JP6454495B2 - 半導体装置及びその故障検出方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置及びその故障検出方法に関し、例えば音声出力と音声入力とを行う半導体装置及びその故障検出方法に関する。

近年、音声認識技術の進歩により、音声により機器を制御する技術が多く提案されている。このように音声による機器制御を行う場合、音声を出力するばかりではなく、外部で生じた音声を的確に取り込む必要がある。そこで、音声の入出力を行う音声入出力装置の例が特許文献１、２に開示されている。

特許文献１に記載の車載装置は、自動車に搭載されるスピーカやアンプの自己診断を迅速に行う。より具体的には、特許文献１では、ドアが開かれたことに応じてスピーカから発せられたチャイム音を、別のスピーカで収音する。そして、特許文献１では、別のスピーカでチャイム音が収音されたか否かに基づきスピーカの故障を検出する。

特許文献２に記載のカーナビゲーション装置は、音声入出力機能を備え、音声出力装置の一時的な異常をも診断する。より具体的には、特許文献２では、音声出力装置からの合成音声の出力時に、マイクを動作させて音声入力装置から音声入力信号を取込み、Ａ／Ｄ変換器及び音声認識部による音声認識を実行させ、その音声認識結果と元の音声データとを比較してそれらが一致するかどうかを判定する。そして、特許文献１では、それと同時に、Ｄ／Ａ変換器の出力する合成音声信号を、そのままＡ／Ｄ変換器に取込んで音声認識部による音声認識を実行させ、その音声認識結果と元の音声データとを比較してそれらが一致するかどうかを判定する。

特開２０１１−２５１６２６号公報 特開２００５−２９２４０１号公報

しかしながら、特許文献１、２では、音声入出力経路の故障は診断できるものの、複数の音声入出力経路がある場合にいずれの経路で故障が発生しているかを特定できない問題がある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、半導体装置は、メモリとサウンドユニットとの間のデータ転送を制御するメモリ転送制御ユニットを有し、１つのメモリ転送制御ユニットと１つのサウンドユニットとにより音声データ転送経路を複数構成し、少なくとも１つの音声データ転送経路を介して再生音声データを出力し、かつ、少なくとも２つの音声データ転送経路により１つの再生音声データに起因して生じる少なくとも２つの録音音声データを取得する。

なお、上記実施の形態の装置を方法やシステムに置き換えて表現したもの、該装置または該装置の一部の処理をコンピュータに実行せしめるプログラムなども、本発明の態様としては有効である。

前記一実施の形態によれば、半導体装置は、故障が生じた音声データ転送経路を特定できる。

実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の経路切替部のブロック図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置におけるＷＳ周波数計測値の更新タイミングを示すタイミングチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置における音声データ転送経路の故障検査時の経路を説明するブロック図である。 実施の形態１にかかる半導体装置における音声データ転送経路の故障検査方法のフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置における音声データ転送経路の故障モジュール特定処理及び経路組み替え処理のフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置における音声データ転送経路の組み替え態様の一例を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる半導体装置における音声データ転送経路の故障検査時の経路を説明するブロック図である。 実施の形態３にかかる半導体装置における音声データ転送経路の故障検査時の経路を説明するブロック図である。

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

まず、実施の形態１にかかる半導体装置１のブロック図を図１に示す。図１では、半導体装置１の外付け部品として、メモリ（例えば、外部メモリ２）、ＤＡ変換器３１、３２、ＡＤ変換器３３、ＡＤ変換器３４、スピーカ４１、４２、マイクロフォン４３、４４を示した。しかし、外部メモリ２、ＤＡ変換器３１、３２、ＡＤ変換器３３、３４は、半導体装置１に内蔵しても良い。

図１に示した例では、外部メモリ２は、外部端子ＴＭＥを介して半導体装置１と接続される。ＤＡ変換器３１は、外部端子ＴＭ１を介して半導体装置１と接続される。ＤＡ変換器３２は、外部端子ＴＭ２を介して半導体装置１と接続される。ＡＤ変換器３３は、外部端子ＴＭ３を介して半導体装置１と接続される。ＡＤ変換器３４は、外部端子ＴＭｎを介して半導体装置１と接続される。ＤＡ変換器３１、３２は、半導体装置１が出力する音声データをデコードしてアナログ音声信号を生成してスピーカ４１、４２から音声を出力する。ＡＤ変換器３３、３４は、マイクロフォン４３、４４が収集したアナログ音声信号をデジタル信号に変換して半導体装置１に出力する。

図１に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置１は、ＤＭＡコントローラ１０、サウンドインタフェース１１、演算部（例えば、ＣＰＵ１２）、メモリインタフェース１３を有する。また、ＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ１０、サウンドインタフェース１１、ＣＰＵ１２、メモリインタフェース１３は、バスにより互いに通信可能に構成されている。

ＣＰＵ１２は、外部メモリ２等から読み出したプログラムを実行して、読み出したプログラムに従って各種処理を行う。特に、実施の形態１にかかる半導体装置１では、後述する音声データを用いた故障検出処理及び当該故障検出処理結果に基づいたＤＭＡコントローラ１０及びサウンドインタフェース１１の設定を行う。また、実施の形態１にかかる半導体装置１では、ＤＭＡコントローラ１０及びサウンドインタフェース１１内でいずれのユニットを利用するかどのような音声データの伝達経路を構成するかの設定をＣＰＵ１２からの指示に基づき行うものとする。

ＤＭＡコントローラ１０は、外部メモリ２とサウンドインタフェース１１との間のデータの送受信を制御する。なお、実施の形態１にかかる半導体装置１では、外部メモリ２が半導体装置１とは異なる部品として実装されているため、ＤＭＡコントローラ１０は、メモリインタフェース１３を介して外部メモリ２へのデータの送受信を行う。メモリインタフェース１３は、ＤＭＡコントローラ１０或いはＣＰＵ１２からのリード命令又はライト命令に従って外部メモリ２へのリード指示又はライト指示を行う。

また、図１に示すように、ＤＭＡコントローラ１０は、メモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎ（ｎは、ユニットの数を示す整数。以下同じとする）、及び、ユニット制御部１１０を有する。メモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎは、ユニット制御部１１０から与えられた指示に基づき外部メモリ２と指示されたサウンドインタフェース１１内のサウンドユニットとの間のデータの送受信を行う。また、メモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎは、ＴＣＲモニタ部を有する。ＴＣＲモニタ部は、外部メモリとサウンドユニットとの間で連続して音声データが転送された数を数えるＴＣＲカウントをカウントする。また、ＴＣＲモニタ部は、音声データの転送間隔の長さを示す第２のカウント値（例えば、ＴＣＲ周波数計測値）を生成する。

また、ユニット制御部１１０は、メモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎを制御する。より具体的には、ユニット制御部１１０は、メモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎが音声データを転送する際の転送元アドレス、転送先アドレス及び連続転送回数の設定値を各メモリ転送制御ユニットに設定する。メモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎは、これら設定値に基づき動作する。また、ユニット制御部１１０は、ｄｒｅｑモニタ部を有する。ｄｒｅｑモニタ部は、サウンドインタフェース１１内の複数のサウンドユニットが出力するデータ制御信号の発生間隔の長さを示す第３のカウント値（例えば、ＤＲＥＱ周波数計測値）を生成する。

なお、ＴＣＲ周波数計測値及びＤＲＥＱ周波数計測値は、メモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎ及び後述するサウンドユニット２１１〜２１ｎの故障検出で用いられるものである。

サウンドインタフェース１１は、半導体装置１の外部に設けられる音声入出力装置と半導体装置１との音声データの入出力を行う。サウンドインタフェース１１は、経路切替部２０及びサウンドユニット２１１〜２１ｎを有する。

経路切替部２０は、サウンドユニット２１１〜２１ｎと外部端子ＴＭ１〜ＴＭｎとの間に設けられ、サウンドユニット２１１〜２１ｎに入出力される音声データの転送経路を切り換える。より具体的には、経路切替部２０は、第１から第３の経路切替機能を有する。第１の経路切替機能では、１つのサウンドユニットから出力される音声データを外部端子ＴＭ１〜ＴＭｎのいずれか１つに出力する。第２の経路切替機能では、１つのサウンドユニットから他のサウンドユニットに音声データをループバックさせる。第３の経路切替機能では、１つの外部端子から入力される音声データをサウンドユニット２１１〜２１ｎのいずれか１つに出力する。この経路切替部２０の詳細は後述する。

サウンドユニット２１１〜２１ｎは、外部メモリ２に格納された音声データの外部端子への出力と、外部端子から入力される音声データのメモリへの転送を行う。また、サウンドユニット２１１〜２１ｎは、音声データのサンプリング周波数の周期の長さを示す第１のカウント値（例えば、ＷＳ周波数計測値）を生成する。

より具体的には、サウンドユニット２１１〜２１ｎは、再生する音声データ（以下、再生音声データと称す）を受信した場合には、受信した再生音声データに含まれるサンプリング周波数情報に基づきＷＳ信号を生成する。このＷＳ信号は、再生チャンネルを示すものである。また、サウンドユニット２１１〜２１ｎは、受信した再生音声データ中の音声成分の情報をパラレル信号からシリアル信号に変換する。そして、サウンドユニット２１１〜２１ｎは、ＷＳ信号とシリアル信号とを同時に出力する。

また、サウンドユニット２１１〜２１ｎは、録音すべき音声データ（以下、録音音声データと称す）を受信した場合には、受信した音声データをシリアル信号からパラレル信号に変換する。また、サウンドユニット２１１〜２１ｎは、録音音声データと共に受信したＷＳ信号に基づきパラレル信号にサンプリング周波数情報を付加して出力する。

そして、サウンドユニット２１１〜２１ｎは、サンプリング周波数検出部２１１ａ〜２１ｎａを有する。サンプリング周波数検出部２１１ａ〜２１ｎａは、音声データのサンプリング周波数の周期の長さを示す第１のカウント値（例えば、ＷＳ周波数計測値）を生成する。このＷＳ周波数計測値は、ユニット制御部１１０に送信される。ＣＰＵ１２は、ユニット制御部１１０に保持されているＷＳ周波数計測値を参照することで、サウンドユニット２１１〜２１ｎが生成するＳＷ周波数計測値を取得する。

続いて、経路切替部２０の詳細について説明する。図２に実施の形態１にかかる経路切替部２０のブロック図を示す。図２に示すように、経路切替部２０は、セレクタユニット５１〜５ｎ、入出力バッファ６１〜６ｎを有する。また、図２では、サウンドユニット２１１〜２１ｎに入出力される信号を示した。図２に示すように、サウンドユニット２１１〜２１ｎは、ＥＮＡＢＬＥ信号、ＯＵＴＰＵＴ信号を出力し、ＩＮＰＵＴ信号が入力される。ＥＮＡＢＬＥ信号は、入出力バッファ６１〜６ｎを入力バッファとして機能させるか、出力バッファとして機能させるかを切り替える信号である。ＯＵＴＰＵＴ信号は、サウンドユニット側から出力端子側に伝達される音声データである。ＩＮＰＵＴ信号は、出力端子側からサウンドユニット側に伝達される音声データである。なお、ＯＵＴＰＵＴ信号及びＩＮＰＵＴ信号には、ＷＳ信号とシリアル信号（音声データ）が含まれる。

セレクタユニット５１〜５ｎは、入出力される信号の組み合わせが異なるのみであり、同じ構成であるため、ここではセレクタユニット５１について説明する。セレクタユニット５１は、セレクタＳＥＬ１、ＳＥＬ２、ＳＥＬ３、経路設定レジスタ５１１を有する。経路設定レジスタ５１１は、音声データの出力先を示す経路設定値を格納する。この経路設定値は、例えば、ＣＰＵ１２により経路設定レジスタ５１１に格納される、或いは、書き換えられる。セレクタＳＥＬ１、ＳＥＬ２、ＳＥＬ３は、経路設定値の値に基づき音声データの伝達経路を切り換える。各セレクタは、以下のような経路切替を行う。

セレクタＳＥＬ１は、サウンドユニット２１１〜２１ｎが出力するＥＮＡＢＬＥ信号（図２のＥＮ１１〜ＥＮｎ１）のいずれか１つを選択して入出力バッファ６１に出力する。セレクタＳＥＬ２は、サウンドユニット２１１〜２１ｎが出力するＯＵＴＰＵＴ信号（図２のＳＩ１１〜ＳＯｎ１）のいずれか１つを選択して入出力バッファ６１に出力する。セレクタＳＥＬ３は、選択した信号の出力先となるサウンドユニットのＯＵＴＰＵＴ信号以外のＯＵＴＰＵＴ信号（図２のＳＯ２１〜ＳＯｎ１）及び入出力バッファ６１〜６ｎが出力するＩＮＰＵＴ信号（図７２のＳＩｏ１〜ＳＩｏｎ）のいずれか１つを選択する。そして、セレクタＳＥＬ３は、選択した信号を対応する出力先となるサウンドユニット（図２の場合は、サウンドユニット２１１）に出力する。なお、セレクタＳＥＬ１、ＳＥＬ２、ＳＥＬ３は、経路設定レジスタ５１１に格納された経路設定値に基づき選択する信号を出力する。

入出力バッファ６１〜６ｎは、入力バッファと出力バッファとを有する。入力バッファは、外部端子から入力される信号を半導体装置１内に伝達する。出力バッファは、ＥＮＡＢＬＥ信号の論理レベルによりＯＵＴＰＵＴ信号を出力する状態と、出力端子をハイインピーダンスとする状態とに切り換える。

続いて、実施の形態１にかかる半導体装置１の動作について説明する。実施の形態１にかかる半導体装置１は、半導体装置１の故障を自己検出する故障検査処理と、外部メモリ２に格納されている再生音声データの出力と外部から入力される音声を録音音声データとして外部メモリ２への記録とを行う通常動作処理と、の２つの動作モードを有する。また、実施の形態１にかかる半導体装置１は、故障検査では、故障が発生した音声データ転送経路（以下、場合に応じてレーンと称す）における故障モジュールを特定して、当該故障モジュールを正常なモジュールに置き換える自己修復処理を行う。実施の形態１にかかる半導体装置１は、通常動作モードにおいては、再生録音データの再生と音声の録音とにいずれのレーンを使用するかをＣＰＵ１２により任意に設定できるものとする。

実施の形態１にかかる半導体装置１では、故障検査において、通常動作モードの動作を用いた検査を行う。より具体的には、故障検査における再生音声データの再生処理及び外部に設けられるマイクロフォンで取得した音声を録音した録音音声データの取得処理は、通常動作モードにおける再生処理及び録音処理と実質的に同じである。そこで、以下では、実施の形態１にかかる半導体装置１の故障検査について詳細に説明する。

実施の形態１にかかる半導体装置１は、故障検査において検査用のレーン設定を行い、検査用レーン設定で再生音声データを再生すると共に、当該再生音声データに基づき録音音声データを生成して、再生音声データと録音音声データに基づき故障レーンを検出する。また、実施の形態１にかかる半導体装置１は、故障レーン中の故障モジュールを特定して故障モジュールを他のモジュールに置き換える自己修復処理を行う。

ここで、自己修復処理においては、故障モジュールの特定でメモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎ、ユニット制御部１１０、サウンドユニット２１１〜２１ｎ内で生成される値を用いる。そこで、故障検査の説明の前にメモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎ、ユニット制御部１１０、サウンドユニット２１１〜２１ｎ内で生成される各値について説明する。図３に、実施の形態１にかかる半導体装置１の動作を示すタイミングチャートを示す。

図３に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置１では、音声データのサンプリング周波数に応じた周期で再生処理及び録音処理に関わるデータの送受信を行う。図３では、サンプリング周波数に応じて生成される信号としてＷＳ信号を示した。このＷＳ信号は、サウンドユニット２１１〜２１ｎ内で生成される信号である。

そして、実施の形態１にかかる半導体装置１は、録音処理を行う場合、外部に設けられるマイクロフォン４３等から得た音声データをＷＳ信号の周期に応じて出力する。一方、実施の形態１にかかる半導体装置１は、再生処理を行う場合、サウンドユニット２１１〜２１ｎがＷＳ信号の周期に応じてＤＲＥＱ信号を出力する。このＤＲＥＱ信号は、サウンドユニット２１１〜２１ｎが出力する制御信号の１つである。そして、当該ＤＲＥＱ信号に応じて、ＤＭＡコントローラ１０のユニット制御部１１０がメモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎにサウンドユニット２１１〜２１ｎに転送することを指示する。このとき、メモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎは、サンプリング周波数に応じた周期で音声データの転送を行う。

そして、実施の形態１にかかる半導体装置１では、サウンドユニット２１１〜２１ｎ内のサンプリング周波数検出部２１１ａ〜２１ｎａにおいて、ＷＳ信号の１周期中に、サンプリング周波数よりも高い周波数の信号をカウントすることでＷＳ信号の１周期の長さを示すＷＳ周波数計測値を生成する。また、ＤＭＡコントローラ１０内のユニット制御部１１０は、ＤＲＥＱ信号の１周期中に、サンプリング周波数よりも高い周波数の信号をカウントすることでＤＲＥＱ信号の１周期の長さを示すＤＲＥＱ周波数計測値を生成する。また、ＤＭＡコントローラ１０内のメモリ転送制御ユニット１０１〜１０ｎは、連続してデータ転送回数を示すＴＣＲカウント値が更新されるタイミングの間の長さをサンプリング周波数よりも高い周波数の信号をカウントしてＴＣＲ周波数計測値を生成する。

ここで、ＷＳ周波数計測値、ＤＲＥＱ周波数計測値及びＴＣＲ周波数計測値の生成方法について説明する。なお、ＷＳ周波数計測値、ＤＲＥＱ周波数計測値及びＴＣＲ周波数計測値の生成方法は、実質的に同じであるため、以下では、ＷＳ周波数計測値の生成方法について説明する。図４に実施の形態１にかかる半導体装置１におけるＷＳ周波数計測値の更新タイミングを示すタイミングチャートに示す。

図４に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置１では、ＷＳ周波数計測値を生成するために、ＷＳ信号よりも高い周波数を有するオーバーサンプリングクロックを用いる。そして、ＷＳ信号の１周期中のオーバーサンプリングクロックの立ち上がりエッジの数をカウントすることでＷＳ周波数計測値を生成する。また、ｍ周期目のＷＳ周波数計測値は、ｍ＋１周期目にサウンドユニット２１１〜２１ｎ内の周波数レジスタに格納される。

続いて、実施の形態１にかかる半導体装置１の故障検査時の動作について詳細に説明する。実施の形態１にかかる半導体装置１では、故障検査時に、ＣＰＵ１２がプログラムに従って、経路切替部２０を制御する。そして、この制御により、半導体装置１は、１つのサウンドユニットと、１つのメモリ転送制御ユニットと、により構成される音声データ転送経路を少なくとも３つ構成する。より具体的には、再生音声データの出力経路として少なくとも２つの音声データ伝達経路を構成し、録音音声データを取得するための経路として少なくとも２つの音声データ伝達経路を構成する。そして、実施の形態１にかかる半導体装置１は、少なくとも１つの音声データ転送経路を介してメモリに格納された再生音声データを外部メモリ２から外部端子側に転送する。また、実施の形態１にかかる半導体装置１は、転送した再生音声データに起因して生じる録音音声データを、少なくとも２つの音声データ転送経路を介して外部端子側から外部メモリ２に転送する。そこで、実施の形態１にかかる半導体装置１の故障検査時における音声データ伝達経路の設定の一例を図５に示す。なお、図５に示す例では、ｎを５とした例について説明する。

図５に示す例では、メモリ転送制御ユニット１０１とサウンドユニット２１１により構成される音声データ転送経路（以下、第１のレーンと称す）により再生音声データを外部メモリ２から外部端子側に転送する。また、第１のレーンの先に接続されるＤＡ変換器及びスピーカにより第１のレーンを介して転送した再生音声データを再生する。

また、図５に示す例では、サウンドユニット２１３とメモリ転送制御ユニット１０３によって構成される音声データ転送経路（以下、第２のレーンと称す）により録音音声データを外部端子側から外部メモリ２に転送する。この第２のレーンは、第１のレーンを介して転送した再生音声データを経路切替部２０内でループバックさせることで生成される録音音声データを外部メモリ２に記録するための経路である。この第２のレーンを介して記録された録音音声データを実施の形態１では第２の録音データと称す。

また、図５に示す例では、サウンドユニット２１５とメモリ転送制御ユニット１０５によって構成される音声データ転送経路（以下、第３のレーンと称す）により録音音声データを外部端子側から外部メモリ２に転送する。この第３のレーンは、第１のレーンの先に設けられるスピーカから出力された音声をマイクロフォンにより録音することで生成される録音音声データを外部メモリ２に記録するための経路である。この第３のレーンを介して記録された録音音声データを実施の形態１では第３の録音データと称す。

上記構成により、実施の形態１にかかる半導体装置１は、少なくとも２つの音声データ転送経路を用いて転送された少なくとも２つの録音音声データを前記メモリに蓄積する。そして、実施の形態１にかかる半導体装置１は、ＣＰＵ１２において、再生音声データと少なくとも２つの録音音声データとを比較して音声データ転送経路の故障を検出する。

続いて、実施の形態１にかかる半導体装置１における故障検出方法について、フローチャートを用いて説明する。そこで、実施の形態１にかかる半導体装置１における音声データ転送経路の故障検査方法のフローチャートを図６に示す。

図６に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置１は、故障検査を開始したことに応じて、検査用の経路設定を行う（ステップＳ１）。より具体的には、ステップＳ１では、ＣＰＵ１２がプログラムに従って、経路切替部２０の経路を切り換えて、例えば、図５に示した第１のレーンから第３のレーンを構成する。

次いで、実施の形態１にかかる半導体装置１は、第１のレーンを介して再生音声データを再生し、第２のレーン及び第３のレーンを介して第１の録音音声データ及び第２の録音音声データを取得する（ステップＳ２）。そして、実施の形態１にかかる半導体装置１は、ステップＳ２で取得した音声データの比較処理を開始する（ステップＳ３）。

ステップＳ３で開始されるデータ比較処理では、ステップＳ４〜Ｓ７の比較判断処理を行う。ステップＳ４では、３つの音声データのうち再生音声データのみが異なるかを判断する。このステップＳ４において、再生音声データのみが異なると判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、第１のレーンに不具合が発生したと判断する（ステップＳ１０）。一方、ステップＳ４において、異なる音声データが再生音声データのみではないと判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、ステップＳ５の比較判断処理を行う。

ステップＳ５では、３つの音声データのうち第１の録音音声データのみが異なるかを判断する。このステップＳ５において、第１の録音音声データのみが異なると判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、第２のレーンに不具合が発生したと判断する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ５において、異なる音声データが第１の録音音声データのみではないと判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、ステップＳ６の比較判断処理を行う。

ステップＳ６では、３つの音声データのうち第２の録音音声データのみが異なるかを判断する。このステップＳ６において、第２の録音音声データのみが異なると判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、第３のレーンに不具合が発生したと判断する（ステップＳ１２）。一方、ステップＳ６において、異なる音声データが第２の録音音声データのみではないと判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、ステップＳ７の比較判断処理を行う。

ステップＳ７では、３つの音声データが全て異なるものであるか否かを判断する。このステップＳ７において、全ての音声データが異なると判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、全てのレーンに不具合が発生したと判断する（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ７において、全てのデータが一致すると判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、全てのレーンが正常と判断し（ステップＳ８）、初期設定等の通常動作用の経路設定値に基づき経路を設定して（ステップＳ９）故障検査を終了する。

ここで、ステップＳ１０〜Ｓ１３において、検査用に設定した３つのレーンのいずれかに故障が発生したと判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、不具合があると判断されたレーンについての故障モジュールの特定処理（ステップＳ１４）と、経路組み替え処理（ステップＳ１５）を行う。この故障モジュールの特定処理と経路組み替え処理の詳細を以下で説明する。

図７に実施の形態１にかかる半導体装置における音声データ転送経路の故障モジュール特定処理及び経路組み替え処理のフローチャートを示す。図７に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置１では、ステップＳ１４の故障モジュール特定処理としてステップＳ２０〜Ｓ２２の処理を行い、ステップＳ１５の経路組み替え処理としてステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を行う。なお、ステップＳ２０〜Ｓ２５の処理は、ＣＰＵ１２により行われる。

ステップＳ２０では、ＷＳ周波数計測値が予め設定した期待値（例えば、ＷＳ周波数期待値）と一致しているか否かを判断する。このステップＳ２０で、ＷＳ周波数計測値がＷＳ周波数期待値と一致していなかった場合、故障レーンに含まれるサウンドユニットが正常に動作していないと考えられる。そのため、ＷＳ周波数計測値がＷＳ周波数期待値と一致していなかった場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、故障レーンに含まれるサウンドユニットが故障していると判断し、故障レーンに含まれるサウンドユニットを他のサウンドユニットに置き換える（ステップＳ２５）。一方、ステップＳ２０で、ＷＳ周波数計測値がＷＳ周波数期待値と一致していると判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、ステップＳ２１の処理を行う。

ステップＳ２１では、ＤＲＥＱ周波数計測値が予め設定した期待値（例えば、ＤＲＥＱ周波数期待値）と一致しているか否かを判断する。このステップＳ２１で、ＤＲＥＱ周波数計測値がＤＲＥＱ周波数期待値と一致していなかった場合、故障レーンに含まれるメモリ転送制御ユニットが正常に動作していないと考えられる。そのため、ＤＲＥＱ周波数計測値がＤＲＥＱ周波数期待値と一致していなかった場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、故障レーンに含まれるメモリ転送制御ユニットが故障していると判断し、故障レーンに含まれるメモリ転送制御ユニットを他のメモリ転送制御ユニットに置き換える（ステップＳ２４）。一方、ステップＳ２１で、ＤＲＥＱ周波数計測値がＤＲＥＱ周波数期待値と一致していると判断された場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、ステップＳ２２の処理を行う。

ステップＳ２２では、ＴＣＲ周波数計測値が予め設定した期待値（例えば、ＴＣＲ周波数期待値）と一致しているか否かを判断する。このステップＳ２１で、ＴＣＲ周波数計測値がＴＣＲ周波数期待値と一致していなかった場合、故障レーンに含まれるメモリ転送制御ユニットが正常に動作していないと考えられる。そのため、ＴＣＲ周波数計測値がＤＲＥＱ周波数期待値と一致していなかった場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、故障レーンに含まれるメモリ転送制御ユニットが故障していると判断し、故障レーンに含まれるメモリ転送制御ユニットを他のメモリ転送制御ユニットに置き換える（ステップＳ２４）。一方、ステップＳ２２で、ＴＣＲ周波数計測値がＴＣＲ周波数期待値と一致していると判断された場合、故障レーンに含まれるサウンドユニット及びメモリ転送制御ユニットの両方が故障しているものと判断できる。これは、サウンドユニット及びメモリ転送制御ユニットの両方が故障が故障している場合、いずれの計測値もゼロとなっているためである。この場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、故障レーンに含まれるサウンドユニット及びメモリ転送制御ユニットの両方を他のユニットに切り換える（ステップＳ２３）。

そして、ステップＳ２３〜Ｓ２５が完了したことに応じて半導体装置１は、故障モジュール特定処理と経路組み替え処理を終了する。なお、ステップＳ２３〜Ｓ２５の処理は、ＣＰＵ１２が経路切替部２０の経路設定値を変更することで経路切替が行われるまた、ステップＳ２０〜Ｓ２２における比較処理では、一定の長さの検査期間中に得られた複数の計測値の変動を考慮して行うことが好ましい。１つの計測値のみに基づいて期待値との一致判断を行った場合、値の揺らぎ等の影響により誤判定が発生する可能性があるためである。

ここで、上記ステップＳ２４、Ｓ２５のユニットの切り替え処理を図を用いて説明する。そこで、図８に実施の形態１にかかる半導体装置における音声データ転送経路の組み替え態様の一例を示すブロック図を示す。

図８は、第１のレーンのサウンドユニット２１１と第３のレーンのメモリ転送制御ユニット１０５が故障している例である。この場合、実施の形態１にかかる半導体装置１は、サウンドユニット２１１をサウンドユニット２１２に置き換え、メモリ転送制御ユニット１０５をメモリ転送制御ユニット１０４に置き換えることができる。

上記説明より、実施の形態１にかかる半導体装置１は、経路切替部２０を有することで、再生音声データを転送する音声データ転送経路を少なくとも１つ構成し、さらに、この再生音声データに起因して生じる少なくとも２つの録音音声データを転送する少なくとも２つの音声データ転送経路を構成することができる。これにより、実施の形態１にかかる半導体装置１は、複数の音声データ転送経路のいずれで故障が発生しているかを特定することができる。ここで、複数の音声データ転送経路を経路毎に故障確認をした場合、故障が発生した音声データ転送経路を特定するためには、複数回の再生・録音処理が必要となる。しかしながら、実施の形態１にかかる半導体装置１では再生音声データを一度再生するのみで複数の音声データ伝達経路の故障の有無を判定することができる。

また、実施の形態１にかかる半導体装置１では、故障検出処理において、音声データの転送状態をモニタする計測値（例えば、ＷＳ周波数計測値、ＤＲＥＱ周波数計測値、及びＴＣＲ周波数計測値）を生成し、これら計測値に基づき各ユニットの故障の有無を判断する。そして、実施の形態１にかかる半導体装置１は、音声データ伝達経路中のいずれのユニットで故障が発生しているかを特定することができる。

また、実施の形態１にかかる半導体装置１では、故障が発生したユニットを特定することができるため、故障したユニットを別の正常なユニットに置き換えて通常動作を行うことができる。これにより、実施の形態１にかかる半導体装置１は、装置の信頼性を向上させることができる。特に、自動車等の信頼性が要求される用途では、半導体装置の一部で故障が発生したときに動作を継続することが重要になる。そのため、故障の有無の検出にとどまらず、故障したユニットを別のユニットに置き換えて動作を継続することが出来る機能の効果は大きい。

実施の形態２
実施の形態２では、故障検査時の音声データ伝達経路の設定方法について別の形態を説明する。なお、実施の形態２の説明では、実施の形態１で説明した構成要素と同じ構成要素については、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

図９に実施の形態２にかかる半導体装置１における音声データ転送経路の故障検査時の経路を説明するブロック図を示す。図９に示すように、実施の形態２では、故障検査時に音声データ転送経路の本数を、異なるサウンドユニットと、異なるメモリ転送制御ユニットと、を含む最大数となるように設定する。より具体的には、実施の形態２では再生音声データを伝達する音声データ伝達経路（第１のレーン）を１つ設定する。また、実施の形態２では、当該第１のレーンを介して伝達する音声データを経路切替部２０でループバックさせる音声データ伝達経路を２つ設定（第２のレーン及び第３のレーン）し、第１のレーンを介してスピーカから出力された音声をマイクロフォンを介して録音する音声データ伝達経路を２つ設定（第４のレーン及び第５のレーン）する。

つまり、実施の形態２では、半導体装置内で音声データ伝達経路を構成するメモリ転送制御ユニット及びサウンドユニットをすべて利用して故障検査時の音声データ伝達経路を構成する。これにより、実施の形態２にかかる半導体装置１では、一度の検査で音声データ伝達経路を構成する全てのユニットを検査することができる。従って、実施の形態２にかかる半導体装置１では、検査時間を短縮しながら、故障したユニットを代替するユニットの信頼性を向上させることができる。

実施の形態３
実施の形態３では、故障検査時の音声データ伝達経路の設定方法について別の形態を説明する。なお、実施の形態３の説明では、実施の形態１で説明した構成要素と同じ構成要素については、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

図１０に実施の形態３にかかる半導体装置１における音声データ転送経路の故障検査時の経路を説明するブロック図を示す。実施の形態３では、外部端子を介してスピーカから出力される音声をマイクロフォンにより録音した録音音声データを転送する第１の音声データ転送経路と、経路切替部２０内で再生音声データをループバックさせることで生じる録音音声データを転送する第２の音声データ転送経路との少なくとも一方を２つ以上有するように経路を設定する。図１０に示す例は、第１のデータ転送経路を２ほん設定した例である。より具体的には、実施の形態３では再生音声データを伝達する音声データ伝達経路（第１のレーン）を１つ設定する。また、実施の形態３では、第１のレーンを介してスピーカから出力された音声をマイクロフォンを介して録音する音声データ伝達経路を２つ設定（第２のレーン及び第３のレーン）する。

つまり、実施の形態３では、１つのスピーカから出力された音声を１つのマイクロフォンで集音し、当該マイロフォンへの入力に基づき生成される録音音声データを２つの音声データ伝達経路を介して外部メモリ２に伝達する。そして、１つのマイクロフォンからの入力に対して２つの録音音声データを生成する。これにより、実施の形態３にかかる半導体装置１では、例えば、２つの録音音声データが無音で一致していれば、外部のＤＡ変換器或いはマイクで故障が発生した判断することができる。そして、このような故障が発生した場合には、実施の形態３にかかる半導体装置１は、利用するＤＡ変換器とスピーカの組み合わせを変更することができるため、半導体装置１を用いたサウンドシステムの信頼性を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 半導体装置
２ 外部メモリ
１０ ＤＭＡコントローラ
１０１〜１０ｎ メモリ転送制御ユニット
１１０ ユニット制御部
１１ サウンドインタフェース
１２ ＣＰＵ
１３ メモリインタフェース
２０ 経路切替部
２１１〜２１ｎ サウンドユニット
２１１ａ〜２１ｎａ サンプリング周波数検出部
３１、３２ ＤＡ変換器
３３、３４ ＡＤ変換器
４１、４２ スピーカ
４３、４４ マイクロフォン
５１〜５ｎ セレクタユニット
５１１ 経路設定レジスタ
６１〜６ｎ 入出力バッファ

Claims (15)

1. プログラムを実行する処理を行う演算部と、
   メモリに格納された音声データの外部端子への出力と、前記外部端子から入力される前記音声データの前記メモリへの転送を行う複数のサウンドユニットと、
   前記複数のサウンドユニットと前記外部端子との間に設けられ、前記複数のサウンドユニットに入出力される音声データの転送経路を切り換える経路切替部と、
   前記メモリと前記複数のサウンドユニットとの間のデータの送受信を制御する複数のメモリ転送制御ユニット、及び、前記複数のメモリ転送制御ユニットを制御するユニット制御部を有するメモリ転送コントローラと、を有し、
   前記演算部は、
   前記プログラムに従って、前記経路切替部を制御して、１つの前記サウンドユニットと、１つの前記メモリ転送制御ユニットと、により構成される音声データ転送経路を少なくとも３つ構成し、
   少なくとも１つの前記音声データ転送経路を介して前記メモリに格納された再生音声データを前記メモリから前記外部端子側に転送し、
   少なくとも２つの前記音声データ転送経路を介して前記再生音声データに起因して生じる少なくとも２つの録音音声データを前記外部端子側から前記メモリに転送する半導体装置。
2. 前記演算部は、
   少なくとも２つの前記音声データ転送経路を用いて転送された少なくとも２つの前記録音音声データを前記メモリに蓄積し、
   前記再生音声データと少なくとも２つの前記録音音声データとを比較して前記音声データ転送経路の故障を検出する請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記複数のサウンドユニットは、前記音声データのサンプリング周波数の周期の長さを示す第１のカウント値を生成し、
   前記複数のメモリ転送制御ユニットは、前記音声データの転送間隔の長さを示す第２のカウント値を生成し、
   前記ユニット制御部は、前記サウンドユニットが出力するデータ制御信号の発生間隔の長さを示す第３のカウント値を生成し、
   前記演算部は、
   前記第１のカウント値と、予め設定した前記第１のカウント値の期待値を示す第１の期待値とが不一致となった場合に前記サウンドユニットが故障したと判断し、
   前記第２のカウント値と、予め設定した前記第２のカウント値の期待値を示す第２の期待値とが不一致となった場合、又は、前記第３のカウント値と、予め設定した前記第３のカウント値の期待値を示す第３の期待値とが不一致となった場合に前記メモリ転送制御ユニットが故障したと判断し、
   前記第３のカウント値と、前記第３の期待値とが一致したことに応じて前記音声データ転送経路が故障したと判断する請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記演算部は、
   前記経路切替部を制御して、故障が発生したユニット又は前記音声データ転送経路を他のユニット又は他の音声データ転送経路に切り換えて前記外部端子を介した前記音声データの出力又は入力を行う通常動作を開始する請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記経路切替部は、
   前記音声データの出力先を示す経路設定値を格納する経路設定レジスタと、
   前記経路設定値の値に基づき、前記音声データの伝達経路を切り換える複数のセレクタと、を有する請求項１に記載の半導体装置。
6. 前記経路設定値は、前記演算部により書き換えられる請求項５に記載の半導体装置。
7. 複数の前記音声データ転送経路のうち前記録音音声データを転送する前記音声データ転送経路は、前記外部端子を介してスピーカから出力される音声をマイクロフォンにより録音した第１の録音音声データを転送する第１の音声データ転送経路と、前記経路切替部内で前記再生音声データをループバックさせることで生じる第２の録音音声データを転送する第２の音声データ転送経路と、のいずれか一方を含む請求項１に記載の半導体装置。
8. 前記第１の音声データ転送経路と前記第２の音声データ転送経路との少なくとも一方を２つ以上有する請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記音声データ転送経路の本数は、異なるサウンドユニットと、異なるメモリ転送制御ユニットと、を含む最大数が設定される請求項１に記載の半導体装置。
10. プログラムを実行する処理を行う演算部と、
    メモリに格納された音声データの外部端子への出力と、前記外部端子から入力される前記音声データの前記メモリへの格納を行う複数のサウンドユニットと、
    前記メモリと前記複数のサウンドユニットとの間のデータの送受信を制御する複数のメモリ転送制御ユニットと、を有する半導体装置における故障検出方法であって、
    １つの前記サウンドユニットと、１つの前記メモリ転送制御ユニットと、により構成される音声データ転送経路を少なくとも３つ構成し、
    少なくとも１つの前記音声データ転送経路を介して前記メモリに格納された再生音声データを前記メモリから前記外部端子側に転送し、
    少なくとも２つの前記音声データ転送経路を介して前記再生音声データに起因して生じる少なくとも２つの録音音声データを前記外部端子側から前記メモリに転送し、
    前記再生音声データと少なくとも２つの前記録音音声データとを前記演算部において比較して前記音声データ転送経路の故障を検出する故障検出方法。
11. 前記複数のサウンドユニットにおいて、前記音声データの転送周期を計測する第１のカウント値を生成し、
    前記複数のメモリ転送制御ユニットにおいて、前記サウンドユニットから前記メモリへの前記音声データの転送周期を計測する第２のカウント値、及び、前記メモリから前記サウンドユニットへの前記音声データの転送周期を計測する第３のカウント値を生成し、
    前記演算部において、
    前記第１のカウント値と、予め設定した前記第１のカウント値の期待値を示す第１の期待値とが不一致となった場合に前記サウンドユニットが故障したと判断し、
    前記第２のカウント値と、予め設定した前記第２のカウント値の期待値を示す第２の期待値とが不一致となった場合、又は、前記第３のカウント値と、予め設定した前記第３のカウント値の期待値を示す第３の期待値とが不一致となった場合に前記メモリ転送制御ユニットが故障したと判断し、
    前記第３のカウント値と、前記第３の期待値とが一致したことに応じて前記音声データ転送経路が故障したと判断する請求項１０に記載の故障検出方法。
12. 前記演算部において、故障が発生したユニット又は前記音声データ転送経路を、他のユニット又は他の音声データ転送経路に切り換えて前記外部端子を介した前記音声データの出力又は入力を行う通常動作を開始する請求項１１に記載の故障検出方法。
13. 複数の前記音声データ転送経路のうち前記録音音声データを転送する前記音声データ転送経路は、前記外部端子を介してスピーカから出力される前記音声データをマイクロフォンにより録音した第１の録音音声データを転送する第１の音声データ転送経路と、前記再生音声データをループバックさせることで生じる第２の録音音声データを転送する第２の音声データ転送経路と、のいずれか一方を含む請求項１０に記載の故障検出方法。
14. 前記第１の音声データ転送経路と前記第２の音声データ転送経路との少なくとも一方を２つ以上有する請求項１３に記載の故障検出方法。
15. 前記音声データ転送経路の本数は、異なるサウンドユニットと、異なるメモリ転送制御ユニットと、を含む最大数が設定される請求項１０に記載の故障検出方法。

Images