号I
NTAの電圧レベルがHレベルに変化する。MCU部2
0は、割込み制御信号INTAに基づく割込み制御信号
INTBの電圧レベルがLレベルからHレベルへ変化し
たことに応じて、ステップS15に示すレジューム検出
にともなう割込み処理を実行する。MCU部20は、割
込み処理の実行により、ステップS16に示すように、
ストップモードを解除し、ステップS17に示すよう
に、発振制御信号STBの電圧レベルをHレベルにす
る。なお、先の説明から分かるように、発振回路30自
体は、発振制御信号STBの電圧レベルをHレベルにす
る前に既に起動されている。この結果、ステップS18
に示すように、USB制御部10とMCU部20とが起
動され、通常動作状態に戻ることとなる。
イクロコントローラにおいては、USB制御部10とM
CU部20とで発振回路を共有することができる。ま
た、サスペンドモードを有する構成に対しても、確実な
動作が実現でき、発振回路30自体の動作をも停止する
ことが可能となる。これは、発振回路30に基づく発振
信号を用いずに、監視部15にてデータD+とデータD
−との状態を監視し、データD+とデータD−との状態
に応じて、MCU部20によるソフトウェア処理を実行
することなく停止していた発振回路30を動作させるこ
とができるように構成したことから実現できるものであ
る。この結果、低消費電力化を妨げることなく、従来以
上の低消費電力化が期待でき、発振回路の増加にともな
うコストの増大を低減することができる。
の制御にて、MCU部20を介すことなく、発振回路を
起動させることができるようにしている。このため、発
振回路30における起動後の発振が安定するまでの期間
及びPLL回路60における出力が安定するまでの期間
を充分にかせぐことができ、マイクロコントローラを高
速に非動作状態から動作状態へと戻すことができ、ま
た、サスペンド検出やレジューム検出の確実性並びに伝
送データの送受信の確実性をより向上させることができ
る。
やレジューム検出を、データD+と相補データD−との
状態にて監視するため、複雑な回路や制御が必要なく、
比較的少ない回路構成で実現できるので、コストの増加
も低減する効果が期待できる。
ロトコルに基づいて、データD+や相補データD−を監
視することで、サスペンド検出やレジューム検出を行う
ことができるため、USB制御部10を非動作状態とし
ても、確実に伝送されるデータを受信することができ
る。
共有化や、これにともなう回路構成の増加を極力低減す
るようにしているので、振動子を接続するための外部端
子数を増加させることもなく、また、集積度の向上をも
阻害することを極力低減して実現可能であるので、本発
明のマイクロコントローラをワンチップ化してパッケー
ジ化された半導体装置、あるいは2つのチップで構成し
たものでも、1つのパッケージに封止した半導体装置と
してすることにより好適であり、その効果はより顕著な
ものとなる。
いて、図面を用いて詳細に説明したが、本発明のマイク
ロコントローラの構成は上述のものに限定されるもので
はない。
同様な動作を実現可能であれば、上記実施の形態に限定
されるものではない。
ものを考慮し、その通信プロトコルに基づいて、データ
D+と相補データD−との状態からサスペンド検出やレ
ジューム検出を行うようにしているものであるが、これ
に限定されするものではなく、サスペンド検出やレジュ
ーム検出を他の方法にて行ものであってもよく、また、
必ずしもUSBを用いるものに限られるものでもない。
例えば、相補データD−を伝送するようなものでなく、
1ビットあるいはそれ以上のビットでデータの送受信を
行うようなものであっても、その通信プロトコルやデー
タの伝送状態から、無通信状態であることや通信の再開
を認識することができるものであれば、それを監視し、
サスペンドやレジュームを検出することができるので、
本発明を十分に適用可能である。なお、監視に際して
は、本発明のように、2ビットあるいはそれ以上のデー
タを監視するものとした方がノイズ等による誤った監視
結果とすることを低減でき、安定した動作が実行でき
る。本発明はUSBを用いたものを実施例としたことに
より、USBに適用した場合には、上述のような種々の
格別な効果を生ずることを示している。
7は、同じカウント値でもよい場合には、サスペンド検
出とレジューム検出とで共有化して使用するものであっ
てもよい。さらに、本発明の実施例においては、USB
1.1規格に基づき、USB制御部10を48MHzの
発振信号にて動作させるものであるとしているが、これ
に限らず、新たな規格等により定められた周波数の発振
信号にてUSB制御部10を動作させるようなものであ
ってもよい。本発明においては、分周回路やPLL回路
を設けた構成となっているので、このようなUSB制御
部10に対する発振信号の周波数に対する規定が変更さ
れたとしても、本発明では容易に対応することができ
る。
パワード方式を適用したマイクロコントローラの場合に
は、次のような改良された構成でもよい。図6は、本発
明のマイクロコントローラの改良例を説明するための、
本発明の改良されたマイクロコントローラが適用される
利用形態を示す図であり、図7は、本発明のマイクロコ
ントローラの改良例を示す主要部の回路図である。説明
を簡略化するために、図6及び図7において、図1〜図
5と同様な構成要素については同じ符号を付けている。
マイクロコントローラの特徴は、ゲート回路として、2
入力1出力のANDゲート325が追加されていること
である。ANDゲート325には監視部15からの動作
制御信号ENCに基づく動作制御信号STAとバスパワ
ード方式の場合に外部装置、例えば、USBコネクタ1
10を介してパーソナルコンピュータから供給される電
圧Vbusとが入力さている。ANDゲート325の出
力信号は、図1における動作制御信号STAの代わり
に、ORゲート90の一方の入力信号として入力され
る。ここで、ANDゲート325を用いることによる利
点についてを、以下に説明する。
用するマイクロコントローラにおいては、MCU部20
に切換回路321を設けている。切換回路321は、M
CU部20の電源電圧として、電圧Vbusに基づく電
圧Vmあるいは外部に設けられた電源電圧供給部として
の電源電圧源500から端子301を介して供給される
電圧Voのいずれか一方を、電圧Vbusに基づいて選
択的に、MCU部20の電源電圧Viとして出力するも
のである。例えば、パーソナルコンピュータがUSBコ
ネクタ110に接続されている場合には、電圧Vbus
は5Vといった電圧が切換回路321に与えられるた
め、切換回路321は、パーソナルコンピュータからM
CU部20への電源電圧供給可能であることから、電圧
Vmを選択して、電源電圧Viとして出力する。前述の
図2等においては、説明を簡略化するため、電圧Vmが
MCU部20の電源電圧として用いられている場合を例
として説明している。また、パーソナルコンピュータが
USBコネクタ110に接続されていない場合には、電
圧Vbusはフローティング状態となるのであるが、プ
ルダウン抵抗310により、接地電圧となり、0Vとい
った電圧が切換回路321に与えられるため、切換回路
321は、パーソナルコンピュータからMCU部20へ
の電源電圧供給が不可能であることから、電圧Voを選
択して、電源電圧Viとして出力する。このように構成
することで、MCU部20には常に電源電圧が供給され
ることとなり、他の周辺回路120、130等が、MC
U部20を用いての必要な処理動作が可能となる等、パ
ーソナルコンピュータが接続されてなくとも、MCU部
20は種々の動作が可能となる。なお、電圧Voは、I
/O部93に対する電源電圧としても、端子303を介
してI/O部93へ供給されている。
っており、電源電圧が常時供給されるMCU部20とし
ては、発振回路30に対する動作制御信号STBの発生
を、上述したように実現できる。しかしながら、例え
ば、パーソナルコンピュータが接続されていない場合に
は、電圧Vbusが供給されないため、電圧Vbusに
基づいて生成される、USB制御部10に対する電源電
圧Vuが生成されないことが考えられる。このような場
合、USB制御部10の機能が実現できないため、図1
に示す構成であると、監視部15からの動作制御信号E
NCの電圧レベルが不定となることが考慮される。この
ため、動作制御信号STAも不定となり、もし、動作制
御信号STAの電圧レベルがHレベルとなると、発振回
路30の動作を停止すべきモードとなっても、ORゲー
ト90の出力信号OXAがHレベルに固定されてしま
い、発振回路30は動作制御信号STBの電圧レベルに
関係なく常時動作することとなる。また、MCU部20
から監視部15の動作制御信号ENCを制御しようとし
ても、USB制御部10が動作状態にないため、この制
御もできない。
場合には、監視部15のみ電圧Voに基づいて電源電圧
を常時供給できるように、切換回路321と同様な切換
回路をUSB制御部10に設けることで解決することも
可能である。
向上させること及び追加回路を低減することによるコス
トの低減を考慮し、図7の改良例においては、切換回路
を追加するといったUSB制御部10への改良はするこ
となく、ANDゲート325を設けるものとしている。
場合には、動作制御信号STAの電圧レベルが不定であ
っても、ANDゲート325の出力信号の電圧レベルが
Lレベルに固定されることとなるので、動作制御信号S
TBにて発振回路30の停止が可能となる。また、電圧
Vbusが供給されている場合には、ANDゲート32
5の出力信号の電圧レベルは、動作制御信号STAの電
圧レベルに応じたものとなるので、図1に示す本発明の
マイクロコントローラと同様な動作が実現できる。
式を例としているが、USB制御部10にバッテリ等U
SBバス以外のものから電源供給を受けているものを考
慮した場合には、パーソナルコンピュータと未接続とな
っている時に、データD+を送受信する端子1をプルア
ップ抵抗を介して電源電圧に設定し、データD−を送受
信する端子3をプルダウン抵抗を介して接地電圧に設定
されるようにしておくことで、本発明のサスペンド検出
動作により、USB制御部10をサスペンドモードに設
定することができる。このようにすることで、本発明の
マイクロコントローラを搭載した周辺装置が上位装置で
あるパーソナルコンピュータと未接続である時に、US
B制御部10をサスペンドモードとすることができ、消
費電力をより低減することができる。このようにすれ
ば、周辺装置がパーソナルコンピュータと未接続時にお
いて、その未接続状態を認識し、USB制御部10を非
動作状態とするための特別な回路が不要となり、マイク
ロコントローラを構成するチップサイズの縮小化、回路
構成を少なくすることによるコスト低減等の効果をも望
むことができる。
囲内であれば、種々の変更が可能である。
ローラによれば、1つの発振回路にて構成し、コストを
低減し、低消費電力化を実現した伝送制御装置としての
マイクロコントローラを提供することができる。
れば、上記マイクロコントローラをワンチップ化して実
現することができる。
れば、上記マイクロコントローラを、伝送されるデータ
を確実に受信することができるものとして提供すること
ができる。
れば、複雑な制御や回路構成の増大を招くことなく、上
記マイクロコントローラを実現することができる。
示す主要部の回路図である。
用形態を示す図である。
を示す回路図である。
を示す回路図である。
ローチャートである。
するための、本発明のマイクロコントローラが適用され
た利用形態を示す図である。
主要部の回路図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 第1のデータ線から第1のデータを、第
2のデータ線から該第1のデータと異なる第2のデータ
を伝送するデータ線対を介して上位装置と周辺装置との
データの伝送を制御するマイクロコントローラにおい
て、 発振信号に基づいて動作し、前記データ線対からの第1
のデータ並びに第2のデータを受信及び、所望のデータ
を該データ線対を介して前記上位装置へ伝送する機能を
有するとともに、該データ線対からのデータ伝送状態を
監視する伝送制御部と、 前記発振信号に基づいて動作し、前記伝送制御回路から
の情報を受信し、受信した情報に基づき内部回路の動作
制御を行うものであり、前記監視の結果に応じて非動作
状態と動作状態とに状態変更可能な主制御部と、 起動状態にて前記発振信号を発生する発振回路と、を有
し、 前記発振回路は前記主制御部が前記非動作状態となるこ
とに伴って発生する信号に応じて停止され、該主制御部
が前記動作状態に戻る際には、前記監視の結果に応じて
起動されること、 を特徴とするマイクロコントローラ。 - 【請求項2】 前記伝送制御部は前記主制御部より高い
周波数を有するクロック信号にて動作するものであり、
前記マイクロコントローラは、前記発振信号を受信して
該クロック信号を発生し、該発生したクロック信号を該
伝送制御部へ出力するクロック発生部を有することを特
徴とする請求項1記載のマイクロコントローラ。 - 【請求項3】 前記クロック発生部は、前記監視の結果
に応じて動作が制御されることを特徴とする請求項2記
載のマイクロコントローラ。 - 【請求項4】 前記伝送制御部は、前記データ線対の前
記第1のデータ線の電位レベルが第1の電位レベルであ
り、前記第2のデータ線の電位レベルが該第1の電位レ
ベルとは異なる第2の電位レベルである状態が所定の時
間続いたことを検出することにより、前記主制御部に対
して、非動作状態とすることを指示する監視結果を送る
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の
マイクロコントローラ。 - 【請求項5】 前記主制御部が非動作状態の間に、前記
伝送制御部は、前記データ線対の前記第1のデータ線の
電位レベルが前記第2の電位レベルであり、前記第2の
データ線の電位レベルが前記第1の電位レベルである状
態が検出されたことにより、前記発振回路に対して、前
記発振信号の発生を指示する監視結果を送ることを特徴
とする請求項4記載のマイクロコントローラ。 - 【請求項6】 前記伝送制御部は、前記データ線対の前
記第1のデータ線の電位レベルと前記第2のデータ線の
電位レベルがともに前記第2の電位レベルである状態が
所定時間続いたことを検出することにより、前記主制御
部に対して、動作状態戻ることを指示する監視結果を送
ることを特徴とする請求項5記載のマイクロコントロー
ラ。 - 【請求項7】 少なくとも前記伝送制御部及び前記主制
御部はワンチップ化されていることを特徴とする請求項
1〜6のいずれか1つに記載のマイクロコントローラ。 - 【請求項8】 データの伝送を行う装置から供給される
供給電圧に基づいて、該装置が前記データ線対に接続さ
れているか否かを検出し、該検出の結果、該装置が該デ
ータ線対に接続されていると判断した場合には、前記主
制御部の電源電圧は該データ線対と接続された装置から
前記供給電圧に基づいて与えられ、該装置が前記データ
線対に接続されていないと判断された場合には、前記主
制御部の電源電圧は外部からの電源電圧発生部から供給
される電圧に基づいて与えられるように切り換える切換
回路を有することを特徴とする請求項5記載のマイクロ
コントローラ。 - 【請求項9】 前記供給電圧に基づいて、前記発振信号
の発生を指示する監視結果を前記発振回路へ与えること
を制御するゲート回路を有することを特徴とする請求項
8記載のマイクロコントローラ。
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