JP2001022692A - マイクロコンピュータ及び制御システム - Google Patents

マイクロコンピュータ及び制御システム

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JP2001022692A
JP2001022692A JP11191607A JP19160799A JP2001022692A JP 2001022692 A JP2001022692 A JP 2001022692A JP 11191607 A JP11191607 A JP 11191607A JP 19160799 A JP19160799 A JP 19160799A JP 2001022692 A JP2001022692 A JP 2001022692A
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clock
bus
signal
external
clock signal
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JP11191607A
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Kiyoshi Kurihara
清 栗原
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のクロック同期式デバイスが存在する場
合に、各クロック同期式デバイスに適切なバスクロッ
ク、及びバス制御信号の供給を可能とすることにある。 【解決手段】 クロック制御回路(18)と、アクセス
する各アドレスエリアの外部バスクロック信号にタイミ
ングを合わせて外部バス制御信号を形成するためのバス
ステートコントローラ(19)とを設けることで、互い
に周波数が異なる複数の外部バスクロック信号の出力を
可能にする。このとき、バスステートコントローラは、
アクセスする各アドレスエリアの外部バスクロック信号
にタイミングを合わせて外部バス制御信号を形成する。
このことが、複数のクロック同期式デバイスが存在する
場合に、各クロック同期式デバイスに適切なバスクロッ
ク、及びバス制御信号の供給を可能とし、システム全体
の実行速度の向上を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロコンピュ
ータ及びそれを具備して成る制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロコンピュータ応用システムの一
例としてプリンタシステムを挙げることができる。この
プリンタシステムにおける制御系には、マイクロコンピ
ュータの他に、このマイクロコンピュータによってアク
セス可能な各種メモリや、クロック同期回路が含まれ
る。クロック同期回路は、ASIC(Applicat
ion Specific Integrated C
ircuit)によって構成される。また、各種メモリ
には、上記マイクロコンピュータにおける演算処理にお
ける作用領域などとして使用されるSDRAM(シンク
ロナス・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)
や、アウトラインフォントデータなどが読み出し専用形
式で格納されたROM(リード・オンリー・メモリ)が
含まれる。
【0003】尚、プリンタシステムに関して記載された
文献の例としては、昭和54年3月30日に、株式会社
オーム社から発行された「電子通信ハンドブック(第1
238頁)」がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】プリンタシステムにお
ける制御系(これを「プリンタ制御システム」という)
などのボード上で同期式回路を組むことについて本願発
明者が検討した。
【0005】例えば、外部バスクロック出力を1本しか
持たないマイクロコンピュータと動作周波数の高いクロ
ック同期式デバイスAと動作周波数の低いクロック同期
式デバイスBを接続する場合、マイクロコンピュータの
外部バスクロックをクロック同期式デバイスAの動作周
波数に合わせて出力し、他方のクロック同期式デバイス
Bにはマイクロコンピュータの外部クロックを外部の分
周回路を通して周波数を下げてから入力する。このよう
にすることで、クロック同期式デバイスA,Bに対して
各々の最高周波数に応じたクロック信号を供給すること
ができる。
【0006】しかしながら、その場合、外部の分周回路
を通して生成されたクロック周波数とマイクロコンピュ
ータのバス制御信号はタイミングが合わないため、クロ
ック同期式デバイスBとの間でデータ転送を行うことが
できない。このため、上記のケースでは、外部クロック
の周波数をクロック同期式デバイスBの周波数に合わせ
ることにより、高速動作デバイスを低速で動作させるこ
とになり、システム全体のパフォーマンス向上を阻害し
てしまう。
【0007】本発明の目的は、複数のクロック同期式デ
バイスが存在する場合に、各クロック同期式デバイスに
適切なバスクロック、及びバス制御信号を供給するため
の技術を提供することにある。
【0008】本発明の別の目的は、複数のクロック同期
式デバイスが存在する場合に、各クロック同期式デバイ
スに適切なバスクロック、及びバス制御信号を供給する
ことにより、システム全体の実行速度の向上を図るため
の技術を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0010】すなわち、所定の演算処理を行うための中
央処理装置と、上記中央処理装置によって制御され、入
力されたクロック信号に基づいて互いに周波数が異なる
複数の外部バスクロック信号を形成するためのクロック
制御回路と、アクセスする各アドレスエリアの外部バス
クロック信号にタイミングを合わせて外部バス制御信号
を形成するためのバスステートコントローラとを設け
る。
【0011】上記した手段によれば、クロック制御回路
は、互いに周波数が異なる複数の外部バスクロック信号
を出力する。このとき、バスステートコントローラは、
外部バスクロック信号毎にタイミングを合わせて外部バ
ス制御信号を形成する。このことが、複数のクロック同
期式デバイスが存在する場合に、各クロック同期式デバ
イスに適切なバスクロック、及びバス制御信号の供給を
可能とし、システム全体の実行速度の向上を達成する。
【0012】このとき、外部から与えられたクロック信
号を分周又は逓倍するための任意の倍率を設定可能な制
御レジスタと、制御レジスタの設定情報に従って、外部
クロック信号に同期したクロック信号を形成するための
PLL回路と、上記PLL回路の出力信号を分周するた
めの分周回路とを含んで上記クロック制御回路を構成す
ることができる。
【0013】上記構成のマイクロコンピュータと、マイ
クロコンピュータから出力される外部クロック信号及び
それにタイミングが整合されたバス制御信号に基づいて
動作される複数のデバイスとを含んで制御システムを構
成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図2には本発明にかかる制御シス
テムの一例であるプリンタ制御システムが示される。
【0015】図2に示されるプリンタ制御システムは、
マイクロコンピュータ1、SDRAM(シンクロナス・
ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)2、RO
M(リード・オンリ・メモリ)3、ASICクロック同
期回路4、及びSRAM(スタティック・ランダム・ア
クセス・メモリ)5を含む。
【0016】マイクロコンピュータ1は、プリンタの動
作制御に関する所定の演算処理を行うもので、アドレス
バス及びデータバス6を介して複数のデバイス、例えば
上記SDRAM2、ROM3、ASICクロック同期回
路4、SRAM5に結合されることで、互いに信号のや
り取りが可能にされている。そして、このマイクロコン
ピュータ1は、第1外部バスクロック信号CKIO−A
を出力するための第1クロック出力端子と、第2外部バ
スクロック信号CKIO−Bを出力するための第2クロ
ック出力端子と、バス制御信号を出力するためのバス制
御信号出力端子とを有する。第1クロック信号CKIO
−Aは、特に制限されないが、比較的高い周波数とさ
れ、クロック同期式デバイスの一例である上記SDRA
M2に伝達される。また、第2外部バスクロック信号C
KIO−Bは、上記第1クロック信号CKIO−Aより
も周波数が低く設定され、上記ASICクロック同期回
路4に伝達される。外部バス制御信号には、SDRAM
2を選択するためのチップセレクト信号CS0*(*は
ローアクティブを意味する)、ASICクロック同期回
路4を選択するためのチップセレクト信号CS1*、リ
ードサイクルを指示するためのリード信号RD*、ライ
トサイクルを指示するためのライト信号WE*が含まれ
る。
【0017】SDRAM2は、比較的周波数の高い第1
クロック信号CKIO−Aに同期して高速動作可能であ
り、マイクロコンピュータ1での演算処理における作業
領域として使用される。ROM3は読み出し専用であ
り、印字のためのフォントデータ等が書き込まれてい
る。SRAM5は、データの一時的な記憶領域として使
用される。
【0018】上記ASICクロック同期回路4は、AS
IC(Application Specific I
C)により形成されたもので、動作周波数が他のデバイ
スに比べて遅いため、マイクロコンピュータ1からの第
2外部バスクロック信号CKIO−Bに同期動作され
る。ここで、第2外部バスクロック信号CKIO−B
は、ASICクロック同期回路4の動作クロックとして
は適切なものとなるように制御レジスタ181の設定情
報に基づいて設定される。特に制限されないが、ASI
Cクロック同期回路4は、図示されないモータを駆動す
るためのモータ駆動ユニット4a、印字ヘッドを駆動す
るためのヘッド駆動ユニット4b、印字ヘッドの位置検
出を行うためのセンサー回路4c、パラレルインタフェ
ース回路4d、シリアルインタフェース回路4e、US
B(Universal Serial Bus)インタフェース回路4fが
含まれる。
【0019】上記モータ駆動ユニット4aには、モータ
駆動情報を一時的に保持するためのレジスタが設けら
れ、このレジスタの情報に基づいてモータ駆動が行われ
る。上記ヘッド駆動ユニット4bには印字データを一時
的に記憶するためのレジスタが設けられており、このレ
ジスタに書き込まれたデータに基づいて印字ヘッドが駆
動される。パラレルインタフェース回路4bは、図示さ
れないパーソナルコンピュータからパラレル形式で伝達
されたバイトデータを一時的に保持するためのレジスタ
を含み、シリアルインタフェース回路4e及びUSBイ
ンタフェース回路4fは、それぞれ図示されないパーソ
ナルコンピュータからのシリアルデータを順次取り込ん
でパラレル形式のデータに変換するためのレジスタを含
む。上記モータ駆動ユニット4a、ヘッド駆動ユニット
4b、センサー回路4cのそれぞれに含まれるレジスタ
や、各インタフェース回路4d〜4fにおけるレジスタ
は、マイクロコンピュータ1によってリード・ライト可
能にされている。
【0020】上記ASICクロック同期回路4は、マイ
クロコンピュータ1からのチップセレクト信号CS1*
によって選択される。また、ASICクロック同期回路
4内の各ユニットあるいは各インタフェース回路はアド
レスバッファを介して入力されたアドレス信号の一部を
デコードして得られた信号に基づいて選択される。具体
的には、マイクロコンピュータ1からのチップセレクト
信号CS1*と、アドレスバスを介して入力されたアド
レス信号の一部をデコードして得られた信号との論理積
が求められ、その論理積結果に基づいて、ASICクロ
ック同期回路4内の各ユニットあるいは各インタフェー
ス回路が選択されるようになっている。
【0021】図1にはマイクロコンピュータ1の構成例
が示される。
【0022】図1に示されるように、このマイクロコン
ピュータ1は、CPU(中央処理装置)11、ROM1
2、DMAC(ダイレクトメモリアクセスコントロー
ラ)13、RAM(ランダムアクセスメモリ)14、D
/A(ディジタル/アナログ)変換器15、タイマ1
6、A/D(アナログ/ディジタル)変換器17、クロ
ック制御回路18、バスステートコントローラ19を含
む。
【0023】CPU11から内部バス10が引き出さ
れ、この内部バス10を介してROM12、DMAC1
3、RAM14、D/A変換器15、タイマ16、A/
D変換器17、クロック制御回路18が結合されてい
る。ROM12には、CPU11で実行されるプログラ
ムが格納される。DMAC13は、CPU11が介在す
ることなしにRAM14と外部装置との間のデータ転送
を可能とする。RAM14はCPU11での演算処理の
作業領域として使用される。D/A変換器15は、入力
されたディジタル信号をアナログ信号に変換する機能を
有する。タイマ16は時間計測に使用される。A/D変
換器17は入力されたアナログ信号をディジタル信号に
変換する機能を有する。クロック制御回路18によって
システムクロックが形成され、それがバスステートコン
トローラ19に伝達される。バスステートコントローラ
19により、アドレスA20−A0、データD31−D
0、及び外部バス制御信号(RD*、WE*、CS0
*、CS1*)のバスステートが制御される。特に、本
例においては、外部バス(アドレスバス及びデータバス
6)を介して行われるデータ転送おける外部バスクロッ
ク信号の周波数に応じて上記外部バス制御信号が形成さ
れるようになっており、それが本例の特徴点の一つとな
っている。
【0024】クロック制御回路18は、マイクロコンピ
ュータ1の外部から取り込まれた外部クロックに同期し
て所定周波数のクロック信号を形成するためのPLL
(フェーズ・ロックド・ループ)回路182、このPL
L回路182の出力信号を分周することにより、互いに
周波数が異なる2系統のクロック信号CKIO−A,C
KIO−Bを形成するための分周回路183、上記PL
L回路182や分周回路183の制御情報を保持するた
めの制御レジスタ181を含む。この制御レジスタ18
3に設定された情報に従って、PLL回路182での倍
率や、分周器183での分周比が決定される。例えば制
御レジスタ183に設定された情報に従ってPLL回路
182での倍率として、「×1」が設定された場合に
は、外部からPLL回路182へ入力される外部クロッ
ク信号の周波数に等しい周波数でクロック信号が生成さ
れ、それが後段の分周回路183へ伝達される。また、
制御レジスタ183に設定された情報に従ってPLL回
路182での倍率として、「×2」が設定された場合に
は、外部からPLL回路182へ入力される外部クロッ
ク信号の周波数に対して2倍の周波数でクロック信号が
生成され、それが後段の分周回路183へ伝達される。
同様に制御レジスタ183に設定された情報に従って、
4倍、8倍の周波数でクロック信号が生成され、それが
後段の分周回路183へ伝達される。そして、制御レジ
スタ181に設定された情報に従って分周回路183で
の分周比として、×1、1/2、1/4、1/8の選択
が可能であり、それにより、第1クロック信号CKIO
−Aや、第2外部バスクロック信号CKIO−Bの周波
数が決定される。また、クロック制御回路18からは、
第1外部バスクロック信号CKIO−Aによるリード
(又はライト)サイクルか、第2外部クロック信号CK
IO−Bによるリード(又はライト)サイクルかに応じ
たシステムクロックがバスステートコントローラ19に
供給される。バスステートコントローラ19では、この
システムクロックに基づいて、バスステートを制御す
る。
【0025】図3には主要部の動作タイミングが示され
る。
【0026】図3に示される動作タイミングによれば、
先ずCKIO−Bのリードサイクルが起動され、次にC
KIO−Aのライトサイクルが起動され、続いてCKI
O−Aのリードサイクルが起動され、そして、CKIO
−Bのライトサイクルが起動される。これにより、例え
ば図示されないパーソナルコンピュータからデータがパ
ラレルインタフェース4d内のレジスタに書き込まれた
データがSDRAM2に転送され、さらにそのデータが
SDRAM2から読み出されて、マイクロコンピュータ
1で処理された後に、印字のためにヘッド駆動ユニット
4b内のバッファに書き込まれる、という一連のステッ
プが実現される。
【0027】第2外部バスクロック信号CKIO−Bの
リードサイクルについて説明する。
【0028】第2外部バスクロック信号CKIO−Bの
リードサイクルでは、チップセレクト信号CS1*がロ
ーレベルにアサートされることで、ASICクロック同
期回路4が選択される。そして、バスステートコントロ
ーラ19により、第2外部バスクロック信号CKIO−
Bの波形T1の立ち下がりエッジに同期してリード信号
RD*がローレベルにアサートされ、波形T2の立ち下
がりエッジに同期してリード信号RD*がハイレベルに
ネゲートされる。波形T2の立ち下がりエッジに同期し
てASICクロック同期回路4内のレジスタの保持デー
タがマイクロコンピュータ1によってリードされ、CP
U内部の汎用レジスタに格納される。このリードサイク
ルにおいては、ASICクロック同期回路4の動作周波
数に適した第2外部バスクロック信号CKIO−Bと、
それに対応する外部バス制御信号とに基づいて適切に行
われる。
【0029】尚、このとき、チップセレクト信号CS0
*はハイレベルにネゲートされた状態であるため、SD
RAM2は非選択状態とされている。
【0030】次に、第1クロック信号CKIO−Aのラ
イトサイクルについて説明する。
【0031】バスステートコントローラ19により第1
クロック信号CKIO−Aにおける波形T1の立ち上が
りエッジに同期してチップセレクト信号CS0*がロー
レベルにアサートされることにより、SDRAM2が選
択される。第1クロック信号CKIO−Aにおける波形
T1の立ち下がりエッジに同期してライト信号WE*が
ローレベルにアサートされ、波形T2の立ち下がりエッ
ジに同期してハイレベルにネゲートされる。このライト
信号WE*がローレベルにアサートされた期間に、上記
CPU内部の汎用レジスタに格納されているデータがS
DRAM2へライトされる。このライトサイクルにおい
ては、SDRAM2の動作周波数に適した第1外部バス
クロック信号CKIO−Aと、それに対応する外部バス
制御信号とに基づいて適切に行われる。
【0032】尚、このとき、チップセレクト信号CS1
*はハイレベルにネゲートされた状態であるため、AS
ICクロック同期回路4は非選択状態とされている。
【0033】第1クロック信号CKIO−Aのリードサ
イクルについて説明する。
【0034】バスステートコントローラ19により第1
クロック信号CKIO−Aにおける波形T1の立ち上が
りエッジに同期してチップセレクト信号CS0*がロー
レベルにアサートされることにより、SDRAM2が選
択される。そして、バスステートコントローラ19によ
り、第1クロック信号CKIO−Aの波形T1の立ち下
がりエッジに同期してリード信号RD*がローレベルに
アサートされ、波形T2の立ち下がりエッジに同期して
リード信号RD*がハイレベルにネゲートされる。波形
T2の立ち下がりエッジに同期してSDRAM2からの
読み出しデータがマイクロコンピュータ1内のCPU内
部の汎用レジスタに取り込まれる。このリードサイクル
においては、SDRAM2の動作周波数に適した第1外
部バスクロック信号CKIO−Aと、それに対応する外
部バス制御信号に基づいて適切に行われる。
【0035】尚、このとき、チップセレクト信号CS1
*はハイレベルにネゲートされた状態であるため、AS
ICクロック同期回路4は非選択状態とされている。
【0036】第2外部バスクロック信号CKIO−Bの
ライトサイクルについて説明する。
【0037】バスステートコントローラ19により第2
クロック信号CKIO−Bにおける波形T1の立ち上が
りエッジに同期してチップセレクト信号CS1*がロー
レベルにアサートされることにより、ASICクロック
同期回路4が選択される。第2クロック信号CKIO−
Bにおける波形T1の立ち下がりエッジに同期してライ
ト信号WE*がローレベルにアサートされ、波形T2の
立ち下がりエッジに同期してハイレベルにネゲートされ
る。このライト信号WE*がローレベルにアサートされ
た期間に、上記CPU内部の汎用レジスタ内のデータが
ASICクロック同期回路4におけるヘッド駆動ユニッ
ト4bへの書き込みが行われる。このライトサイクルで
は、ASICクロック同期回路4の動作周波数に適した
第2外部バスクロック信号CKIO−Bと、それに対応
する外部バス制御信号とに基づいて適切に行われる。
【0038】尚、このとき、チップセレクト信号CS0
*はハイレベルにネゲートされた状態であるため、SD
RAM2は非選択状態とされている。
【0039】上記した例によれば、以下の作用効果を得
ることができる。
【0040】(1)クロック制御回路18と、アクセス
する各アドレスエリアの外部バスクロック信号にタイミ
ングを合わせて外部バス制御信号を形成するためのバス
ステートコントローラ19とが設けられているので、互
いに周波数が異なる複数の外部バスクロック信号の出力
が可能になり、また、バスステートコントローラ19に
より、アクセスする各アドレスエリアの外部バスクロッ
ク信号にタイミングを合わせて外部バス制御信号が形成
される。それにより、複数のクロック同期式デバイスが
存在する場合に、各クロック同期式デバイスに適切なバ
スクロック、及びバス制御信号の供給が可能となるた
め、システム全体の実行速度の向上を図ることができ
る。
【0041】(2)外部から与えられたクロック信号を
分周又は逓倍するための任意の倍率を設定可能な制御レ
ジスタ181と、制御レジスタの設定情報に従って、外
部クロック信号に同期したクロック信号を形成するため
のPLL回路182と、上記PLL回路の出力信号を分
周して互いに異なる複数系統の外部バスクロック信号を
出力するための分周回路183とを含むことにより、上
記機能を有するクロック制御回路18を容易に構成する
ことができる。
【0042】以上本発明者によってなされた発明を具体
的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるこ
とはいうまでもない。
【0043】例えば、PLL回路182における倍率
や、分周回路183における分周比は任意に設定するこ
とができる。また、分周回路183から出力される外部
バスクロック信号は2系統に限定されず、より多くの外
部バスクロック信号を出力させることができる。
【0044】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるプリン
タ制御システムに適用した場合について説明したが、本
発明はそれに限定されるものではなく、各種制御システ
ムに広く適用することができる。
【0045】本発明は、少なくともクロック同期式デバ
イスを含むことを条件に適用することができる。
【0046】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0047】すなわち、クロック制御回路と、アクセス
する各アドレスエリアの外部バスクロック信号にタイミ
ングを合わせて外部バス制御信号を形成するためのバス
ステートコントローラとを設けることで、互いに周波数
が異なる複数の外部バスクロック信号の出力を可能にす
るとともに、バスステートコントローラにより、アクセ
スする各アドレスエリアの外部バスクロック信号にタイ
ミングを合わせて外部バス制御信号を形成することによ
り、複数のクロック同期式デバイスが存在する場合に、
各クロック同期式デバイスに適切なバスクロック、及び
バス制御信号の供給が可能となり、システム全体の実行
速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるマイクロコンピュータの構成例
ブロック図である。
【図2】上記マイクロコンピュータを含む制御システム
の一例であるプリンタシステムの構成例ブロック図であ
る。
【図3】上記プリンタシステムにおける主要部の動作タ
イミング図である。
【符号の説明】
1 マイクロコンピュータ 2 SDRAM 3 ROM 4 ASICクロック同期回路 4a モータ駆動ユニット 4b ヘッド駆動ユニット 4c センサー回路 4d パラレルインタフェース回路 4e シリアルインタフェース回路 4f USBインタフェース回路 5 SRAM 6 アドレスバス及びデータバス 10 内部バス 11 CPU 12 ROM 13 DMAC 14 RAM 15 D/A変換器 16 タイマ 17 A/D変換器 18 クロック制御回路 19 バスステートコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B062 AA03 HH01 5B077 FF11 GG14 MM02 5B079 BA20 BB04 BC03 DD03 DD05 DD20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の演算処理を行うための中央処理装
    置と、 上記中央処理装置によって制御され、入力されたクロッ
    ク信号に基づいて互いに周波数が異なる複数系統の外部
    バスクロック信号を形成し、それをクロック同期式デバ
    イスに供給するためのクロック制御回路と、 上記外部バスを介して行われるデータ転送における各種
    バス制御信号を、アクセス対象とされるクロック同期式
    デバイスに供給される上記外部バスクロック信号のタイ
    ミングに整合された外部バス制御信号を形成するための
    バスステートコントローラと、 を含むことを特徴とするマイクロコンピュータ。
  2. 【請求項2】 上記クロック制御回路は、入力されたク
    ロック信号を逓倍又は分周するための情報を設定可能な
    制御レジスタと、 上記制御レジスタの設定情報に従って、外部クロック信
    号に同期したクロック信号を形成するためのPLL回路
    と、 上記PLL回路の出力信号を分周して互いに異なる複数
    系統の外部バスクロック信号を出力するための分周回路
    と、 を含んで成る請求項1記載のマイクロコンピュータ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のマイクロコンピュ
    ータと、上記マイクロコンピュータから出力される外部
    クロック信号及びそれにタイミングが整合されたバス制
    御信号に基づいて動作される複数のクロック同期式デバ
    イスとを含んで成る制御システム。
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