JP2000131355A - 周波数検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで広範囲の周波数検出が高い精度で
実現可能な周波数検出方法を提供する。 【解決手段】 インプットキャプチャに用いるカウンタ
をオーバーフロー時に発生するオーバーフロー割込を用
いてビット数を拡張し、同期信号が入力したときに発生
する同期信号割込の処理中で参照する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマルチスキ
ャンモニターや液晶ディスプレイモニターのマイクロコ
ンピュータのソフトウエアに好適な同期信号周波数の検
出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチスキャンディスプレイに接続され
る各種タイプのコンピュータ機器ではディスプレイに出
力される映像信号の水平同期信号及び垂直同期信号の周
波数が異なっていることが多い。

【０００３】したがって、マルチスキャンディスプレイ
においてはそれに接続されるコンピュータ機器からのデ
ータを表示するために、水平同期信号および垂直同期信
号それぞれの周波数を検出すると共に、検出した水平と
垂直同期信号それぞれの周波数に追従して表示デバイス
が例えばＣＲＴであれば水平と垂直の偏向回路、例えば
液晶であれば駆動回路を制御する必要がある。

【０００４】ディスプレイの制御は複雑であるため組み
込み機器用マイクロコンピュータを内蔵しているディス
プレイが多く、同期信号周波数の検出もコストダウンの
効果も兼ねてマイクロコンピュータ内蔵のカウンタを用
いて行なっているのが通常である。

【０００５】マイクロコンピュータのソフトウエアを用
いた検出回路として例えば特許公報の特公平６−２０２
７８号公報に記載された同期周波数モード判定回路が知
られている。

【０００６】このような回路における代表的な同期周波
数検出の方法を説明する。近年の組み込み機器用マイク
ロコンピュータは、基準となるクロック信号をカウント
するカウンタと、そのカウンタの値をラッチするレジス
タを内蔵しており、入力信号の立ち上がり、ないしは立
ち下がりに同期して、そのカウンタの値を内蔵のレジス
タにラッチする機能が組み込まれている。このラッチ機
能は一般的にインプットキャプチャと呼ばれている。

【０００７】検出方法としては、同期信号の立ち下がり
エッジでキャプチャした値をＡ、次の立ち下がりのエッ
ジでキャプチャした値をＢとすると、同期信号の周期は
式Ｂ−Ａで求まる。このようにして求めた周期から周波
数が検出できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、コンピュータデ
ィスプレイに入力される同期信号の周波数が増大し、Ｕ
ＸＧＡと呼ばれる高解像度ディスプレイの規格において
は、水平１１０Ｈｚ以上、垂直９０Ｈｚ以上の同期周波
数を検出できなければならない。さらに、下限は、ＶＥ
ＳＡのＤＰＭＳで１０Ｈｚ以下を無信号と規定している
ため、１０Ｈｚ以下まで検出が可能でなければならな
い。

【０００９】一方、近年普及してきた液晶ディスプレイ
でマルチスキャンを行なおうとすれば解像度変換に高精
度な入力信号周波数（周期）の情報が必要となる。

【００１０】ところが、従来の回路では検出精度を上げ
ようとしてカウンタのクロック周波数を増加させて分解
能を向上させれば、低い周波数の検出がしにくくなる。
これは、周波数の高いクロックで低い周波数の同期信号
を検出しようとすると、ビット数の多いカウンタが必要
となるが、現在普及しているマイコン内蔵のカウンタビ
ット数は１６ビット長がほとんどであり、２０ビットな
いしは２４ビット長のものを採用しようとすればコスト
が上昇してしまうからである。反対に低い周波数での検
出を可能にするために、カウンタのクロック周波数を低
下させれば分解能が低下するという問題がある。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑み、マイコンの
内蔵ハードウエアであるカウンタを変更する必要がな
く、低コストで広範囲の周波数検出が高い精度で実現可
能な周波数検出方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の周波数検出方法は、入力信号の周期
を検出することで前記入力信号の周波数を検出する周波
数検出方法であって、前記入力信号の入力時点におい
て、所定の周期で動作するカウンタの値と前記カウンタ
のオーバーフロー回数とを用いて前記入力信号の周期を
検出することを特徴とする周波数検出方法である。

【００１３】上記発明により、カウンタのビット長の制
限を受けないため、マイコンの内蔵ハードウエアである
カウンタを変更する必要がなく、低コストで広範囲の周
波数検出が高い精度で実現可能な周波数検出方法を提供
することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の周波数検出装置
の基本構成を示すブロック図である。図１において、水
平同期周波数信号入力回路４は、パーソナルコンピュー
タ本体あるいはビデオテープレコーダから送られてきた
水平同期信号ａをカウンタ１１に出力する回路である。
垂直同期周波数信号入力回路７は、パーソナルコンピュ
ータ本体あるいはビデオテープレコーダから送られてき
た垂直同期周波数信号ｂをマイクロコンピュータ１０に
出力する回路である。基本クロック回路１３は、基準と
なるクロックパルスを発生する回路である。

【００１５】カウンタ１１と割込受付回路１２と分周期
１４とＣＰＵ１５と出力回路１６とは、マイクロコンピ
ュータ１０内に構成される。カウンタ１１は水平同期周
波数信号をカウントアップする回路である。割込受付回
路１２は垂直同期周波数信号ｂを入力し割り込み信号を
発生する回路である。分周器１４は基本クロック１３の
基本クロックを分周する回路である。ＣＰＵ１５は、カ
ウンタ１１、割込受付回路１２、分周器１４等の出力に
基づき水平同期信号及び垂直同期信号の周波数をそれぞ
れ検出し、それら周波数がそれぞれどの周波数範囲に属
するかを判定する処理回路である。１６は前記判定の結
果を外部に出力する出力回路である。

【００１６】外部切換回路３は、出力回路１６からの信
号に基づき水平Ｓ字補正コンデンサあるいはフリーラン
周波数等を適亘切替える回路である。

【００１７】図２は、周波数検出装置の動作を説明する
ための概念図である。図２において、分周器１４の出力
をカウントするカウンタは参照符号１８をつけて区別す
る。１９は同期信号である。インプットキャプチャ機能
を用いた検出方法自体、すなわち、同期信号１９の立ち
下がりエッジでキャプチャしたカウンタ１８の値をＡ、
次の立ち下がりのエッジでキャプチャしたカウンタ１８
の値をＢとし、同期信号の周期を式Ｂ−Ａで求める方法
自体は、従来の技術と同じである。

【００１８】（実施の形態１）以下、本発明の第１の実
施の形態について図３、図４を用いて説明する。図３は
本実施の形態におけるフローチャートである。図３の
ａ）はオーバーフロー割込処理のフローチャート、ｂ）
は同期信号入力割込のフローチャートである。

【００１９】図４は、本実施の形態の動作を説明するた
めのタイミング図である。図４において２５は、マイク
ロコンピュータのＲＡＭ上に領域を確保されたビット拡
張カウンタであり、ビット割り当ては上位に変数Ａ＿Ｈ
ＩＧＨが、下位にインプットキャプチャ値が入るように
なっている。以下、この領域をＮＯＷと呼ぶ。また、図
示されないＬＡＳＴという同様の領域を設ける。

【００２０】図３の処理２０において、カウンタ１８が
オーバーフローを生じた時、変数Ａ＿ＨＩＧＨがカウン
トアップ（インクリメント）される。仮に例としてカウ
ンタ１８を１６ビット、変数Ａ＿ＨＩＧＨを１６ビット
として説明する。

【００２１】カウンタ１８がＦＦＦＦｈから０ｈになる
時、オーバーフローが生じ、図４のようにオーバーフロ
ー割込が発生する。このとき上記処理２０により、Ａ＿
ＨＩＧＨの値がｘ（ｘは１６ビット）からｘ＋１にカウ
ントアップされる。

【００２２】図３の処理２１は、同期信号の入力時にイ
ンプットキャプチャされたカウンタ１８の値をビット拡
張カウンタ２５の下位に（例では下位１６ビットに）保
存する処理である。処理２２は、前記Ａ＿ＨＩＧＨをＮ
ＯＷの上位に保存（例では上位１６ビットに保存）する
処理である。これらの処理を図で示したのが図４であ
る。処理２３は、ＮＯＷ−ＬＡＳＴ を求めこれを同期
信号周波数の検出結果とする。なお、例では３２ビット
変数として扱う。処理２４は、ＮＯＷを領域ＬＡＳＴに
保存する処理である。

【００２３】以上、説明したように本実施例では本来カ
ウンタ値が１６ビットであるにも関わらず、あたかも３
２ビットのカウンタを使用しているかのような動作を行
わせることができ、周波数検出における精度及び検出可
能な周波数範囲を広げることが可能となる。

【００２４】尚、本実施例ではカウンタ値を１６ビッ
ト、変数Ａ＿ＨＩＧＨを１６ビットとしたが、それに限
定されないことはいうまでもない。

【００２５】（実施の形態２）ところが上記構成では、
使用するマイクロコンピュータにおける割り込みに関す
る設定によっては誤動作が生じる。以下、図５を用い
て、この課題について説明する。

【００２６】図５は、第１の実施の形態における課題を
説明するためのタイミング図である。図５において、Ａ
点は同期信号が入力した時点を表している。カウンタ１
８の値はハード的にインプットキャプチャされるため、
Ａの時点における値が取り込まれる。

【００２７】ところが、例えば図５に示される様に、オ
ーバーフローがＡ点の直後に生じた場合や、Ａ点とオー
バーフローの生じた時点とが同時である場合など、２つ
の割り込み要求がほぼ同時に生じる。これを衝突と呼ぶ
ことにする。

【００２８】通常、マイクロコンピュータには割り込み
コントローラがあり、割り込みの優先順位により呼びだ
し順序が決定される。したがって、実際にオーバーフロ
ーと同期信号の入力との２つの事象が発生した順序に割
り込み処理が発生するとは限らないことになる。図５
は、オーバーフロー割込の処理が先に実行されたときの
例である。

【００２９】オーバーフロー割込の処理２０により、変
数Ａ＿ＨＩＧＨの値がインクリメントされるのが図５中
のＢ点である。次に同期信号入力割込が実行され、処理
２２により変数Ａ＿ＨＩＧＨの値、すなわちｘ＋１が取
り込まれる。しかし、本来、同期信号が入力したのはＡ
点であり、この時の変数Ａ＿ＨＩＧＨの値は処理２０の
行なわれる前の値、すなわちｘである。

【００３０】以上のように、割り込み処理には優先順位
があり、これにより、オバーフローと同期信号入力と
の、２つの事象の発生順序と対応する割り込みの発生順
序が、実際とは異なってしまい、その結果、同期信号の
検出結果に狂いが生じるという課題がある。

【００３１】本実施の形態は、第１の実施の形態におけ
る課題を解決するものである。以下、本発明の第２の実
施の形態について図６と図１を用いて説明する。なお、
第１の実施の形態１と同一の処理を行なうステップは同
一の参照符号をつけ、説明を省略する。

【００３２】図６は、本発明の第２の実施の形態による
周波数検出装置のフローチャートである。図６におい
て、（ａ）はカウンタ１８がオーバーフローする時に発
生するオーバーフロー割り込みの処理を示したものであ
る。（ａ）のフローチャートにおいて、処理３０は同期
信号割込要求があるかないかを調べその結果で分岐を行
なうステップである。処理３２はメモリー上に領域を確
保した衝突フラグをセットする処理である。この処理は
本発明における第一のポイントである。オーバーフロー
割り込み処理中に同期信号割り込み要求があれば、オー
バーフロー割り込みと同期信号割り込みの間に衝突が生
じたとみなすことができる。よって、処理３０は割り込
み要求があれば処理３２に分岐する。

【００３３】一方、割り込み要求がなければ図３の
（ａ）と同様であり、処理２０を行なう。（ｂ）は同期
信号が入力された時に発生する同期信号割込の処理を示
したものである。（ｂ）のフローチャートにおいて、処
理２１は図３の処理２１と同様の処理を行なうステップ
である。処理３４は（ａ）でセットした衝突フラグを確
認し、その結果によって分岐を行なうステップである。
衝突フラグがセットされていない時は図３と同様の処理
となる。一方、衝突フラグがセットされている時は変数
Ａ＿ＨＩＧＨがインクリメントされていないので、本同
期信号割り込みの処理中にてインクリメントを行なう。
この処理が本発明の第二のポイントとなる。

【００３４】まず、処理３５において衝突フラグをクリ
アする。次に衝突が発生した時間がオーバーフローの前
か後かを知ることができれば、変数Ａ＿ＨＩＧＨをイン
クリメントするタイミングが分かることに着目する。

【００３５】これはキャプチャ値を調べることによって
解決する。処理３０においてキャプチャ値がある特定値
Ｂ以下であるかを調べその結果で分岐を行なっている。
つまり、例えばインプットキャプチャが行なわれるカウ
ンタ１８が１６ビットである場合、一例として特定値Ｂ
をカウンタ１８の中間値ＦＦＦＦｈ/２≒７ＦＦＦｈと
すれば,キャプチャ値が７ＦＦＦｈより大きければオー
バーフロー前に同期信号が入力されたという判断が可能
であるし、小さければオーバーフロー後であると判断が
可能となる。勿論この特定値Ｂは割り込み遅延時間やソ
フトウエアにおける処理時間を十分考慮していればその
他の値でも十分目的を果たすことは言うまでもない。

【００３６】したがって、分岐３０の結果が「いいえ」
であれば、処理２２を先に行なってから処理２０を行な
えば良いし、「はい」であれば、処理２０を先に行なっ
てから、処理２２をあとに行なえば良い。その後、同期
信号割込処理は処理２３、処理２４と図３と同様に続
く。

【００３７】以上詳細に説明したように、オーバーフロ
ー割り込みと同期信号割り込みの衝突をオーバーフロー
割り込みにて検出したら衝突フラグをセットし、同期信
号割り込み中で衝突フラグがセットされていることを確
認したら、インプットキャプチャ値より衝突がオーバー
フローの前か後かを判断することで、割り込み発生順序
によらない精度の高い、且つ、広範囲な周波数検出装置
を実現することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、カウンタのビット長の
制限を受けないため、マイコンの内蔵ハードウエアであ
るカウンタを変更する必要がなく、低コストで広範囲の
周波数検出が高い精度で実現可能な周波数検出方法を提
供することが可能となる。

【００３９】また、前記効果を実現するのに用いる割り
込み処理の優先順位により、オバーフローと同期信号入
力の２つの事象の発生順序と、ソフトウェアにおける割
り込みに対する処理の順序が異なっても、同期信号の検
出結果に狂いが生じることのない周波数検出方法を提供
できる。

【００４０】また、従来の技術に対し、ソフトウエアの
みの改良による低コストな周波数検出方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の周波数検出装置のブロック図

【図２】インプットキャプチャ機能を用いた周波数検出
方法の概念図

【図３】本発明の第１の実施の形態による周波数検出装
置のフローチャート

【図４】本発明の第１の実施の形態による周波数検出装
置のタイミング図

【図５】本発明の第１の実施の形態による周波数検出装
置の課題を示したタイミング図

【図６】本発明の第２の実施の形態による周波数検出装
置のフローチャート

【符号の説明】

３ 切換回路 ４ 水平同期周波数信号入力回路 ７ 水平同期周波数信号入力回路 １０ マイクロコンピュータ １１ カウンタ １２ 割込受付手段 １３ 基本クロック回路 １４ 分周器 １５ ＣＰＵ １６ 出力回路 １８ インプットキャプチャに用いるカウンタ １９ 同期信号 ２０ 変数Ａ＿ＨＩＧＨのインクリメントを行なう処理 ２１ 同期信号入力時のキャプチャ値をビット拡張カウ
ンタＮＯＷの下位に保存する処理 ２２ Ａ＿ＨＩＧＨをビット拡張カウンタＮＯＷの上位
に保存する処理 ２３ 同期信号検出結果を求める処理 ２４ ビット拡張カウンタＮＯＷをＬＡＳＴに保存する
処理 ２５ ビット拡張カウンタ ３０ 同期信号割込要求の有無による分岐 ３２ 衝突フラグをセットする処理 ３４ 衝突フラグがセットされているかどうかによる分
岐 ３５ 衝突フラグをクリアする処理

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号の周期を検出することで前記入
   力信号の周波数を検出する周波数検出方法であって、前
   記入力信号の入力時点において、所定の周期で動作する
   カウンタのオーバーフロー時に発生するオーバーフロー
   割込処理を用いて計算される前記カウンタのオーバーフ
   ロー回数と、前記カウンタの値とを用いて前記入力信号
   の周期を検出することを特徴とする周波数検出方法。
2. 【請求項２】 前記入力信号の入力時点における前記カ
   ウンタの値は、インプットキャプチャ機能を用いて得ら
   れることを特徴とする請求項１記載の周波数検出方法。
3. 【請求項３】 前記入力信号の周期の検出は、前記入力
   信号の入力時に発生する入力信号割込処理において行わ
   れることを特徴とする請求項１記載の周波数検出方法。
4. 【請求項４】 前記入力信号の入力タイミングと前記カ
   ウンタのオーバーフローのタイミングとが衝突を起こし
   た場合には、前記オーバーフロー回数を前記入力信号割
   込処理においてカウントアップすることを特徴とする請
   求項３記載の周波数検出方法。
5. 【請求項５】 前記入力信号の入力タイミングと前記カ
   ウンタのオーバーフローのタイミングとが衝突を起こし
   た場合において、 前記入力信号の入力時点が前記カウンタのオーバーフロ
   ー時点より後に起こった場合には、前記オーバーフロー
   回数のカウントアップを行った後に前記オーバーフロー
   回数を前記カウンタの値の上位ビットとして記録し、 前記入力信号の入力時点が前記カウンタのオーバーフロ
   ー時点より先に起こった場合には、前記オーバーフロー
   回数を前記カウンタの値の上位ビットとして記録した後
   に、前記オーバーフロー回数のカウントアップを行い、
   次の前記入力信号の入力時点において得られる値と比較
   することによって前記入力信号の周期を検出することを
   特徴とする請求項４記載の周波数検出方法。