DE3635754A1

DE3635754A1 - Mikrocomputer mit intern und extern programmiertem eprom

Info

Publication number: DE3635754A1
Application number: DE19863635754
Authority: DE
Inventors: Sakae Itoh
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-10-25
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1987-04-30
Also published as: DE3635754C2; JPH0514946B2; NL8602650A; JPS6299856A; US4807114A

Description

Die Erfindung betrifft einen Einzelchip-Mikrocomputer, einschliesslich eines löschbaren und elektrisch programmierbaren Festwertspeichers.

Unter Bezugnahme auf den Stand der Technik zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Auslesen und Einspeichern an einem elektrisch programmierbaren Festwertspeicher, der in enem üblichen Einzelchip-8-Bit- Mikrocomputer vorgesehen ist. Die gestrichelte Linie, die strichpunktierte und die voll ausgezogene Linie in Fig. 1 stellen jeweils den Fluss elektrischer Leistung, der Steuersignale und der Datensignale dar. Fig. 1 zeigt ferner externe Stromversorgungen (V _cc, V _pp), Steuersignale (PGM) (betreffend einen Programmspeicher), (CE) (betreffend die Chip-Freigabe) und (OE) (betreffend die Ausgangs-Freigabe), die extern zugeführt werden. Diese Figur zeigt ferner 13-Bit-Adressignale (AD ₀-AD ₁₂) und 8-Bit-Datensignale (D ₀-D ₇). Eine Schreib-Steuerschaltung (2) empfängt die Steuersignale (PGM, CE, OE) von aussen und sendet ein Steuersignal (PRG*) an eine Schreibschaltung (3) und an einen Netzumschalter-Schaltkreis (4). Eine Lesesteuerschaltung (5) empfängt ferner die Steuersignale (DGM, CE, OE) von aussen und sendet Lesesignale ø _R und RP an eine Leseschaltung (6). Ein Y-Richtung-Decoder (Spaltendecoder) (7) decodiert die Adressignale (AD ₁-AD ₄) und sendet decodierte Signale (y _i) an einen Y- Richtung-Wähler (8). Ein X-Richtung-Decoder (Zeilendecoder) (9) decodiert die Adressignale (AD ₅-AD ₁₂) und sendet decodierte Signale (x _i) zu den Speicherzellen (10) des EPROM. Die Adressignale und die Datensignale werden über I/O-Ports (Eingabe/Ausgabe-Zugriffsstellen) (11 a, 11 b, 11 c) eingegeben und ausgegeben. Die Adresssignale (AD ₀-AD ₁₂), die durch die I/O-Ports (11 a, 11 b) eingegeben werden, sind 13 Bit breit und werden über einen Adressbus derart übertragen, dass das Adresssignal (AD ₀) in die Schreibschaltung (3) eingegeben wird, dass die Adressignale (AD ₁-AD ₄) in den Y-Richtung-Decoder (7) und die Adressignale (AD ₅-AD ₁₂) in den X-Richtung-Decoder (9) eingegeben werden. Die Datensignale, die über den I/O-Port (11 c) eingegeben und ausgegeben werden, werden über einen Datenbus derart übertragen, dass die Datensignale (D ₀-D ₇) in die Schreibschaltung (3) eingegeben oder von der Leseschaltung (6) ausgegeben werden.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild, das den Aufbau und die Verbindungen der in Fig. 1 angegebenen Schreibsteuerschaltung darstellt. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Abschnitte in Fig. 1 und 2. Die Schreibsteuerschaltung (2) nach Fig. 2 enthält einen Inverter (21), eine NAND-Schaltung (22) und eine OR-Schaltung (23).

Da das Auslesen aus dem in Fig. 1 dargestellten EPROM in der gleichen Weise wie bei einem üblichen ROM oder RAM erfolgt, wird die Beschreibung des Auslesens aus dem EPROM weggelassen und es wird lediglich das Einschreiben in das EPROM beschrieben. Zum Einschreiben in das EPROM wird der Einzelchip-Mikrocomputer rückgesetzt und die Speisespannung (V _pp), die 21 V beträgt, zu geführt. Dabei ist die weitere Netzspannung (V _cc) eine Spannung von 5 V, das Steuersignal (PGM) wird auf einen niedrigen Pegel (L) eingestellt, (CE) wird auf einen hohen Pegel "H" und (OE) auf einen niedrigen Pegel "L" eingestellt.

Die Adressignale (AD ₀-AD ₁₂) werden über die I/O-Ports (11 a, 11 b) eingegeben und die Datensignale (D ₀-D ₇) werden über den I/O-Port (11 c) eingegeben. Der Ausgang von der NAND-Schaltung (22) und das Signal (PRG*) befinden sich jeweils auf einem hohen Pegel "H" und einem niedrigen Pegel "L". Wird das Signal (PGM) anschliessend auf einen hohen Pegel "H" gesetzt, so wird das Signal (PRG*) mit dem hohen Pegel "H" der Schreibschaltung (3) zugeführt, so dass ein Datensignal, dessen Logik-Zustand gleich "0" oder "1" ist, in eine mittels der decodierten Adresse ausgewählten Speicherzelle (10) eingeschrieben wird.

Befindet sich das Steuersignal (OE) auf einem hohen Pegel "H", so bedeutet dies, dass die Datensignale von dem I/O-Port (11 c) über den Datenbus in eine Schreibschaltung (3) eingegeben werden. Die Adressignale werden immer von den I/O-Ports (11 a, 11 b) eingegeben. Dabei werden die Adressignale (AD ₁-AD ₄) in den Y- Richtung-Decoder (7) eingegeben und die Adressignale (AD ₅-AD ₁₂) werden in den X-Richtung-Decoder (9) eingegeben.

Wird das Steuersignal (PRG*) auf einen hohen Pegel "H" eingestellt, so wird der Ausgang (V _cc/V _pp) vom Netzumschalter-Schaltkreis (4) die höhere Speisespannung (V _pp), so dass eine Spannung von 21 Volt dem Y-Richtung-Decoder (7) und dem X-Richtung-Decoder (9) zugeführt wird. Dabei nimmt die Spannung der decodierten Signale (y _i, x _i) den gleichen Pegel wie die auf hohem Pegel befindliche Speisespannung (V _pp) an.

Ist der Logikwert eines Datenbits in der Schreibschaltung gleich "0", wenn sich das Signal (PRG*) auf dem hohen Pegel "H" befindet, so wird die Spannung (V _pp) über eine Signalleitung (13) dem Y-Richtung-Wähler (8) zugeführt. Ist der Logikpegel des Datenbits in der Schreibschaltung (3) gleich "1", so wird die Signalleitung (13) abgetrennt. Aus diesem Grunde wird, wenn der Logikpegel eines geschriebenen Datensignals gleich "0" ist, eine Spannung mit dem gleichen Pegel wie die Speisespannung (V _pp) von der Schreibschaltung (3) über den Y-Richtung-Wähler (8) zur Drain-Elektrode des Transistors einer von einem Adressignal (AD ₁-AD ₁₂) ausgewählten Speicherzelle zugeführt. Ferner wird eine Spannung des gleichen Pegels wie die Speisespannung (V _pp) vom X-Richtung-Decoder (9) des Gate-Elementes des Transistors der Speicherzelle (10) zugeführt, und die Elektronen treten in das gleitende Gate-Element des Transistors der Speicherzelle ein. Ist der Logikpegel des geschriebenen Datensignals "1", so erfolgt kein Eintritt von Elektronen in das gleitende Gate-Element, da der Drain-Elektrode des Transistors keine hohe Spannung zugeführt wird. Die in das gleitende Gate-Element eingetretenen Elektronen werden nicht spontan entladen, sondern zurückgehalten. Die Logik eines im Transistor des Speichers gespeicherten Signals kann als Mass dafür gelesen werden, ob das Schwellenpotential als Folge des Eintritts der Elektronen in das gleitende Gate-Element geändert wurde oder nicht.

Bei einem üblichen, den EPROM enthaltenden Einzelchip-Mikrocomputer kann das Einschreiben in den EPROM nicht ohne Eingabe des Adressignals und des Datensignals durch eine externe Vorrichtung, wie beispielsweise eine EPROM-Schreibvorrichtung, erfolgen, wenn der Mikrocomputer ausser Betrieb ist. Daher besteht beim üblichen Mikrocomputer die Schwierigkeit, dass ein einfacher Betriebsablauf, durch den der Mikrocomputer veranlasst wird, seine eigenen Schreibbefehle durchzuführen und in das EPROM wie in ein RAM einzuschreiben, nicht ausgeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung wurde realisiert, um die vorausgehend aufgeführte Schwierigkeit zu beseitigen. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue Funktion der Durchführung des Einschreibens in ein EPROM zu schaffen, indem ein Schreibbefehl innerhalb eines Mikrocomputers selbst ausgeführt wird, zusätzlich zur Anordnung der üblichen Funktion der Durchführung des Einschreibens in den EPROM, damit nicht nur die Verwendung des EPROMS als Programmspeicher möglich wird, sondern ferner die Verwendung des EPROMS als nicht-flüchtiger Speicher während der Durchführung eines Programms, womit sich der Benutzungswirkungsgrad des EPROMS erhöht.

Der erfindungsgemäss vorgesehene Mikrocomputer enthält ein 1-Bit-Schreibmodus-Register, das ein Umschaltsignal aufrecht erhält, um entweder das Einschreiben in den EPROM mittels einer externen Schreibvorrichtung oder mittels Ausführung eines Befehls durch den Mikrocomputer selbst auszuwählen, sowie eine Umschaltvorrichtung, um ein Schreibverfahren, abhängig vom Inhalt des Schreibmodus-Registers zu ändern.

Im Einklang mit der Erfindung kann das Einschreiben in den EPROM durch Ausführung des Befehls durch den Mikrocomputer durchgeführt werden. Aus diesem Grunde ist es einfach, den EPROM für einen anderen Zweck als für einen Programmspeicher zu verwenden.

Die eingangs genannte Aufgabenstellung wird erfindungsgemäss durch ein Mikrocomputersystem gelöst, das gekennzeichnet ist durch eine Zentraleinheit, eine elektrische programmierbare Festwertspeicheranordnung, einen Datenbus, der mit der Zentraleinheit und einem extern angeschlossenen Datencode für extern zugeführte Daten verbunden ist, einen Adressbus, der mit der Zentraleinheit, der Festwertspeicheranordnung und einem extern angeschlossenen Adressport für extern zugeführte Adressdaten angeschlossen ist, eine Zufuhrvorrichtung zur selektiven Zufuhr einer Programmierungsspannung, die höher als eine Lesespannung ist, zu einer Stelle in der Festwertspeicheranordnung, die durch den Adressbus für Programmierungsdaten aus dem Datenbus adressiert wird, ein Schreibmodus-Register, das Steuerdaten enthält, die sich darauf beziehen, ob eine Spannungsprogrammierung der Festwertspeicheranordnung durch die Zentraleinheit oder durch Signale erfolgen soll, die extern den Daten- und Adressports zugeführt werden, eine erste Steuervorrichtung, die auf extern zugeführte Steuersignale anspricht, um den Adress- und Datenports und der Zufuhrvorrichtung Steuersignale zuzuführen, um die Daten- und Adressports und die Zufuhrvorrichtung für extern zugeführte Adress- und Datenangaben freizugeben, eine zweite Steuervorrichtung, die auf Steuersignale der Zentraleinheit anspricht, um der Zufuhrvorrichtung Steuersignale zuzuführen und um die Daten- und Adressports gegenüber extern zugeführten Adress- und Datenangaben zu sperren, derart, dass das Schreibmodus-Register selektiv entweder die eine oder die andere der ersten und zweiten Steuervorrichtung freigibt.

Die Erfindung wird anschliessend anhand der Zeichnungen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines üblichen Mikrocomputers,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Schreibsteuerschaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Schreibmodus-Registers nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Schaltbild der in Fig. 3 dargestellten Schreibsteuerschaltung und

Fig. 6 eine Zeitablauf-Darstellung einer Betriebsweise, bei welcher das Einschreiben in den EPROM eines Mikrocomputers durch die Steuerung des Mikrocomputers durchgeführt wird.

Es wird nunmehr auf die bevorzugten Ausführungsformen Bezug genommen. Eine Ausführungsform der Erfindung wird anschliessend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.

Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung dar. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Fig. 1 und 3 gleiche oder äquivalente Bauelemente.

Fig. 3 stellt den Fluss von elektrischer Leistung, von Steuersignalen und Datensignalen in der gleichen Weise wie Fig. 1 dar. In der Ausführungsform nach Fig. 1 sind zusätzlich ein Schreibmodus-Register (1) und eine Zentraleinheit (12) vorgesehen, die anschliessend häufig als CPU bezeichnet wird.

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild, das den Aufbau und die Anschlüsse des Schreibmodus-Registers (1) angibt, welches Übertragungsgatter (24, 25, 26, 27, 28) enthält, ferner Inverter (29, 30, 31, 32, 33, 34), NAND-Schaltungen (35, 36, 37), sowie einen Adressdecoder (38). Die wahren und komplementären Versionen der Ausgangssignale (EPR, EPW) des Adressdecoders (38) werden den Übertragungsgattern (24, 25, 26, 27, 28) gemäss Fig. 2 zugeführt, um durch diese Signale hindurchtreten zu lassen. Ein Ausgangssignal (14) aus dem Inverter (32) gibt den Inhalt des Schreibmodus-Registers (1) an.

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild, das den Aufbau und die Verbindungen der Schreibsteuerschaltung (2) nach Fig. 3 darstellt. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen in den Fig. 2 und 5 die gleichen oder äquivalente Abschnitte. Fig. 5 zeigt eine NAND-Schaltung (15), einen Schreibbetriebausgang (16) aus der NAND-Schaltung (15), einen Adressdecoder (39), Inverter (40, 41, 42), eine UND-Schaltung (43) und einen Ausgang (17) aus der UND-Schaltung (43).

Der Schreibbetriebausgang (14) des in Fig. 4 dargestellten Inverters (32) ist ein Signal, das den Inhalt des Schreibmodus-Registers (1) angibt. Ist der logische Zustand des Ausgangs (14) gleich "0", so nimmt ein Signal "WENB", das das Ausgangssignal des Inverters (33) darstellt, einen niedrigen Pegel "L" an und der Ausgang der NAND-Schaltung (15) nach Fig. 5 nimmt einen hohen Pegel "H" an, so dass die in Fig. 5 dargestellte Schaltung einen hohen Pegel "H" annimmt, womit die in Fig. 5 dargestellte Schaltung zu jener nach Fig. 2 wird, da sie das gleiche Signal (PRG*) erzeugt, wenn der Schreibbetriebausgang (14) gleich "0" ist. Infolgedessen können Adressignale (AD ₀-AD ₁₂) und Datensignale (D ₀-D ₇) von aussen in üblicher Weise eingegeben werden, um das Einschreiben in den EPROM eines Mikrocomputers durchzuführen.

Das Verfahren des Einschreibens in den EPROM durch einen Befehl an den Mikrocomputer (12) wird anschliessend beschrieben. Fig. 4 gibt ein Signal (EPR) zum Auslesen eines Modus-Registers an und ein Signal (EPW) zum Einschreiben in das Modus-Register. Diese Signale werden in vorgeschriebenen Adressen im Programm des Mikrocomputers gespeichert und vom Adressdecoder (38) ausgegeben. Fig. 4 zeigt ferner ein 0-tes Bitsignal (DB ₀) im Datenbus und ein Rückstellsignal (). Die Fig. 4 und 5 zeigen beide Steuersignale (WENB, EPRW) zur Änderung eines Einschreibverfahrens am EPROM, und ein Lese-Schreib-Signal () für den EPROM. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, werden die Übertragungsgatter durch das Signal (EPR) und das Signal (EPW) gesteuert (oder durch ein Signal (EPW) dessen angegebene Logik von jener des Signals (EPW komplementiert wird). Ein Flip-Flop wird durch Rückkopplung aus den Invertern (30, 31) zur NAND-Schaltung (35) gebildet. Wird ein Signal, dessen Logikpegel gleich "1" ist, in das Flip-Flop eingeschrieben (zum Zeitpunkt, wenn die Logik des Ausgangs (14) auf "1" gebracht ist), so nimmt das Signal (WENB) einen hohen Pegel "H" und das Signal (EPRW) einen niedrigen Pegel "L" an. Es wird auf Fig. 5 Bezug genommen; befindet sich (WENB) auf einem hohen Pegel "H", wenn R/W einen niedrigen Pegel einnimmt und die gewählte Adresse am Adressbus vorhanden ist, so liegen die Ausgänge sowohl der NAND-Schaltung (15) und der UND-Schaltung (23) auf hohen Pegeln "H". Somit wird das Signal (PRG*) auf einen hohen Pegel "H" geschaltet. Anschliessend wird eine Spannung von 21 Volt von der Schreibschaltung (3) zum Y-Richtung-Wähler (8) als Speisespannung (V _pp) zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt sind, da der Mikrocomputer nicht rückgesetzt bleibt und der Pegel des Signals (EPRW) gleich "L" ist, der Adressbus und der Datenbus nicht über die I/O-Ports (11 a, 11 b, 11 c) nach aussen angeschlossen, sondern sind mit den Ausgabeabschnitten der CPU (12) verbunden, so dass der Mikrocomputer (12) in einem Betriebszustand ist, um ein Programm des Mikrocomputers (12) selbst auszuführen.

Fig. 6 zeigt eine Zeitdarstellung für einen Fall, in welchem ein Datensignal in eine vorgeschrieene Adresse (die willkürlich mit hhll bezeichnet ist) des EPROMS mittels eines Befehls, wie beispielsweise eines STA-Befehls zum Einschreiben in eine wahlfreie Adresse im EPROM eingeschrieben ist, wenn sich der Mikrocomputer im vorausgehend erwähnten Betrieb befindet. Fig. 6 stellt das grundlegende Taktsignal ø für den Mikrocomputer und den Inhalt (PC) des Programmzählers dar. Das Signal (R/W), das Adressignal, das Datensignal, der Zustandsausgang (14) und das Signal (PRG*) nach Fig. 1 sind die gleichen wie sie durch die gleichen Bezugssymbole in den Fig. 3, 4 und 5 angegeben werden. Gemäss Fig. 6 ist, wenn der Pegel des Taktsingals ø gleich "L" ist, jener des Signals (PRG*) gleich "H". Jedes der Adressignale, die von der Zentraleinheit (12) zu einem Y-Richtung-Decoder (7) und einem X-Richtung-Decoder (9) über den Adressbus zugeführt werden, ändert sich, wie mit PC, PC + 1 und PC + 2 angegeben. Ist das Adressignal gleich PC + 2, so wird ein mit hh bezeichnetes Datensignal ausgegeben. Die Bezeichnung hhll bezeichnet eine Adresse, an welche das Einschreiben erfolgt. Nach dem Signal (PC + 2) wird ein Adresssignal (hhll) an den Adressbus ausgegeben. Das in die Adresse (hhll) einzuschreibende Datensignal wird von der Zentraleinheit (12) über den Datenbus und die Schreibschaltung (3) eingegeben, so dass das Einschreiben in den EPROM in gleicher Weise wie jenes, das von aussen erfolgt, durchgeführt wird. Da die Zeitspanne, in welcher der Pegel des Taktsignals ø gleich "L" ist, sehr kurz ist (beispielsweise 250 Nanosekunden), muss ein gleicher Befehl wiederholt mehrmals ausgeführt werden, damit das Einschreiben in den EPROM gewährleistet ist.

Die vorausgehend beschriebene Ausführungsform betrifft den Fall, bei welchem das Einschreiben durch den STA-Befehl in den Einzelchip-8-Bit-Computer einschliesslich des EPROMS erfolgt. Das Einschreiben in den EPROM kann durch die Ausführung eines Befehls innerhalb des Mikrocomputers erfolgen, sofern eine Adresse im EPROM innerhalb des Mikrocomputers bestimmt ist und der Befehl zum Einschreiben eines Datensignals von der Schreibschaltung (3) in die angegebene Adresse dient.

Erfindungsgemäß kann das Einschreiben in den EPROM eines Mikrocomputers mittels eines dem Mikrocomputer selbst zugehörigen Schreibbefehls erfolgen. Aus diesem Grunde kann der Bereich des EPROMS, der nicht von einem Programm beschrieben ist, der aber üblicherweise nur als Programmspeicher verwendet werden kann, ferner als nicht-flüchtiger Speicher während der Durchführung eines Programms genutzt werden.

Claims

1. Mikrocomputersystem, gekennzeichnet durch eine Zentraleinheit (12), eine elektrische programmierbare Festwertspeicheranordnung, einen Datenbus, der mit der Zentraleinheit und einem extern angeschlossenen Datenport für extern zugeführte Daten verbunden ist, einen Adressbus, der mit der Zentraleinheit, der Festwertspeicheranordnung und einem extern angeschlossenen Adressport für extern zugeführte Adressdaten angeschlossen ist, eine Zufuhrvorrichtung zur selektiven Zufuhr einer Programmierungsspannung, die höher als eine Lesespannung ist, zu einer Stelle in der Festwertspeicheranordnung, die durch den Adressbus für Programmierungsdaten aus dem Datenbus adressiert wird, ein Schreibmodus-Register (1), das Steuerdaten enthält, die sich darauf beziehen, ob eine Spannungsprogrammierung der Festwertspeicheranordnung durch die Zentraleinheit oder durch Signale erfolgen soll, die extern den Daten- und Adressports (11 a, 11 b, 11 c) zugeführt werden, eine erste Steuervorrichtung, die auf extern zugeführte Steuersignale anspricht, um den Adress- und Datenports und der Zufuhrvorrichtung Steuersignale zuzuführen, um die Daten- und Adressports und die Zufuhrvorrichtung für extern zugeführte Adress- und Datenangaben freizugeben, eine zweite Steuervorrichtung, die auf Steuersignale der Zentraleinheit (12) anspricht, um der Zufuhrvorrichtung Steuersignale zuzuführen und um die Daten- und Adressports (11 a, 11 b, 11 c) gegenüber extern zugeführten Adress- und Datenangaben zu sperren, derart, dass das Schreibmodus-Register (1) selektiv entweder die eine oder die andere der ersten und zweiten Steuervorrichtung freigibt.

2. Mikrocomputersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schreibvorrichtung zum Einschreiben von im Datenbus enthaltenen Daten in das Schreibmodus-Register (1).

3. Mikrocomputersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schreibvorrichtung einen mit dem Adressbus verbundenen Adressdecoder (38) enthält, um selektiv das Einschreiben in das Schreibmodus-Register (1) freizugeben.

4. Mikrocomputersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuervorrichtung einen zweiten, mit dem Adressbus verbundenen Adressdecoder (39) umfasst, sowie eine Logikschaltung, die einen Ausgang des Schreibmodus-Registers (1) und des zweiten Adressdecoders (38) empfängt, wobei die Logikschaltung selektiv die erste Steuervorrichtung sperrt.