JP2007147352A - 無線インターフェースモジュール及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 LSI等の半導体デバイスのパッケージ頂上、または、LSIパッケージ内でターゲットLSIダイの隣接部、または、ターゲット基板内に無線インターフェースモジュールを実装するとともに、デバックPC側にも同様の無線インターフェースモジュールを実装することにより、双方の無線インターフェースモジュールの間でワイヤレス、かつ、低消費でデバックPCとLSIとの間でデバッグ通信を行う。これにより、従来のシリアルコネクタやJTAGコネクタを必要とせず、作業性を改善できる。
【選択図】図1
Description
まず、図14(A)は検査対象となるLSI(以下、ターゲットLSIという)10を搭載した基板モジュール11を示している。図示のように、この基板モジュール11には、ターゲットLSI10に接続される2種類のコネクタ12、13が設けられている。コネクタ12はIEEE1149.1によるJTAGに準拠したコネクタであり、コネクタ13はRS−232CやUSB、IEEE1394といった汎用シリアルインターフェースである。
また、図14(B)はデバック用PC(ホスト装置)20からターゲットLSI10のデバックを行う際の様子を示している。図示のように、PC20からデバックケーブル21を介してコネクタ22をターゲットLSI10のコネクタ(図示の例では、JTAGコネクタ12)に接続し、所定の信号出力によってターゲットLSI10側のデバック処理を実行させるようにしている。
したがって、このような処理には、デバッグ用配線とコネクタを必要とし、ターゲットLSIが増えるに従ってデバッグ用配線はより複雑になる。また、シリアルデバッグの場合、コネクタも必要に応じて追加するか、あるいは、スイッチICを利用して配線を切り替えるような構成が必要となる。
一方、現在の商品設計においては、商品基板とは別に、JTAG等のデバッグ用インターフェース(I/F)を備えた、設計検証用基板の設計・実装を別途必要としており、開発コストと設計効率を悪化させていた。
また、上述のように基板上に搭載するLSI等が増えるとデバッグ用のインターフェースも増加しに伴い、デバッグ用インターフェースのための配線が複雑化し、設計工期や実装コスト、検証の複雑化を招いている。
このため、上述のような従来の手法でデバック等を行う方法では、コストやスピードの点で上述のような電化製品の高機能化、商品単価の低価格競争、商品サイクルの短期化等に有効に対応できないという問題がある。
また本発明の無線インターフェースモジュールは、標準化された接続端子部からの所定の信号出力によって半導体デバイスの内部処理を実行させるホスト装置の前記接続端子部に接続される接続部と、前記半導体デバイス側の無線インターフェースモジュールと無線信号のやり取りを行う無線信号送受信部と、前記無線信号送受信部の動作を制御するとともに、前記接続部と無線信号送受信部との間でやり取りする信号の変換処理を行う制御部とを有することを特徴とする。
また本発明の電子機器は、標準化された接続端子部からの所定の信号出力によって半導体デバイスの内部処理を実行させるホスト装置と、前記半導体デバイス側の無線インターフェースモジュールとホスト装置との間のインターフェースをとる無線インターフェースモジュールとを有し、前記無線インターフェースモジュールは、前記ホスト装置の接続端子部に接続される接続部と、前記半導体デバイス側の無線インターフェースモジュールとの間で無線信号のやり取りを行う無線信号送受信部と、前記無線信号送受信部の動作を制御するとともに、前記接続部と無線信号送受信部との間でやり取りする信号の変換処理を行う制御部とを有することを特徴とする。
反射波通信(バックスキャッタ方式)は、例えばRFタグで用いられるものであり、データの送信において外部反射波リーダが発生する搬送波を反射することを用いて送信する。このため送信モジュールに送信用PA等を必要とせず、超小型で低消費電力で実現できる。そこで、このような通信モジュールを、例えば一般に使われているCMOS技術のLSIの頂上部に一体マウントし、LSIのピンと接続することにより、LSIの出力電力で十分に通信モジュールをドライブできる。なお、後述のように通信モジュールの取り付け構造は種々変形できる。
これにより、従来は専用の外部インターフェースとコネクタを用いてデバッグ検証していたものを、無線インターフェースモジュールを介してワイヤレスで簡単に実行でき、さらに場合によっては筐体に入った状態でも、デバッグ検証等を可能とすることができる。
図1(A)は基板モジュール100上に搭載されたターゲットLSI110の頂上部に無線インターフェースモジュール(Reflex)112をマウントした例である。なお、ターゲットLSI110と無線インターフェースモジュール112とは、ダイボンディングやワイヤボンディングによって直接接続されている。
このように、ターゲットLSI110の上面に無線インターフェースモジュール112を配置することにより、基板モジュール100の配置スペースを広げることなく、インターフェースを確保できる。
図1(B)は基板モジュール100をデバック用PC(ホスト装置)120で検査している状況を示している。このデバック用PC120は、ターゲットLSI110側の無線インターフェースモジュール112と同様の無線インターフェースモジュールを内蔵したリーダ122を有しており、このリーダ122上に基板モジュール100を配置することにより、デバック用PC120から所定の手順でアクセスを行い、例えばLSIチップのプログラム、コンフィグレーション、レジスタR/Wステータス、デバッグ、状態監視等を非接触で行える。
また、図3は基板モジュール100内に複数のターゲットLSI110を設けるとともに、子基板113側に1つの無線インターフェースモジュール112を設け、各ターゲットLSI110と無線インターフェースモジュール112とをコネクタ114を介して接続したものである。
なお、以上の例では、無線インターフェースモジュールに反射波通信(バックスキャッタ方式)を用いたが、例えばブルートゥース等の他の小電力無線通信を用いることも可能であるし、さらには赤外線通信を用いることも可能である。
また、インターフェースの信号形式についても、JTAG方式に限らず、RS−232CやUSB、IEEE1394といった他の汎用シリアルインターフェースを用いたものであってもよい。
図4はJTAGと反射波通信を採用した場合の構成例を示すブロック図である。
図示の例では、LSIパッケージ200の内部にターゲットLSI210と無線インターフェースモジュール220を配置したものであり、無線インターフェースモジュール220は通信モジュール221と送受信制御部222とで構成される。
送受信制御部222は、ターゲットLSI210のJTAG端子に接続される接続部と、無線通信に必要な信号処理等を行う信号処理部と、通信モジュール221の動作を制御する通信制御部等を有している。
通信モジュール221は、上述した反射波通信によって相手通信モジュールとデータの送受信を行う。図示の例では、ターゲットLSI210のJTAG端子211との間でNTRST、TCK、TMS、TDI、TDOといった信号をやり取りする状態を示している。
図5はこのTAPにおける信号線の種類と機能を示している。
一方、デバック用PC側には、ターゲットLSI210側と同様の無線インターフェースモジュール230が設けられている。この無線インターフェースモジュール230も通信モジュール231と送受信制御部232を有し、送受信制御部232はバッファ233を介してJTAGプロセッサ234に接続されている。
JTAGプロセッサ234は、デバック用PCからの指示に基づいてJTAGに準拠したコード変換等の処理を行い、ターゲットLSI210側に対してデバック等の処理を制御する。
このような構成により、無線インターフェースモジュール220、230を介してターゲットLSI210のデバック等を非接触で行うことができる。
図示の例は、ターゲットLSIが有するUART機能を利用したものである。UARTは送られてくるシリアル信号をパラレル信号に変換したり、ターゲットLSIから周辺デバイスに送るべきデータをパラレル信号からシリアル信号に変換する機能を有している。
本例においても、LSIパッケージ300の内部にターゲットLSI310と無線インターフェースモジュール320を配置しており、無線インターフェースモジュール320は通信モジュール321と送受信制御部322とで構成される。そして、送受信制御部322は、ターゲットLSI310のUART端子311との間でRS−232C等によるシリアル通信を行い、同期信号SCK、受信データRXD、送信データTXDをやり取りする。
なお、デバック用PC側には、通信モジュール331と送受信制御部332を有する無線インターフェースモジュール330、バッファ333、及びUARTプロセッサ334が設けられているが、図4に示す構成と同様であるので説明は省略する。
このような構成により、無線インターフェースモジュール320、330を介してターゲットLSI310のデバック等を非接触で行うことができる。
図7及び図8は図4に示す例に対応しており、図7はターゲットLSI側の構成を示し、図8はPC側の構成を示している。
図7に示すように、ターゲットLSI側の無線インターフェースモジュールは、反射波通信モジュール301、送信バッファ302、送信パケット生成部303、データバッファ304、コマンドバッファ305、受信データ解析部306、無線プロトコル制御部307、受信バッファ308、データ解析部309、データバッファ310、コマンドバッファ311、送受信制御部312を有する。
また、ターゲットLSI314にはJTAG端子を含むJTAGインターフェース313が設けられている。
送信バッファ302は無線送信パケットを格納するものであり、送信パケット生成部303はデータバッファ304及びコマンドバッファ305からデータを取り込み無線送信パケットを生成する。コマンドバッファ305はJTAGコマンドを格納するものであり、データバッファ304はJTAGコマンドに付随するデータを格納する。
データ解析部306はターゲットLSI側からのJTAGコマンドを命令単位に解析し、データとコマンド部に分離して各バッファ304、305に格納する。
無線プロトコル制御部307は通信モジュール301と送受信バッファ302、308にアクセスし、PC側との無線通信を行う。
受信バッファ308は反射波通信モジュール301から受信した無線受信パケットを格納する。データ解析部309は受信バッファ308で受信した受信パケットを解析してJTAGコマンドを生成し、コマンドと付随するデータをバッファ310、311に格納する。
送受信制御部312はJTAGプロトコル制御部を含み、ターゲットLSIから受信したJTAGコマンドをデータ解析部306に格納し、また、バッファ310、311のデータからJTAGコマンドをターゲットLSI側に送信する。
また、無線インターフェースモジュールとPCとの間のJTAGプロセッサには、JTAG制御部407、送信バッファ408、受信バッファ409、プロトコル制御部410、USB送受信ブロック411が含まれる。なお、JTAGプロセッサは従来と同様の構成である。
無線プロトコル制御部402は通信モジュール401と送受信バッファ403、412にアクセスし、ターゲットLSI側との無線通信を行う。送信バッファ403は、無線送信パケットを格納するバッファであり、送信パケット生成部404は、バッファ405に格納されたJTAGデータをコマンド単位で無線パケットにまとめ、ヘッダを付与して無線パケットを生成する。
パケット変換部406は、ターゲットLSI側から受信した無線受信パケットをJTAGコマンドに変換し、また、PC側からのJTAGコマンドをパケット変換用にバッファ405に格納する。
JTAG制御部407はJTAGプロトコル制御を行うものであり、送信バッファ408のデータからJTAGコマンドを送信し、JTAG受信データを受信バッファ409に格納する。送信バッファ408は送信用JTAGコマンドを格納するバッファであり、受信バッファ409は受信JTAGコマンドを格納するバッファである。
プロトコル制御部410は上位アプリケーションのプロトコル制御部であり、USB送受信ブロック411を経由してPCのアプリケーションからのコマンドをJTAGコマンドに変換してバッファ408に格納し、バッファ409に格納された受信JTAGコマンドをアプリケーションコマンドに変換し、USB送受信ブロック411を介してPCに送信する。
図9に示すように、ターゲットLSI側の無線インターフェースモジュールは、反射波通信モジュール501、無線プロトコル制御部502、送信バッファ503、送信パケット生成部504、データバッファ505、シリアル送受信制御部506、受信バッファ507を有する。
また、ターゲットLSI509にはUART端子を含むUARTインターフェース508が設けられている。
無線プロトコル制御部502は通信モジュール501と送受信バッファ503、507にアクセスし、PC側との無線通信を行う。
送信バッファ503は無線送信パケットを格納するものであり、送信パケット生成部504はデータバッファ505内のシリアルデータを無線パケットサイズにまとめ、ヘッダを付与して無線パケットを生成する。
シリアル送受信制御部506はターゲットLSI側からの送信データをデータバッファ505に格納し、PC側からの受信データを受信バッファ507から取り出してターゲットLSI側にシリアル伝送する。
無線プロトコル制御部602は通信モジュール601と送受信バッファ603、604にアクセスし、ターゲットLSIと無線通信を行う。
プロトコルインターフェース部605は、PC側からのシリアルデータを無線パケットにまとめてヘッダを付与し、無線送信パケットを生成して送信バッファ603に格納し、受信バッファ604に格納された受信無線パケットからシリアルデータを切り出し、UARTブロック606を介してPC側にRS232C等で送信する。
図11は複数のターゲットLSI701に対してそれぞれ個別に無線インターフェースモジュール702を付与した例である。それぞれの無線インターフェースモジュール702は識別コード等によって区別され、PCからの指示に基づき、デバック等の処理を行う。
なお、図11はJTAG対応LSIを用いた例を示しているが、他のシリアル通信対応LSIでも同様に適用できるものである。
また、図12は複数のJTAG対応LSI711に対して1つの無線インターフェースモジュール712を設けたものである。そして、無線インターフェースモジュール712のTMS、TCKを各JTAG対応LSI711に並列に接続するとともに、TDI、TDOを各JTAG対応LSI711にディジーチェーン状に接続し、各JTAG対応LSI711へのアクセスを順番に行う。
また、図13は複数のシリアル対応LSI721と1つの無線インターフェースモジュール722を設けたものである。そして、各LSI721と無線インターフェースモジュール722との間には、シリアルチャネル切替器723が設けられており、並列に接続された各LSI721をシリアルチャネル切替器723によって切り替え、各シリアル対応LSI721へのアクセスを順番に行う。
このような構成により、複数のLSIのソフトウェアデバッグ、バウンダリ検証等を非接触で行うことができる。
例えば上述した例では、対象となる半導体デバイスをLSIとしたが、組み込み式のプログラムを搭載した種々の検査等が必要となる様々な半導体デバイスに対して広く本発明を適用できるものである。
また、無線方式についても特に限定しないものとし、電波や光を利用した種々の無線通信方式を広く適用できるものである。また、インターフェースの形式も、上述したJTAGやその他の汎用シリアルインターフェースに限定されず、様々な形態を適用できる。
また、無線インターフェースモジュールの搭載構造についても、上述した半導体デバイスやそのパッケージに直接搭載するものや基板上に設けるものの他に、内蔵型や外付け型等、様々な形態で搭載することが可能である。
また、ビデオ・オーディオ再生など各種機器に新しいメディアフォーマットを追加するサービスを行う際に、CODEC等の追加ハードウェア、ソフトウェアの更新が容易に行える。
さらに、無線インターフェースモジュールを内装することにより、電力メータ、ガスメータ、センサ機器等の記録データ(使用量データ、ログデータ、課金データ等)の無線による回収が可能となり、運用コストを削減することができる。すなわち、データ回収は瞬時で行え、従来のアナログメータ、内蔵プリンタ、印刷紙等が必要なくなり、作業効率を飛躍的に改善できる。
Claims (26)
- 標準化された接続端子部からの所定の信号入力に基づいて内部処理を行う機能を有する半導体デバイスの前記接続端子部に接続される接続部と、
前記半導体デバイスに内部処理を実行させるホスト装置側の無線インターフェースモジュールと無線信号のやり取りを行う無線信号送受信部と、
前記無線信号送受信部の動作を制御するとともに、前記接続部と無線信号送受信部との間でやり取りする信号の変換処理を行う制御部と、
を有することを特徴とする無線インターフェースモジュール。 - 前記標準化された接続端子部はJTAG規格に準拠していることを特徴とする請求項1記載の無線インターフェースモジュール。
- 前記標準化された接続端子部が汎用のシリアルインターフェース規格に準拠していることを特徴とする請求項1記載の無線インターフェースモジュール。
- 前記無線信号送受信部はバックスキャッタ方式による無線通信を行うことを特徴とする請求項1記載の無線インターフェースモジュール。
- 前記無線信号送受信部は赤外線による通信を行うことを特徴とする請求項1記載の無線インターフェースモジュール。
- 標準化された接続端子部からの所定の信号出力によって半導体デバイスの内部処理を実行させるホスト装置の前記接続端子部に接続される接続部と、
前記半導体デバイス側の無線インターフェースモジュールと無線信号のやり取りを行う無線信号送受信部と、
前記無線信号送受信部の動作を制御するとともに、前記接続部と無線信号送受信部との間でやり取りする信号の変換処理を行う制御部と、
を有することを特徴とする無線インターフェースモジュール。 - 前記標準化された接続端子部はJTAG規格に準拠していることを特徴とする請求項6記載の無線インターフェースモジュール。
- 前記標準化された接続端子部が汎用のシリアルインターフェース規格に準拠していることを特徴とする請求項6記載の無線インターフェースモジュール。
- 前記無線信号送受信部はバックスキャッタ方式による無線通信を行うことを特徴とする請求項6記載の無線インターフェースモジュール。
- 前記無線信号送受信部は赤外線による通信を行うことを特徴とする請求項6記載の無線インターフェースモジュール。
- 標準化された接続端子部からの所定の信号入力に基づいて内部処理を行う機能を有する半導体デバイスと、
前記半導体デバイスの内部処理を実行させるホスト装置側の無線インターフェースモジュールと半導体デバイスとの間のインターフェースをとる無線インターフェースモジュールとを有し、
前記無線インターフェースモジュールは、
前記半導体デバイスの接続端子部に接続される接続部と、
前記ホスト装置側の無線インターフェースモジュールとの間で無線信号のやり取りを行う無線信号送受信部と、
前記無線信号送受信部の動作を制御するとともに、前記接続部と無線信号送受信部との間でやり取りする信号の変換処理を行う制御部と、
を有することを特徴とする電子機器。 - 前記標準化された接続端子部はJTAG規格に準拠していることを特徴とする請求項11記載の電子機器。
- 前記標準化された接続端子部が汎用のシリアルインターフェース規格に準拠していることを特徴とする請求項11記載の電子機器。
- 前記無線信号送受信部はバックスキャッタ方式による無線通信を行うことを特徴とする請求項11記載の電子機器。
- 前記無線信号送受信部は赤外線による通信を行うことを特徴とする請求項11記載の電子機器。
- 前記半導体デバイスの内部処理が半導体デバイス内部の検査であることを特徴とする請求項11記載の電子機器。
- 前記半導体デバイスの内部処理が半導体デバイスの内部情報の読み出しであることを特徴とする請求項11記載の電子機器。
- 前記半導体デバイスの内部処理が半導体デバイスの内部情報の書き換えであることを特徴とする請求項11記載の電子機器。
- 標準化された接続端子部からの所定の信号出力によって半導体デバイスの内部処理を実行させるホスト装置と、
前記半導体デバイス側の無線インターフェースモジュールとホスト装置との間のインターフェースをとる無線インターフェースモジュールとを有し、
前記無線インターフェースモジュールは、
前記ホスト装置の接続端子部に接続される接続部と、
前記半導体デバイス側の無線インターフェースモジュールとの間で無線信号のやり取りを行う無線信号送受信部と、
前記無線信号送受信部の動作を制御するとともに、前記接続部と無線信号送受信部との間でやり取りする信号の変換処理を行う制御部と、
を有することを特徴とする電子機器。 - 前記標準化された接続端子部はJTAG規格に準拠していることを特徴とする請求項19記載の電子機器。
- 前記標準化された接続端子部が汎用のシリアルインターフェース規格に準拠していることを特徴とする請求項19記載の電子機器。
- 前記無線信号送受信部はバックスキャッタ方式による無線通信を行うことを特徴とする請求項19記載の電子機器。
- 前記無線信号送受信部は赤外線による通信を行うことを特徴とする請求項19記載の電子機器。
- 前記半導体デバイスの内部処理が半導体デバイス内部の検査であることを特徴とする請求項19記載の電子機器。
- 前記半導体デバイスの内部処理が半導体デバイスの内部情報の読み出しであることを特徴とする請求項19記載の電子機器。
- 前記半導体デバイスの内部処理が半導体デバイスの内部情報の書き換えであることを特徴とする請求項19記載の電子機器。
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