JP2000105639A - 省電力化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリを外付けするＣＰＵにおいて、消費電
流の小さいスタンバイモードを実現する。 【解決手段】 ＣＰＵ１０を通常の動作モードから省電
力動作モードに切り換えるときには、ＣＰＵ１０は、外
付けＲＯＭ２１の第１のプログラムを実行することによ
り第２のプログラムを内蔵メモリ１１にコピーし、その
後、メモリ１１にコピーされた第２のプログラムを実行
する。この実行により、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ２１をＣ
ＰＵ１０から切り離してからＲＯＭ２１の電源をオフと
し、その後、省電力動作モードに入る。ＣＰＵ１０を省
電力動作モードから通常の動作モードに切り換えるとき
には、ＣＰＵ１０は、メモリ１１にコピーされた第２の
プログラムを実行することにより、ＲＯＭ２１の電源を
オンにしてからＲＯＭ２１をＣＰＵ１０に接続し、その
後、第１のプログラムの実行に切り換わって通常の動作
モードに復帰する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、省電力化回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ワンチップマイコンと呼ばれるマイクロ
コンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを１つの
ＩＣに内蔵している。さらに、省電力モードを有するワ
ンチップマイコンの場合には、省電力モードにすると、
ＣＰＵは内蔵されたＲＯＭやＲＡＭとの間でのみアクセ
スを行い、それ以外の外部デバイスの電源をオフにする
ことができる。このため、この省電力モードを有するワ
ンチップマイコンは、携帯電話や携帯情報端末などのよ
うに、省電力の要求される電子機器に多く使用されてい
る。

【０００３】しかし、プログラムサイズが大きい場合に
は、ＲＯＭの容量を大きくする必要があるが、ＣＰＵと
同一のＩＣチップに大きなＲＯＭを配置することは、経
済的に好ましくない。したがって、プログラムサイズが
大きい場合には、ワンチップマイコンは選択できなくな
る。

【０００４】その点、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭなどがワ
ンチップＩＣ化されていない場合には、ＲＯＭをＣＰＵ
に外付けするのであるから、プログラムサイズにしたが
って任意の容量のＲＯＭを使用することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＲＯＭをＣ
ＰＵに外付けにすると、省電力モード時の動作や省電力
モードからノーマルモードに復帰するとき、プログラム
の読み込みが必要なので、省電力モードでもＲＯＭの電
源を切ることができない。

【０００６】さらに、システムバスには、ＲＯＭおよび
ＲＡＭが接続されているだけでなく、各種のデバイスも
接続されているが、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭにアクセス
するとき、そのデバイスに影響されないためには、デバ
イスの電源も入れておく必要がある。

【０００７】したがって、ＲＯＭやＲＡＭなどを外付け
するＣＰＵの場合には、省電力モードにしても、ワンチ
ップマイコンの場合ほど消費電力を低減することができ
ない。

【０００８】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、所定の回路の動作を制御するＣＰＵと、このＣ
ＰＵの実行する第１および第２のプログラムの書き込ま
れているＲＯＭと、電源と、上記ＲＯＭおよび上記所定
の回路の電源端子との間の電源ラインに直列接続された
スイッチ素子とを有し、上記ＣＰＵは、メモリを内蔵す
るとともに、通常の動作モードと省電力動作モードとを
有し、上記ＣＰＵが、上記通常の動作モードで動作して
いるときには、上記ＣＰＵにより上記スイッチ素子がオ
ンとされて上記電源の電圧が上記スイッチ素子を通じて
上記ＲＯＭおよび上記所定の回路にそれらの動作電圧と
して供給されるとともに、上記ＣＰＵが上記第１のプロ
グラムを実行することにより上記所定の回路の動作が制
御され、上記ＣＰＵを上記通常の動作モードから上記省
電力動作モードに切り換えるときには、上記ＣＰＵは、
上記第１のプログラムを実行することにより上記第２の
プログラムを上記メモリにコピーし、このコピー後、上
記ＣＰＵの処理は、上記メモリにコピーされた上記第２
のプログラムの実行に切り換わり、この第２のプログラ
ムにおいては、上記ＣＰＵは、上記ＲＯＭおよび上記所
定の回路を上記ＣＰＵから切り離してから上記スイッチ
素子をオフとし、このオフの後、上記省電力動作モード
に入り、上記ＣＰＵを上記省電力動作モードから上記通
常の動作モードに切り換えるときには、上記ＣＰＵは、
上記メモリにコピーされた上記第２のプログラムを実行
することにより、上記スイッチ素子をオンとしてから上
記ＲＯＭおよび上記所定の回路を上記ＣＰＵに接続し、
この接続の後、上記ＣＰＵの処理は、上記第１のプログ
ラムの実行に切り換わって上記通常の動作モードを実行
するようにした省電力化回路とするものである。したが
って、ＣＰＵに内蔵されたメモリにコピーされているプ
ログラムが実行されることにより、省電力モードから通
常モードに復帰する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、この発明を適用した携帯
情報端末について、この発明に関係する部分を抜粋して
示す。

【００１１】そして、符号１０は、システム制御用のＣ
ＰＵを示す。このＣＰＵ１０は、ＲＯＭやＲＡＭなどを
内蔵しない単体のＣＰＵであるが、省電力機構を有し、
通常モードおよび省電力モードの動作が可能とされてい
る。

【００１２】さらに、ＣＰＵ１０は、キャッシュメモリ
１１を有する。このキャッシュメモリ１１は、例えば８
Ｋバイトの容量を有するものであるが、メモリ１１に付
属するレジスタ（図示せず）を設定することにより、第
１のモードと第２のモードとを切り換えて使用できるよ
うにされている。そして、第１のモードでは、メモリ１
１の全部の領域（アドレス）をキャッシュメモリとして
使用することができ、第２のモードでは、メモリ１１の
1/2 の領域１１Ａをキャッシュメモリとして使用でき、
残る1/2 の領域１１Ｂを汎用のメモリ（ＲＡＭ）として
使用できるようにされている。

【００１３】そして、ＣＰＵ１０は、データバス１２、
アドレスバス１３およびコントロールバス１４を通じて
外部のＲＯＭ２１およびＲＡＭ２２が接続される。この
場合、ＲＯＭ２１は、例えば汎用のマスクＲＯＭとさ
れ、この携帯情報端末を制御するためのプログラムを有
するとともに、例えば図２〜図４に示すルーチン１００
〜３００を有する。

【００１４】これらルーチン１００〜３００の詳細につ
いては後述するが、ルーチン１００、２００は、協同し
て電源がオフのときの省電力機能を実現するためのもの
であり、ルーチン３００は、ルーチン１００において実
行されるものである。また、ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ１０
に、ワークエリアおよびスタックエリアを提供するため
のものである。

【００１５】さらに、ＣＰＵ１０には、各種の操作キー
２３がキーインターフェイス回路２４を通じて接続さ
れ、キー２３が操作されると、その出力がインターフェ
イス回路２４を通じてＣＰＵ１０に取り込まれる。ま
た、ＣＰＵ１０には、ディスプレイコントローラ回路２
５を通じて表示素子、例えばＬＣＤ２６が接続され、Ｃ
ＰＵ１０から表示データが出力されると、この表示デー
タがディスプレイコントローラ回路２５により所定の表
示信号に変換され、この表示信号がＬＣＤ２６に供給さ
れてＬＣＤ２６にその表示データにしたがった文字など
が表示される。

【００１６】なお、図示はしないが、バス１２〜１４お
よびＣＰＵ１０のポートに、この携帯情報端末の本体回
路などが接続される。

【００１７】さらに、上記の回路に動作電圧を供給する
ための電源回路が、次のように構成されている。

【００１８】すなわち、直流電源として電池３１が設け
られ、その出力電圧がレギュレータ回路３２により規定
の電圧に安定化されてからＣＰＵ１０の電源端子＋ＶDD
に供給される。さらに、レギュレータ回路３２の出力端
子が、スイッチ用のトランジスタ３３のエミッタに接続
され、そのコレクタが、インターフェイス回路２４、コ
ントローラ回路２５およびメモリ２１、２２の電源端子
に接続される。また、マイクロコンピュータ１０のポー
ト出力ＰOUT が、トランジスタ３３のベースに供給され
る。

【００１９】さらに、レギュレータ回路３２の出力端子
が、電源用スイッチ３４を通じてＣＰＵ１０の割り込み
端子（省電力の制御端子）IRQ に接続される。この場
合、電源用スイッチ３４は、これがオンのときに“Ｈ”
レベルとなり、オフのときに“Ｌ”レベルとなる信号Ｓ
34をＣＰＵ１０に供給するものであり、したがって、信
号Ｓ34は、電源用スイッチ３４のオン・オフの状態をＣ
ＰＵ１０に通知する信号である。なお、このスイッチ３
４は、ＣＰＵ１０や他の回路などの電源を直接オン・オ
フ制御するものではない。

【００２０】また、レギュレータ回路３２の出力端子に
リセット回路３５が接続され、その出力がＣＰＵ１０の
リセット端子Ｒに供給される。こうして、電池３１の交
換などの理由により、レギュレータ回路３２の出力電圧
が規定値よりも低下し、次にその規定値まで上昇したと
き、ＣＰＵ１０にリセットがかかるようにされている。

【００２１】そして、各部に供給される電源が以下のよ
うに制御され、電源オフ時の省電力が実現される。

【００２２】〔電源用スイッチ３４がオンの場合〕この
場合には、マイクロコンピュータ１０は通常の動作状態
にある。また、マイクロコンピュータ１０のポート出力
ＰOUT によりトランジスタ３３はオンとされ、レギュレ
ータ回路３２の出力電圧が、トランジスタ３３を通じて
回路２４、２５およびメモリ２１、２２などに、それら
の動作電圧として供給されている。

【００２３】したがって、この携帯情報端末は通常の動
作状態にある。なお、この状態では、ＣＰＵ１０の処理
速度を改善するため、キャッシュメモリ１１は、第１の
動作モードに設定され、その全領域１１Ａ、１１Ｂがキ
ャッシュメモリとして動作するようにされている。

【００２４】〔電源用スイッチ３４をオンからオフにし
た場合〕電源用スイッチ３４をオンからオフにすると、
信号Ｓ34は“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルになる。する
と、これがＣＰＵ１０により判別され、ＣＰＵ１０はル
ーチン１００の処理を以下のように実行する。

【００２５】すなわち、Ｓ34＝“Ｌ”になると、ＣＰＵ
１０の処理はルーチン１００に移り、まず、ステップ１
０１において、ＬＣＤ２６の表示をオフにするなど、現
在動作しているプログラムの後処理が実行される。次
に、ステップ１０２において、キャッシュメモリ１１の
動作モードが第２のモードに切り換えられ、したがっ
て、領域１１Ａがキャッシュメモリ、領域１１Ｂが汎用
メモリに設定され、続いて、ステップ１０３において、
スタックアドレスがメモリ領域１１Ｂに切り換えられ
る。

【００２６】さらに、処理はステップ１０４に進み、こ
のステップ１０４において、電源がオフの場合でも保持
をしておく必要のあるデータが、メモリ領域１１Ｂに退
避され、次にステップ１０５において、ＣＰＵ１０の各
ポートは、消費電流の少なくなる状態に切り換えられ
る。

【００２７】続いて、処理はステップ１０６に進み、こ
のステップ１０６において、以後の処理に必要とされる
プログラムおよびテーブルが、メモリ１１に読み込まれ
る。この場合、この読み込まれるプログラムおよびテー
ブルもＲＯＭ２１にあらかじめ用意されているものであ
るが、これらは、上記のプログラム２００と、割り込み
ハンドラと、割り込み処理プログラムと、割り込みベク
タテーブルとである。

【００２８】また、この読み込みは、ステップ１０６に
おいて、例えば図４に示すようなルーチン３００を実行
することにより実現される。すなわち、このルーチン３
００においては、ＣＰＵ１０の処理はステップ３０１か
らスタートし、次にステップ３０２において、読み込み
の対象となっているプログラム、例えばプログラム２０
の開始アドレス（ＲＯＭ２１における開始アドレス）が
変数addrに設定され、その後、ステップ３０３におい
て、ＲＯＭ２１のうち、変数addrの示すアドレスの内容
*addr がtemp番地にコピーされる。この場合、temp番地
は、例えばＲＡＭ２２の任意の空き番地である。

【００２９】続いてステップ３０４において、変数addr
が１だけインクリメントされ、次にステップ３０５にお
いて、変数addrがプログラム２００の終了アドレス（Ｒ
ＯＭ２１における終了アドレス）を越えたかどうかが判
別され、越えていないときには、処理はステップ３０５
からステップ３０３に戻る。

【００３０】したがって、以後、変数addrがプログラム
２００の終了アドレスを越えるまで、ステップ３０３〜
３０５が繰り返されることになる。そして、変数addrが
プログラム２００の終了アドレスを越えると、処理はス
テップ３０５からステップ３０６に進み、ルーチン３０
０を終了する。

【００３１】したがって、このルーチン３００が実行さ
れると、ＲＯＭ２１にあるプログラム２００は、すべて
同じtemp番地にコピーされることになるが、このとき、
ＣＰＵ１０においては、メモリ１１の領域１１Ａがキャ
ッシュメモリとして作用している。したがって、ルーチ
ン３００が実行されると、ＲＯＭ２１にあるプログラム
２００は、キャッシュ領域１１Ａにシーケンシャルにコ
ピーされることになる。

【００３２】そして、このルーチン３００が、残る割り
込みハンドラ、割り込み処理プログラム、割り込みベク
タテーブルについても実行され、したがって、これらプ
ログラムおよびテーブルもキャッシュ領域１１Ａにコピ
ーされる。

【００３３】続いて、処理はステップ１０７に進み、こ
のステップ１０７において、ＣＰＵ１０の処理（プログ
ラムカウンタ）は、ＲＯＭ２１のプログラムからキャッ
シュ領域１１Ａにコピーされたプログラム２００のステ
ップ２０１に切り換えられる。なお、プログラム２００
においては、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ２１およびＲＡＭ２
２にはアクセスしないようにされている。また、ワーク
エリアあるいはスタックが必要なときには、メモリ領域
１１Ｂ（スタックはステップ１０３で設定したアドレ
ス）を使用するようにされている。

【００３４】そして、処理がステップ２０１に進むと、
ＣＰＵ１０の内部のレジスタ（図示せず）を制御するこ
とにより、ＣＰＵ１０はバス１２〜１４に対してハイイ
ンピーダンス状態となり、バス１２〜１４がＣＰＵ１０
から切り離される。続いて、処理はステップ２０２に進
み、ポート出力Ｐout によりトランジスタ３３がオフと
される。したがって、回路２４、２５およびメモリ２
１、２２などの電源はオフとなる。

【００３５】そして、次にステップ２０３において、信
号Ｓ34が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルになったときに
ＣＰＵ１０が割り込み処理を実行できるように、その設
定が行われ、その後、ステップ２０４において、ＣＰＵ
１０はスタンバイモードに入る。

【００３６】こうして、電源用スイッチ３４をオンから
オフにした場合には、ＣＰＵ１０はスタンバイモードに
入る。そして、このとき、ＣＰＵ１０の周辺のデバイ
ス、すなわち、今の場合には、回路２４、２５およびメ
モリ２１、２２などの電源は、ステップ２０２によりオ
フにされている。したがって、この状態では、ＣＰＵ１
０が省電力モードでの電流を消費するだけとなってい
る。

【００３７】〔電源用スイッチ３４をオフからオンにし
た場合〕電源用スイッチ３４をオフからオンにすると、
信号Ｓ34は“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルになる。する
と、これによりＣＰＵ１０に割り込みがかかり、ステッ
プ１０６によりキャッシュ領域１１Ａにコピーされた割
り込みプログラムが実行され、この結果、処理はステッ
プ２０４からステップ２１１に移ってＣＰＵ１０は通常
モードに復帰する。

【００３８】続いて、処理はステップ２１２に進み、こ
のステップ２１２において、ポート出力ＰOUT によりト
ランジスタ３３がオンとされ、したがって、回路２４、
２５およびメモリ２１、２２などの周辺デバイスに動作
電圧が供給される。そして、その後、ステップ２１３に
おいて、ステップ２０１により切り離されていたバス１
２〜１４が有効にＣＰＵ１０に接続された状態とされ、
次にステップ２１４において、ＲＡＭ２２が有効になる
までの時間待ちが行われる。

【００３９】そして、処理はステップ２１５に進み、こ
のステップ２１５において、ＣＰＵ１０の処理（プログ
ラムカウンタ）は、メモリ１１のキャッシュ領域１１Ａ
のプログラム２００からＲＯＭ２１のプログラム１００
のステップ１１１に切り換えられ、以後、このステップ
１１１以降が実行される。

【００４０】そして、ステップ１１１においては、ＲＡ
Ｍ１１１がクリアされるとともに、ステップ１０４によ
りメモリ領域１１Ｂに退避されていたデータがＲＡＭ２
２に戻され、次にステップ１１２において、ＣＰＵ１０
の各ポートが通常モードとされるとともに初期化され、
その後、ステップ１１３において、ステップ１０３によ
りメモリ領域１１Ｂに設定されているスタックアドレス
がＲＡＭ２２に戻される。

【００４１】続いて、ステップ１１４において、キャッ
シュメモリ１１の動作モードが第１のモードに切り換え
られ、したがって、全領域１１Ａ、１１Ｂがキャッシュ
メモリに設定され、次にステップ１１５において、回路
２４、２５などの周辺デバイスが初期化され、その後、
通常モードに復帰し、その動作を開始する。

【００４２】こうして、上述の携帯情報端末において
は、電源用スイッチ３４がオフの場合に、すべての周辺
デバイスの電源をオフにしても、電源用スイッチ３４を
オンにしたとき、ＣＰＵ１０の処理により通常の動作状
態に復帰することができる。したがって、ＣＰＵ１０が
ＲＯＭ２１やＲＡＭ２２などを外付けするタイプのもの
であっても、省電力モード時の消費電力を低減すること
ができる。実験によれば、電源用スイッチ３４がオフの
ときの全消費電流は、数十μＡであった。

【００４３】さらに、電源用スイッチ３４をオンにした
とき、他のデバイスの電源をオンにするタイミングをＣ
ＰＵ１０により決定できるので、電源をオンにしたとき
のタイミングを取るためのディレイ回路が不要となり、
電源回路を単純化できる。また、このことによりコスト
が下がり、信頼性も向上する。

【００４４】さらに、電源用スイッチ３４がオフの場合
でも、ＣＰＵ１０には動作電圧を供給しておくことがで
きるので、ＣＰＵ１０に時計回路（リアルタイムクロッ
ク）を内蔵させ、電源がオフのときでも、その時計回路
を動作させることができる。

【００４５】また、電源がオフであっても、ＣＰＵ３４
はスタンバイモードで待機しているので、ある時刻にな
ると電源をオンにしてユーザの指定したタスクを実行
し、その後、再び電源をオフにすることもできる。

【００４６】

【発明の効果】この発明によれば、ＣＰＵにＲＯＭやＲ
ＡＭなどを外付けするタイプのものであっても、電源オ
フ時の消費電力を低減することができる。さらに、電源
をオンにしたときに周辺デバイスのタイミングを取るた
めのディレイ回路が不要となり、電源回路を単純化でき
る。また、このことによりコストが下がり、信頼性も向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一形態を示す系統図である。

【図２】この発明の一形態の一部を示すフローチャート
である。

【図３】図２の続きの一形態を示すフローチャートであ
る。

【図４】この発明の一形態の一部を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１０＝ＣＰＵ、１１＝キャッシュメモリ、１２＝データ
バス、１３＝アドレスバス、２１＝ＲＯＭ、２２＝ＲＡ
Ｍ、２３＝操作キー、２４＝キーインターフェイス回
路、２５＝ＬＣＤコントローラ回路、２６＝ＬＣＤ、３
１＝電源用電池、３２＝レギュレータ回路、３３＝スイ
ッチ用トランジスタ、３４＝電源用スイッチ、３５＝リ
セット回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の回路の動作を制御するＣＰＵと、 このＣＰＵの実行する第１および第２のプログラムの書
   き込まれているＲＯＭと、 電源と、上記ＲＯＭおよび上記所定の回路の電源端子と
   の間の電源ラインに直列接続されたスイッチ素子とを有
   し、 上記ＣＰＵは、メモリを内蔵するとともに、通常の動作
   モードと省電力動作モードとを有し、 上記ＣＰＵが、上記通常の動作モードで動作していると
   きには、上記ＣＰＵにより上記スイッチ素子がオンとさ
   れて上記電源の電圧が上記スイッチ素子を通じて上記Ｒ
   ＯＭおよび上記所定の回路にそれらの動作電圧として供
   給されるとともに、 上記ＣＰＵが上記第１のプログラムを実行することによ
   り上記所定の回路の動作が制御され、 上記ＣＰＵを上記通常の動作モードから上記省電力動作
   モードに切り換えるときには、上記ＣＰＵは、上記第１
   のプログラムを実行することにより上記第２のプログラ
   ムを上記メモリにコピーし、 このコピー後、上記ＣＰＵの処理は、上記メモリにコピ
   ーされた上記第２のプログラムの実行に切り換わり、 この第２のプログラムにおいては、上記ＣＰＵは、上記
   ＲＯＭおよび上記所定の回路を上記ＣＰＵから切り離し
   てから上記スイッチ素子をオフとし、 このオフの後、上記省電力動作モードに入り、 上記ＣＰＵを上記省電力動作モードから上記通常の動作
   モードに切り換えるときには、上記ＣＰＵは、上記メモ
   リにコピーされた上記第２のプログラムを実行すること
   により、上記スイッチ素子をオンとしてから上記ＲＯＭ
   および上記所定の回路を上記ＣＰＵに接続し、 この接続の後、上記ＣＰＵの処理は、上記第１のプログ
   ラムの実行に切り換わって上記通常の動作モードを実行
   するようにした省電力化回路。
2. 【請求項２】請求項１に記載の省電力化回路において、 電源用スイッチを有し、 上記ＣＰＵを上記通常の動作モードから上記省電力動作
   モードに切り換えるときのきっかけ、および上記ＣＰＵ
   を上記省電力動作モードから上記通常の動作モードに切
   り換えるときのきっかけが、上記電源用スイッチのオン
   オフであるようにした省電力化回路。
3. 【請求項３】請求項２に記載の省電力化回路において、 上記メモリがキャッシュメモリであるようにした省電力
   化回路。