JP2008059300A - Microcomputer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロコンピュータ(以下、単に「マイコン」という)に関し、特に、低消費電力モードを有するマイコンに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a microcomputer (hereinafter simply referred to as a “microcomputer”), and more particularly to a technique effective when applied to a microcomputer having a low power consumption mode.
本発明者が検討した技術として、例えば、マイコンにおいては、以下の技術が考えられる。 As a technique examined by the present inventor, for example, the following techniques can be considered in a microcomputer.
従来は、ROM内蔵マイコンがシステムマイコンとして使われていた。システムマイコンは、電源ICなどの制御を行う。システムの電力を削減する場合、システムマイコンと電源ICを除く全ての部品への電源を遮断する。この時、システムマイコン自身も低電力モードとなる。つまり、クロックを停止させ、かつ最低限のブロック以外への電力供給を内部的に遮断する。システムを低電力状態から復帰する場合は、まずシステムマイコンを復帰させ、次にシステムマイコンのプログラム制御によってその他の部品への電源供給を開始させる。システムマイコンは、自分自身が内蔵するROMをアクセスするので、外部の部品に電源が供給されていなくても問題ない。 Conventionally, a ROM built-in microcomputer was used as a system microcomputer. The system microcomputer controls the power supply IC. When reducing system power, shut off power to all components except the system microcomputer and power IC. At this time, the system microcomputer itself is in the low power mode. That is, the clock is stopped and power supply to other than the minimum block is internally cut off. When the system is restored from the low power state, the system microcomputer is first restored, and then power supply to other components is started by program control of the system microcomputer. Since the system microcomputer accesses the ROM built in itself, there is no problem even if power is not supplied to external components.
このようなシステムでは、システムマイコンの他に、ROMを内蔵しない代わりに高速で動作するマイコン(ROMレスマイコン)を備えている場合が多い。この時の処理分担は、ROM内蔵マイコン(システムマイコン)が電源ICの制御などを担当し、ROMレスマイコンがより高い処理性能を必要とする処理(例えばオーディオCODECなど)を担当する。 Such a system often includes a microcomputer (ROMless microcomputer) that operates at a high speed instead of incorporating a ROM in addition to the system microcomputer. In this process, the ROM built-in microcomputer (system microcomputer) is in charge of controlling the power supply IC and the ROM-less microcomputer is in charge of processing that requires higher processing performance (for example, audio CODEC).
このようなマイコンに関する技術としては、例えば、特許文献1などが挙げられる。特許文献1の技術は、装着された外部記憶装置に対し、システムソフトウェアを介さずにアクセスすることができるようにするため、外部記憶装置内の外部プログラムとブート用ROM内の内部プログラムとから電源投入時に起動すべきプログラムを選択する選択手段を設け、メモリ領域切換手段が、メモリ領域を切り換えることにより、電源投入時にプロセッサから出力されるスタートアドレスのアクセス要求を、前記選択手段により選択されたプログラムに対して行わせる、というものである。
ところで、前記のようなマイコンの技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。 By the way, as a result of examination of the microcomputer technology as described above by the present inventors, the following has been clarified.
近年は、ROMレスマイコンだけでシステムを構築しようという要求が増している。ROMレスマイコンの場合は外部ROMからプログラムを読み出す必要があるため、システムの低電力状態において外部ROMの電源が遮断されていると、マイコンを低電力状態から復帰させた際にプログラムを読み出すことができない。つまり、従来のROM内蔵マイコンと同様な手法で低消費電力化を図ることができない。システムの低電力状態において、電源ICとマイコンに加え、外部にも電源を供給しておけばこの問題は解決できるが、当然ながら電力の削減効果が低下する。 In recent years, there has been an increasing demand for building a system using only a ROMless microcomputer. In the case of a ROMless microcomputer, it is necessary to read the program from the external ROM, so if the power of the external ROM is cut off in the low power state of the system, the program can be read when the microcomputer is returned from the low power state. Can not. In other words, low power consumption cannot be achieved by a method similar to that of a conventional ROM built-in microcomputer. In the low power state of the system, this problem can be solved by supplying power to the outside in addition to the power supply IC and microcomputer, but the power reduction effect is naturally reduced.
また多くの場合、ROMレスマイコンと外部ROM(FLASHメモリ等)を繋ぐバス上には、SDRAMや、ASICなどの部品も接続されている。マイコンを低電力状態から復帰させる際には、これらの部品への電力は遮断された状態である。外部ROMに電源を供給し、電源遮断状態にある部品が繋がるバスを動作させてデータを転送することは、信頼性などの観点からも好ましくない。 In many cases, components such as SDRAM and ASIC are also connected on the bus connecting the ROMless microcomputer and external ROM (FLASH memory, etc.). When the microcomputer is returned from the low power state, the power to these components is cut off. It is not preferable from the viewpoint of reliability or the like to supply power to the external ROM and operate a bus connected to components in a power-off state.
そこで、本発明の目的は、マイコンにおいて、低消費電力化を実現することができる技術を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technology capable of realizing low power consumption in a microcomputer.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明によるマイクロコンピュータは、第1の内部電源で動作するCPUと、第2の内部電源で動作するRAMとを具備している。このマイクロコンピュータは、前記第1の内部電源と前記第2の内部電源とを供給して前記CPUのクロックが動作する第1の動作モードと、前記第1の内部電源と前記第2の内部電源とを供給して前記CPUのクロックが停止する第2の動作モードと、前記第1の内部電源を遮断して前記第2の内部電源を供給して前記CPUのクロックが停止する第3の動作モードとを有する。そして、前記第3の動作モードから前記第1の動作モードへの復帰時のブートアドレスを選択する手段を具備し、かつ選択されるブートアドレスの一方は外部に接続されたメモリであり、他方は前記RAMであることを特徴とする。 The microcomputer according to the present invention includes a CPU that operates with a first internal power supply and a RAM that operates with a second internal power supply. The microcomputer supplies the first internal power source and the second internal power source to operate a clock of the CPU, the first internal power source and the second internal power source. And a second operation mode in which the clock of the CPU is stopped and a third operation in which the clock of the CPU is stopped by supplying the second internal power by cutting off the first internal power supply Mode. And a means for selecting a boot address when returning from the third operation mode to the first operation mode, and one of the selected boot addresses is an externally connected memory, and the other is It is the RAM.
本発明によれば、マイコンにおいて、低消費電力化を実現することができる。 According to the present invention, low power consumption can be realized in a microcomputer.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
図1は本発明の一実施の形態によるマイコンの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a microcomputer according to an embodiment of the present invention.
まず、図1により、本実施の形態によるマイコンの構成の一例を説明する。本実施の形態のマイコン100は、例えば、低消費電力モードを備えたRAMブート機能付きマイコンとされ、周知の半導体製造技術によって1個の半導体チップ上に形成された半導体集積回路(LSI)である。マイコン100は、例えば、CPU101と、アドレス切換器102と、高速RAM103と、保持用RAM104と、入出力装置#0〜#N(105a,105b,…,105n)と、外部バスコントローラ106と、電源回路107と、電力制御部108と、リセット/割込み制御部109と、IOバッファ110a,110bと、バスブリッジ111と、クロック生成器112などから構成されている。
First, an example of the configuration of the microcomputer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The
CPU101は、 LSI(マイコン100)や、LSI内部の高速RAM103及び保持用RAM104上に格納した命令を実行可能である。
The
アドレス切換器は102、 電力制御部108より保持用RAMブート信号が与えられている場合は、電源投入時やディープスタンバイモードからの復帰時に参照するアドレス(ブートアドレス)を切り換える。ブートアドレスには、CPU101が次に実行すべきプログラムとスタック領域の先頭アドレスが格納されている。
The
高速RAM103は、 CPU101と高速バスで接続され、CPU101が1サイクルでアクセス可能なメモリである。ただし、リーク電流が大きい。このためディープスタンバイモード時には電源が遮断され、記憶された内容は失われる。
The high-
バスブリッジ111は、高速バスとシステムバスを接続し、動作速度の差を吸収するためのバスブリッジである。
The
保持用RAM104は、低速でしか動作できないが、リーク電流が小さいメモリである。ディープスタンバイモード時にも電源が供給され、記憶された内容は失われない。本発明の主目的は、ディープスタンバイモードから復帰する際に、この保持用RAM104からブートすることである。その場合は、ディープスタンバイモードに移行する前に、ブート処理やその後の一連の処理に必要な情報を、この保持用RAM104に転送しておく必要がある。保持用RAM104には、低消費電力モードから通常動作モードへ復帰する際のブートプログラム等が記憶される。なお、前述の高速RAM103は、保持用RAM104よりも高速で動作する。
The
入出力装置#0〜#N(105a,105b,…,105n)は、LSI内部とLSI外部で情報をやりとりするための、シリアルインターフェイスやパラレルインターフェイスなどの入出力装置である。
Input /
外部バスコントローラ106は、 外部バスを介して外付けのRAM113、ROM114、ASIC115などとアクセスするためのインターフェイスブロックである。
The
電源回路107は、電力制御部108の指示に従って、LSI外部から供給される電源(マイコン用電源)を降圧して2種類の内部電源を生成し、LSI内部に供給する。内部電源1は、ディープスタンバイ時には電源が遮断される。内部電源2は、ディープスタンバイ時にも電源が供給される。
The
電力制御部108は、CPU101や、リセット/割込み制御部109の指示に従って、ディープスタンバイモードへの移行や復帰を制御する。また、内蔵する制御レジスタの設定に従って、CPU101のアドレス切換器へのブートアドレス指示信号や、ディープスタンバイ中とディープスタンバイ復帰直後の各IOバッファグループの端子状態を指示する。
The
リセット/割込み制御部109は、リセットやLSI外部からの割込み要求、LSI内部の各モジュールからの割込み要求(図示せず)を所定の優先度に従って受け付け、LSI内部の各モジュールに対して処理を指示する。
The reset /
ディープスタンバイモード中にリセットや外部割込みを受け付けた場合は、電力制御部108に対してディープスタンバイモードからの復帰を示すウェイクアップ要求を出力し、ディープスタンバイからの復帰後に各モジュールに対する処理を要求する。
When a reset or an external interrupt is accepted during the deep standby mode, a wakeup request indicating the return from the deep standby mode is output to the
リセット/割込み制御部109は、LSI内部モジュールに対する内部リセット信号を生成する。内部リセット信号は、外部リセット信号が与えられた場合に加え、ディープスタンバイモード中に外部割込みを受け付けた場合にもアサートされる。
The reset /
ただし、電力制御部108は、外部リセット信号によってのみリセットされる。つまり、ディープスタンバイモード中の外部割込みではリセットされない。
However, the
IOバッファ110a,110bは、 LSI内部の信号をLSI外部に出力したり、LSI外部からの入力信号をLSI内部に供給したりする。一般に、LSI外部とLSI内部では動作している電圧が異なるが、IOバッファ110a,110bがこの差を吸収する。IOバッファ110a,110bは複数のグループに分かれており、グループ毎にディープスタンバイ中とディープスタンバイからの復帰直後の端子状態を制御可能である。本例では、外部バス関連のIOバッファ110bと、それ以外の用途のIOバッファ110aの2グループに分けている。
The IO buffers 110a and 110b output signals inside the LSI to the outside of the LSI and supply input signals from outside the LSI to the inside of the LSI. In general, the operating voltages are different between the outside of the LSI and the inside of the LSI, but the
IOバッファ110a,110bにおけるディープスタンバイ中の端子状態は、「端子保持あり」の場合は直前の状態(入力/出力、出力値)を保持し、「端子保持なし」の場合はハイインピーダンス(HiZ)となる。IOバッファ110a,110bにおけるディープスタンバイから復帰時の状態は、「端子保持あり」の場合は所定の操作を行うまでは端子保持を継続し、「端子保持なし」の場合はリセット時の状態に移行する。
The terminal state during deep standby in the
図2は、本実施の形態によるマイコンのクロック構成を示すブロック図である。本LSI(マイコン100)は、CPUクロック、高速クロック及び低速クロックの3種類のクロックで動作する。これらのクロックは、クロック生成器112で生成される。
FIG. 2 is a block diagram showing a clock configuration of the microcomputer according to the present embodiment. This LSI (microcomputer 100) operates with three types of clocks: a CPU clock, a high-speed clock, and a low-speed clock. These clocks are generated by the
高い演算性能を実現するため、CPU101や高速RAM103は高速のクロック(CPUクロック、高速クロック)で動作する。それほどの高性能を要求されないその他のブロックは、消費電力を抑えるため、より低速のクロック(低速クロック)で動作する。
In order to realize high computing performance, the
図3は、本実施の形態によるマイコンの低消費電力モードの概要を示す図である。本LSI(RAMブート機能付きマイコン100)は、通常動作モードの他に、3種類の低消費電力モードを有する。以下に、各低消費電力モードの概要を示す。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the low power consumption mode of the microcomputer according to the present embodiment. This LSI (
図4は、低消費電力モードのうち、スリープモードの動作を示す波形図である。電力制御部108内に備えるスタンバイイネーブルビット(STBYビット)が"0"の状態で、CPUがSLEEP命令を実行すると、本LSIは通常モードからスリープモードに遷移する。スリープモードでは、CPUクロックのみが停止する。高速クロックや低速クロックは通常動作モードと同様に動作する。CPU101は、SLEEP命令実行後に停止するが、CPU101のレジスタ内容は保持される。
FIG. 4 is a waveform diagram showing an operation in the sleep mode in the low power consumption mode. When the CPU executes the SLEEP instruction in a state where the standby enable bit (STBY bit) provided in the
スリープモードは、LSI外部の割込み要求、LSI内部の各種入出力装置などの割込み要求によって解除される。割込み要求が発生すると、スリープモードから通常動作モードに復帰する。通常動作モード復帰後、CPU101は与えられた割込み要求に応じた処理を行う。
The sleep mode is canceled by an interrupt request outside the LSI or an interrupt request from various input / output devices inside the LSI. When an interrupt request occurs, the sleep mode returns to the normal operation mode. After returning to the normal operation mode, the
なお、当然ながら、リセットが与えられた場合もスリープモードは解除される。 Of course, the sleep mode is also released when a reset is given.
図5は、低消費電力モードのうち、ソフトウェアスタンバイモードの動作を示す波形図である。STBYビットが"1"であり、かつ同じく電力制御部内に備えるディープスタンバイイネーブルビット(DSTBビット)が"0"の状態で、CPU101がSLEEP命令を実行すると、本LSIは通常モードからソフトウェアスタンバイモードに遷移する。ソフトウェアスタンバイモードでは、CPUクロックを含むLSI内部クロック全てに加え、クロック発信器が停止する。CPU101はSLEEP命令実行後に停止するが、CPU101内部のレジスタの内容は保持される。入出力装置#0〜#N(105a,105b,…,105n)のレジスタについては、内容が保持されるものや初期化されるものがある。
FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the software standby mode in the low power consumption mode. If the
ソフトウェアスタンバイモードは、LSI外部からの割込み要求によって解除される。LSI外部の割込み要求が発生すると、ソフトウェアスタンバイモードから発振安定期間に移行する。発振安定期間に移行すると、クロック発振器が動作を開始するが、CPUクロック、高速クロック、低速クロックは動作を停止したままである。発振器の生成したクロックは発振安定期間計測カウンタにのみ供給され、ソフトウェアスタンバイ移行前に同カウンタに設定されたサイクル数を経過すると、発振安定期間を終了し、通常動作モードに復帰する。 The software standby mode is canceled by an interrupt request from outside the LSI. When an interrupt request outside the LSI is generated, the software standby mode is shifted to the oscillation stabilization period. When shifting to the oscillation stabilization period, the clock oscillator starts operating, but the CPU clock, high-speed clock, and low-speed clock remain stopped. The clock generated by the oscillator is supplied only to the oscillation stabilization period measurement counter. When the number of cycles set in the counter elapses before shifting to software standby, the oscillation stabilization period ends and the normal operation mode is restored.
通常動作モード復帰後、CPU101は与えられた割込み要求に応じた処理を行う。入出力装置#0〜#Nについては、各回路毎に定められた動作を行う。例えば、全てのレジスタの内容が保持された回路については、ソフトウェアスタンバイモード遷移前の動作を継続する。
After returning to the normal operation mode, the
なお、当然ながら、リセットが与えられた場合もソフトウェアスタンバイモードは解除される。 Needless to say, the software standby mode is canceled when a reset is given.
図6は、低消費電力モードのうち、ディープスタンバイモードの動作を示す波形図である。STBYビットとDSTBがともに"1"の状態で、CPU101がSLEEP命令を実行すると、本LSIは通常モードからディープスタンバイモードに遷移する。ディープスタンバイモードでは、全てのクロックやクロック発信器が停止するだけでなく、LSI内部電源の一部(内部電源1)が遮断される。なお、当然ながら、CPU101や入出力装置#0〜#Nのレジスタの内容は全て失われる。
FIG. 6 is a waveform diagram showing an operation in the deep standby mode in the low power consumption mode. When the
ディープスタンバイモードは、LSI外部からの割込み要求によって解除される。LSI外部の割込み要求が発生すると、ディープスタンバイモードから発振安定期間に移行する。発振安定期間に移行すると、内部電源1の供給が再開され、クロック発振器が動作を開始する。これ以降の動作はソフトウェアスタンバイからの復帰と同様である。
The deep standby mode is canceled by an interrupt request from outside the LSI. When an interrupt request external to the LSI is generated, the transition from deep standby mode to the oscillation stabilization period occurs. When shifting to the oscillation stabilization period, the supply of the
ただし、通常動作モード復帰後の動作は、ソフトウェアスタンバイとは異なる。CPU101は与えられた割込み要求とは無関係に、リセットが与えられた場合と同じ処理を行う。
なお、入出力装置#0〜#Nも、CPU101と同様にリセット解除時と同様の動作となる。
However, the operation after returning to the normal operation mode is different from software standby. The
The input /
なお、当然ながら、リセットが与えられた場合もソフトウェアスタンバイモードは解除される。 Needless to say, the software standby mode is canceled when a reset is given.
図7は、アドレス切換器102の構成を示す図である。外部リセットが与えられた場合やディープスタンバイからの復帰時に、一旦アサートされた内部リセット信号がネゲートされると、CPU101はブート処理を行う。ここでブート処理とは、特定のアドレス(ブートアドレス)からプログラムカウンタ(PC)とスタックポインタ(SP)の初期値を読み出し、PCとSPに設定(初期化)する処理を指している。最初にPCを設定し、次にSPを設定する。LSI内部にROMを内蔵しないROMレスマイコンの場合、ブートアドレスはLSI外部空間を示し、通常ここにはROMが接続される。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the
電力制御部108から保持用RAMブート信号が与えられている場合、アドレス切換器102は、上記ブートアドレスを別のアドレスに切り換える。具体的には、本来ならば外部ROM114を指していたアドレスを、保持用RAM104に切り換える。
When the holding RAM boot signal is given from the
ブート中指示レジスタ701は、内部リセット信号が与えられてからブート処理が完了するまで、ブート中信号を出力する。ブート中信号は、内部リセット信号によってセットされ、ブート終了信号によってリセット(クリア)される。ブート終了信号は、SPの初期値リードアクセスが高速バスで受け付けられたサイクルで出力される。この信号は、CPU101が出力するアドレスと、高速バス上のアクセス受付を示す信号(図示せず)を観測することで容易に生成できる。
The booting
ブート中信号の出力中に保持用RAMブート信号が与えられていた場合、ブートアドレスセレクタ702は、CPU101が出力したアドレスの上位ビットを切り換え用アドレスに置き換えて高速バスに出力する。切り換え用アドレスはアドレス切換器102内部に埋め込まれた固定値であり、保持用RAM104の領域を示す値である。
When the holding RAM boot signal is given during the output of the booting signal, the
図8は、電力制御部108内のレジスタ構成を示す図である。電力制御部108におけるディープスタンバイ中の動作、およびディープスタンバイからの復帰時の動作に関わる処理を説明する。
FIG. 8 is a diagram illustrating a register configuration in the
電力制御部108は、ディープスタンバイコントロールレジスタと端子保持解除レジスタを備えている。これらのレジスタは、外部リセットによって"0"に初期化され、システムバスを介してCPU101がアクセス可能である。
The
ディープスタンバイコントロールレジスタ内のRAMBOOTビットは、ディープスタンバイからの復帰時に保持用RAM104からブートするか否かを示すビットであり、このビットが保持用RAMブート信号となる。RAMBOOTビットが“0”のとき、保持用RAM104からブートしないで、外部ROM114からブートする。RAMBOOTビットが“1”のとき、保持用RAM104からブートする。
The RAMBOOT bit in the deep standby control register is a bit indicating whether or not to boot from the holding
ディープスタンバイコントロールレジスタ内のCS0KEEPビットは、ディープスタンバイモード時に、外部バスに関するIOバッファ110bの端子状態を保持するか否かを示すビットである。CS0KEEPビットが“0”のとき、ディープスタンバイ時に端子状態を保持しない(IOバッファ110bはハイインピーダンス状態となる)。CS0KEEPビットが“1”のとき、ディープスタンバイ時に端子状態を保持する。
The CS0KEEP bit in the deep standby control register is a bit indicating whether or not to hold the terminal state of the
ディープスタンバイコントロールレジスタ内のIOKEEPビットは、ディープスタンバイモード時に、外部バス関連以外のIOバッファ110aの端子状態を保持するか否かを示すビットである。IOKEEPビットが“0”のとき、ディープスタンバイ時に端子状態を保持しないで、IOバッファ110aはハイインピーダンス状態となる。IOKEEPビットが“1”のとき、ディープスタンバイ時に端子状態を保持する。
The IOKEEP bit in the deep standby control register is a bit indicating whether or not to hold the terminal state of the
端子保持解除レジスタ内のKEEPCLRビットは、端子状態保持を解除するためのビットである。本ビットに"1"を書き込むことで端子保持状態は解除される。 The KEEPCLR bit in the terminal holding release register is a bit for releasing the terminal state holding. The pin holding state is released by writing "1" to this bit.
図9は、端子保持機能付きIOバッファ110a,110bの構成を示す模式図である。
入力イネーブル1と入力イネーブル2の両方がHレベルの時、IOバッファ110a,110bは入力状態であり、LSI外部からPADに与えられた入力信号はLSI内入力端子に伝達される。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the
When both the input enable 1 and the input enable 2 are at the H level, the
出力イネーブル1と出力イネーブル2の両方がHレベルの時、IOバッファ110a,110bは出力状態であり、LSI内出力端子に与えられた信号がPAD端子から出力される。つまり、LSI内出力端子にLレベルが与えられている場合はL出力状態、LSI内出力端子にHレベルが与えられている場合はH出力状態となる。
When both the output enable 1 and the output enable 2 are at the H level, the
また、入力イネーブル1と入力イネーブル2の論理積と、出力イネーブル1と出力イネーブル2の論理積の両方が偽の時、IOバッファ110a,110bはハイインピーダンス状態である。この時、LSI内出力端子の信号はPADに伝達されることはなく、またLSI外部からPADに与えられた信号がLSI内入力に伝達されることもない。
When both the logical product of input enable 1 and input enable 2 and the logical product of output enable 1 and output enable 2 are false, the
図9において、LAT901a,901bはデータラッチであり、状態保持端子にLレベルが与えられている時は、昇圧回路から与えられる信号をそのまま右側に伝達する。状態保持端子にHレベルが与えられると、上記データラッチは直前の値を保持する。つまり、状態保持にHレベルが与えられている時は、LSI内出力や、出力イネーブル1、出力イネーブル2に与えられる信号変化は無視される。この状態では、L出力状態やH出力状態から他の状態に変わることや、または他の状態からL出力状態やH出力状態に変わることはない。つまりLSI外部から見た場合の端子状態は保持される。この状態を端子保持状態と称する。
In FIG. 9,
降圧回路902と昇圧回路903a〜903dは、信号の電圧レベルを変換するための回路であるが、詳細は省略する。例えば、内部電源1は1.2V、IO電源は3.3Vである。
The step-down
ここで、LSI内入力、入力イネーブル1、LSI内出力、出力イネーブル1は外部バスコントローラや入出力装置#0など、本IOバッファを使ってLSI外部と信号入出力するブロックに接続される。入力イネーブル2、出力イネーブル2、状態保持は、電力制御部108に接続される。つまり、電力制御部108は、これらの端子に適当な値を与えることによって、IOバッファの状態を強制的にハイインピーダンス状態や端子保持状態にすることができる。
Here, the input in LSI, input enable 1, output in LSI, and output enable 1 are connected to a block for inputting / outputting signals to / from the outside of the LSI using this IO buffer, such as an external bus controller and input /
図10及び図11は、電力制御部108における端子保持に関する制御タイミングを示す波形図であり、図10は端子保持なしの場合、図11は端子保持ありの場合を示す。ここで、ディープスタンバイモード信号は電力制御部108が内部的に生成している信号であり、ディープスタンバイモードへの移行開始時にアサートされ、ディープスタンバイから復帰して内部リセット信号のアサート中にネゲートされる。
10 and 11 are waveform diagrams showing control timings related to terminal holding in the
図10に示すように、端子状態を保持しない場合、入力イネーブル2と出力イネーブル2は、ディープスタンバイモード信号と同じタイミングでネゲートされる。これによって、IOバッファ110a,110bはハイインピーダンス状態となる。
As shown in FIG. 10, when the terminal state is not held, the input enable 2 and the output enable 2 are negated at the same timing as the deep standby mode signal. As a result, the
図11に示すように、端子状態を保持する場合、状態保持信号は、ディープスタンバイモード信号の立ち上がりに同期してアサートされ、端子保持解除レジスタ内のKEEPCLRビットへの“1”書き込みに同期してネゲートされる。入力イネーブル2と出力イネーブル2の値はどんな値でも構わない。 As shown in FIG. 11, when holding the terminal state, the state holding signal is asserted in synchronization with the rising edge of the deep standby mode signal, and in synchronization with writing “1” to the KEEPCLR bit in the terminal holding release register. Negated. The values of input enable 2 and output enable 2 can be any value.
図12は、電力制御部108における端子保持に関する制御タイミングを示す波形図であり、ディープスタンバイコントロールレジスタ内のRAMBOOTビットが"0"でCS0KEEPビットが"1"の場合を示す。ディープスタンバイコントロールレジスタ内のRAMBOOTビットが"0"でCS0KEEPビットが"1"の場合、外部バス用IOバッファ110bの状態保持信号のネゲートタイミングは若干異なる。外部バス用の状態保持信号は、KEEPCLRへの”1”書き込みを待たずに、ディープスタンバイモード信号の立下りに同期してネゲートされる。RAMBOOTビットが"0"の場合は、内部リセットのネゲート直後に外部ROM114からブート処理を行う必要があるため、その前に端子保持状態を解除しておく必要があるためである。
FIG. 12 is a waveform diagram showing control timing related to terminal holding in the
図13は、本発明の他の実施の形態によるマイコンの構成を示すブロック図である。図1の構成では、CPU101と高速バスとの間にアドレス切換器102があるが、アドレス切換器102は、図13に示すようにバスブリッジ111とシステムバスとの間にあっても良い。すなわち、システムバスよりもCPU101寄りにあればよい。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a microcomputer according to another embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 1, there is an
図14は、内部電源2をさらに細分化した例を示す図である。上記の例では、内部電源が2種類しかない場合を示してきたが、さらに細分化してもよい。
FIG. 14 is a diagram showing an example in which the
例えば、図14に示すように、保持用RAM104を4分割し、それぞれに異なる電源を供給する。これらの電源は、電力制御部108に設けた電源遮断制御レジスタの設定に従って、ディープスタンバイモード時の電源供給の有無が決定される。VDD3OFFビットからVDD5OFFビットが内部電源3から内部電源5に対応しており、これらのビットに"1"が設定されている電源は、ディープスタンバイモード時に電源供給が遮断される。もちろん、これと別の分割方法もあり得る。このように、内部電源をさらに分割することにより、複数の内部電源を個別に制御することができ、効率的な低消費電力化ができる。
For example, as shown in FIG. 14, the holding
以上説明したように、本実施の形態によるマイコンは、内部電源の一部を遮断する低消費電力モードを備えた半導体集積回路であり、上記低消費電力モードから通常モードへの復帰時のブートアドレスが選択可能であり、かつ選択されるブートアドレスの一方は上記半導体集積回路の外部に接続されたデバイス(外部ROM)であり、他方は上記半導体集積回路内部の記憶素子(保持用RAM)であることを特徴とする。したがって、低消費電力モードから通常モードへ復帰する際、保持用RAMからブートすることができるので、低消費電力モードで外部ROMの電源を遮断することが可能となり、低消費電力化を実現することができる。 As described above, the microcomputer according to the present embodiment is a semiconductor integrated circuit having a low power consumption mode that cuts off a part of the internal power supply, and a boot address when returning from the low power consumption mode to the normal mode. Can be selected, and one of the selected boot addresses is a device (external ROM) connected to the outside of the semiconductor integrated circuit, and the other is a storage element (holding RAM) inside the semiconductor integrated circuit. It is characterized by that. Therefore, when returning from the low power consumption mode to the normal mode, it is possible to boot from the holding RAM, so it is possible to shut off the power of the external ROM in the low power consumption mode, and realize low power consumption. Can do.
また、本実施の形態によるマイコンは、内部電源の一部を遮断する低消費電力モードにおいて、入出力端子の状態を選択可能であり、その一方の状態が低消費電力モードに移行する直前の端子状態の保持であることを特徴とする。したがって、低消費電力モードに移行する直前の端子状態を保持することができるので、低消費電力モード時における入出力端子の不定状態が回避され、誤動作を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。 In addition, the microcomputer according to the present embodiment can select the state of the input / output terminal in the low power consumption mode in which a part of the internal power supply is cut off, and the terminal immediately before the transition of one state to the low power consumption mode. It is the maintenance of the state. Therefore, since the terminal state immediately before the transition to the low power consumption mode can be maintained, the indeterminate state of the input / output terminals in the low power consumption mode can be avoided, the malfunction can be prevented, and the reliability can be improved. Can be planned.
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、半導体装置、電子機器等の製造業において利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of semiconductor devices, electronic devices, and the like.
100 マイコン
101 CPU
102 アドレス切換器
103 高速RAM
104 保持用RAM
105 入出力装置
106 外部バスコントローラ
107 電源回路
108 電力制御部
109 リセット/割込み制御部
110 IOバッファ
111 バスブリッジ
112 クロック生成器
113 RAM
114 ROM
115 ASIC
701 ブート中指示レジスタ
702 ブートアドレスセレクタ
901 LAT
902 降圧回路
903 昇圧回路
100
102
104 Retention RAM
105 I /
114 ROM
115 ASIC
701
902 Step-down circuit 903 Step-up circuit
Claims (5)
第2の内部電源で動作するRAMとを具備して成り、
前記第1の内部電源と前記第2の内部電源とを供給し、前記CPUのクロックが動作する第1の動作モードと、
前記第1の内部電源と前記第2の内部電源とを供給し、前記CPUのクロックが停止する第2の動作モードと、
前記第1の内部電源を遮断し、前記第2の内部電源を供給し、前記CPUのクロックが停止する第3の動作モードとを有し、
前記第3の動作モードから前記第1の動作モードへの復帰時のブートアドレスを選択する手段を具備し、かつ選択されるブートアドレスの一方は外部に接続されたメモリであり、
他方は前記RAMであることを特徴とするマイクロコンピュータ。 A CPU operating with a first internal power supply;
Comprising a RAM operating with a second internal power supply,
Supplying a first internal power source and a second internal power source, and a first operation mode in which a clock of the CPU operates;
Supplying a first internal power supply and a second internal power supply, and a second operation mode in which a clock of the CPU is stopped;
A third operation mode in which the first internal power supply is shut off, the second internal power supply is supplied, and the clock of the CPU is stopped;
Means for selecting a boot address at the time of returning from the third operation mode to the first operation mode, and one of the selected boot addresses is a memory connected to the outside;
The microcomputer is characterized in that the other is the RAM.
前記RAMは低速RAMであり、
さらに、前記低速RAMよりも高速で動作する高速RAMを具備することを特徴とするマイクロコンピュータ。 The microcomputer according to claim 1.
The RAM is a low speed RAM,
The microcomputer further comprises a high-speed RAM that operates at a higher speed than the low-speed RAM.
さらに、前記第3の動作モードへ移行する直前の端子状態を保持する機能を持つ入出力端子を具備することを特徴とするマイクロコンピュータ。 The microcomputer according to claim 1.
The microcomputer further comprises an input / output terminal having a function of holding a terminal state immediately before the transition to the third operation mode.
前記第2の内部電源は、さらに複数の内部電源に分割されていることを特徴とするマイクロコンピュータ。 The microcomputer according to claim 1.
The microcomputer, wherein the second internal power supply is further divided into a plurality of internal power supplies.
前記マイクロコンピュータは、1つの半導体チップ上に形成された半導体集積回路であることを特徴とするマイクロコンピュータ。 The microcomputer according to claim 1.
The microcomputer is a semiconductor integrated circuit formed on one semiconductor chip.
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