JP2009271569A - Semiconductor integrated circuit and electronic apparatus equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリアル通信機能を有する半導体集積回路及びそれを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit having a serial communication function and an electronic apparatus including the same.
近年、半導体技術の向上により各半導体素子は微細化され、半導体集積回路の小型化と材料コストの削減に繋がっている。しかし、外部端子の形状はパッケージや基板への配線加工の都合上、半導体素子の微細化技術には追いつかず、端子間隔の圧縮ができない状況となっている。このため、素子の面積に影響する端子間隔が縮まらず、これは半導体集積回路の更なる小型化と低コスト化に対する障壁となっている。 In recent years, semiconductor devices have been miniaturized due to improvements in semiconductor technology, leading to miniaturization of semiconductor integrated circuits and reduction of material costs. However, the shape of the external terminal cannot keep up with the miniaturization technology of the semiconductor element for the convenience of wiring processing to the package or the substrate, and the terminal interval cannot be compressed. For this reason, the terminal interval that affects the area of the element is not reduced, which is a barrier to further miniaturization and cost reduction of the semiconductor integrated circuit.
端子そのものを削減することは上記の問題解決策の一つとして有効な手段であるが、端子削減により必要な機能までも損ねてしまっては半導体集積回路及びそれを備えた電気機器に不利益が発生する。したがって、端子削減に当たっては、複数の機能を併用可能な状態で1本の端子に集約させることが必要である。複数の機能を併用可能な状態で集約させる場合、どの機能としての信号であるかを如何にして半導体集積回路に識別させるかが課題となる。 Reducing the terminals themselves is an effective means for solving the above problems. However, if the required functions are lost due to the reduction of terminals, there is a disadvantage to the semiconductor integrated circuit and the electric equipment having the same. appear. Therefore, when reducing the number of terminals, it is necessary to consolidate them into one terminal in a state where a plurality of functions can be used together. When a plurality of functions are aggregated in a state where they can be used together, it is a problem how to identify the function as a signal to the semiconductor integrated circuit.
例えば、マイクロコンピュータはシリアルインタフェース機能や外部割り込みといった外部機器との通信するための機能を具備していることが多い。マイクロコンピュータの用途によって、外部割り込み機能が実装されたハード資源だけでは不足することがある。このような外部割り込み機能の不足を補うために、シリアル受信端子を外部割り込み用に拡張する技術が公知である(例えば、特許文献1)。
しかし、シリアル受信端子を外部割り込み用に拡張すると、シリアル受信端子から受信バッファに入力・保持されたデータに外部割り込みとしての意味を持たせてしまうこととなる。この結果、シリアル受信端子は汎用的なデータを受信するシリアル受信機能としては利用できなくなり、外部割り込み専用の端子となってしまう。 However, if the serial reception terminal is expanded for external interrupts, the data input / held from the serial reception terminal to the reception buffer is given meaning as an external interrupt. As a result, the serial reception terminal cannot be used as a serial reception function for receiving general-purpose data, and becomes a dedicated terminal for external interrupts.
上記問題に鑑み、本発明は、半導体集積回路における一の入力端子をシリアル受信及び外部割り込みに兼用可能にすることを課題とする。また、そのような半導体集積回路を備えた電子機器を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to make it possible to use one input terminal in a semiconductor integrated circuit for both serial reception and external interrupt. Another object is to provide an electronic device including such a semiconductor integrated circuit.
上記課題を解決するために本発明によって次の手段を講じた。すなわち、半導体集積回路として、CPUと、シリアル通信データ信号及び外部割り込み信号に共通の入力端子と、入力端子を介して入力された外部信号からデータフレームが検出できたか否かに基づいて、CPUにシリアル受信割り込み又は外部割り込みを通知する割り込み通知部とを備えているものとする。 In order to solve the above problems, the present invention has taken the following measures. That is, as a semiconductor integrated circuit, based on whether the CPU, the input terminal common to the serial communication data signal and the external interrupt signal, and the data frame can be detected from the external signal input through the input terminal, It is assumed that an interrupt notification unit that notifies a serial reception interrupt or an external interrupt is provided.
また、半導体集積回路として、CPUと、シリアル通信データ信号及び外部割り込み信号に共通の入力端子と、入力端子を介して入力されたデータフレームを一時的に格納するバッファと、バッファに格納されたデータフレームと所定のビットパターンとを比較する比較器を有し、両者が一致する場合、データフレームの次のデータフレームを検出したときにCPUにシリアル受信割り込みを通知する一方、両者が一致しない場合、CPUに外部割り込みを通知する割り込み通知部とを備えているものとする。 In addition, as a semiconductor integrated circuit, a CPU, an input terminal common to serial communication data signals and external interrupt signals, a buffer for temporarily storing a data frame input via the input terminal, and data stored in the buffer A comparator that compares a frame with a predetermined bit pattern, and if both match, notifies the CPU of a serial reception interrupt when detecting the next data frame of the data frame, while if both do not match, It is assumed that an interrupt notification unit that notifies the CPU of an external interrupt is provided.
また、半導体集積回路として、CPUと、シリアル通信データ信号及び外部割り込み信号に共通の入力端子と、入力端子を介して入力されたデータフレームを一時的に格納するバッファと、バッファに格納されたデータフレームの所定位置におけるビットパターンと所定のビットパターンとを比較する比較器を有し、両者が一致するとき、CPUにシリアル受信割り込みを通知する一方、両者が一致しないとき、CPUに外部割り込みを通知する割り込み通知部とを備えているものとする。 In addition, as a semiconductor integrated circuit, a CPU, an input terminal common to serial communication data signals and external interrupt signals, a buffer for temporarily storing a data frame input via the input terminal, and data stored in the buffer It has a comparator that compares the bit pattern at a predetermined position of the frame with a predetermined bit pattern. When they match, it notifies the CPU of a serial reception interrupt, while when they do not match, it notifies the CPU of an external interrupt. It is assumed that an interrupt notification unit is provided.
そして、電子機器として上記の半導体集積回路を備えたものとする。 It is assumed that the above-described semiconductor integrated circuit is provided as an electronic device.
本発明によると、入力端子に入力された外部信号がシリアル通信データ信号及び外部割り込み信号のいずれであるかが識別され、その識別結果に応じてCPUに割り込みが通知される。したがって、シリアル受信及び外部割り込みを一の入力端子で兼用することができ、半導体集積回路の端子を削減することができる。 According to the present invention, it is identified whether the external signal input to the input terminal is a serial communication data signal or an external interrupt signal, and an interrupt is notified to the CPU according to the identification result. Therefore, serial reception and external interrupt can be shared by one input terminal, and the terminals of the semiconductor integrated circuit can be reduced.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示す。半導体集積回路10の入力端子11は、図示しないシリアル通信データの送信源と外部割り込み信号の送信源に接続され、シリアル通信データ信号と外部割り込み信号の双方を受け付ける。半導体集積回路10は、中央処理ユニット(CPU)12と、入力端子11を介して入力された外部信号に基づいてCPU12にシリアル受信割り込み13又は外部割り込み14を通知する割り込み通知部15とを備えている。割り込み通知部15は、入力された外部信号とシリアル受信データ1単位長(データフレーム)との比較器となり得るスタートビット検出器151及びエンドビット検出器152の検出結果に基づいてCPU12にシリアル受信割り込み13と外部割り込み14のいずれを通知すべきかを決定する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the first embodiment. The
一般に、調歩式シリアル通信データは図2に示すようにStartビット、Dataビット、Endビット、さらに場合によってはParityビットを付加したデータ群を一つの転送データ(1フレーム)で構成される。シリアル受信機能を具備した半導体集積回路10は内部にサンプリングクロックを持っており、入力端子11に入力される外部信号状態を周期的に監視している。Startビットを検知すると特定期間後に受信データ長が正常であったか否かの識別としてEndビットの有無を監視する。そして、Endビットを検知すると、CPU12にシリアル受信割り込みとともにEndビット情報の通知を行う。CPU12は通知された情報に即した割り込み処理を行う。
In general, asynchronous serial communication data includes a data group to which a Start bit, Data bit, End bit, and possibly a Parity bit are added as one transfer data (one frame) as shown in FIG. The semiconductor integrated
Endビット検出で異常が発生する場合は、シリアルデータ転送源との通信速度に不一致が生じている場合(つまり調歩が取れていない場合)と、そもそもシリアル通信データではない信号が半導体集積回路に入力された場合に大別される。Endビットが検出できないデータは基本的にシリアル受信データとして信用できる情報ではない。したがって、Endビット未検出時は、図3に示すように、シリアル受信割り込みとして通知されても、CPUは半導体集積回路が得た受信データを破棄してシステムを受信開始前の状態に戻すことが一般である。しかし、接続状態や通信対象が定まった状態、つまり半導体集積回路のシリアル受信端子へ入力される信号がシリアル受信データしかあり得ないシステムにおいては、Endビット未検出という状況が発生せず、異常用の処理シーケンスは重要な役割を果たさない。つまり、Endビット未検出の際はCPUにシリアル通信割り込みを通知させなくてもよい。 If an error occurs in the end bit detection, there is a mismatch in the communication speed with the serial data transfer source (i.e., when no step is taken), and a signal that is not serial communication data is input to the semiconductor integrated circuit. It is divided roughly when it is done. Data whose end bit cannot be detected is basically not reliable information as serial reception data. Therefore, when the End bit is not detected, as shown in FIG. 3, even if notified as a serial reception interrupt, the CPU can discard the received data obtained by the semiconductor integrated circuit and return the system to the state before the start of reception. It is common. However, in a state where the connection status and communication target are determined, that is, a system in which the signal input to the serial reception terminal of the semiconductor integrated circuit can only be serial reception data, the situation that the End bit is not detected does not occur, The processing sequence does not play an important role. That is, when the End bit is not detected, it is not necessary to notify the CPU of a serial communication interrupt.
本実施形態に係る半導体集積回路10では、図4に示すように、入力端子11に入力された外部信号からシリアル通信のEndビットの検出の有無に基づいてCPU12にシリアル受信割り込みとして通知するか外部割り込みとして通知するかを切り替えている。これにより、シリアル受信と外部割り込みを一つの端子で兼用して端子を削減することができる。
In the semiconductor integrated
(第2の実施形態)
第1の実施形態に係る半導体集積回路10ではシリアル通信の1フレーム長を超えたら外部割り込みとして切り替えてしまうこととなる。しかし、例えば、携帯電話の電源スイッチのように短時間の信号入力に対する反応を望まず、長時間入力されたときのみ割り込みとして反応してほしいシステム、つまり、図6のInput(B)ように、シリアル通信の1フレーム長は超えたが外部割り込みとして扱う基準(信号入力期間)を満たしていない信号はCPUへ通知する割り込みから除外し、Input(C)のように、外部割り込みとして扱う基準を満たした場合のみ外部割り込みとして通知したいシステムが存在し得る。また、Input(D)のように外部割り込み信号として扱うべき信号は常に一定電位とは限らず、複数回のLow/Highレベル振幅を以て外部割り込みとしてCPUへ通知を望むシステムが考えられる。
(Second Embodiment)
In the semiconductor integrated
図5は、第2の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示す。本実施形態に係る半導体集積回路10における割り込み通知部15は、エンドビットが検出できずにシリアル受信ではないと判断した場合、入力された外部信号が本当に外部割り込み信号であるか否かをさらに監視する。具体的には、割り込み通知部15は、図1に示した割り込み通知部15に、タイマー153と信号状態監視器154とを追加した構成となっている。タイマー153は、エンドビット検出器152からエンドビットが検出できなかった旨の通知を受けてから所定の時間を計時する。この時間はCPU12によって変更することができる。信号状態監視器154は、エンドビット検出器152からエンドビットが検出できなかった旨の通知を受けてからタイマー153が所定の時間を計時し終わるまでの間、入力端子11に入力された外部信号の状態を監視する。割り込み通知部15は、監視期間中の外部信号の状態変化が所定の条件を満たすとき、CPU12に外部割り込み14を通知する。
FIG. 5 shows a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the second embodiment. When the
本実施形態に係る半導体集積回路10では、図7に示すように、入力された外部信号がCPU12に処理させる必要のない信号であれば割り込みから除外し、監視した外部信号が外部割り込みとしての条件を満たす信号であればCPU12へ通知する。これにより、例えば、外部割り込み信号送信源が特定のシリアルコマンドのような波形を出すものである場合や、メカスイッチのように外部割り込みとして扱いたくないチャタリングノイズを発生するものである場合等における利用に適している。
In the semiconductor integrated
(第3の実施形態)
第2の実施形態に係る半導体集積回路10ではシリアル通信や外部割り込みとして扱うべきデータが入力されたときのみ、つまり、図6のInput(A)、Input(C)、Input(D)のような信号が入力されたときのみに対応したものであり、Input(B)のようなシリアル通信とも外部割り込みとも判別つかない信号が入力された場合に対する反応ができない。システム構築の初期段階においては、例えば調歩式シリアルの通信速度調整の制御を誤るなど失敗が発生することが考えられる。したがって、Input(B)のような信号を検知できるようにすることで、容易に通信異常を検知することができ、また、デバッグが可能となる。
(Third embodiment)
In the semiconductor integrated
図8は、第3の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示す。本実施形態に係る半導体集積回路10は、第2の実施形態に係る半導体集積回路10を改良して、図6のInput(B)のような信号を検知できるようにしたものである。具体的には、割り込み通知部15は、信号状態監視器154による外部信号の状態監視中に外部信号の状態が変化したとき、CPU12に通信エラー155を通知する。
FIG. 8 shows a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the third embodiment. The semiconductor integrated
本実施形態に係る半導体集積回路10では、図9に示すように、入力された外部信号がシリアル通信データ信号でも外部割り込み信号でもないと識別された場合でも、ひとまずCPU12に異常な信号を検出したことを通知する。これにより、通信異常を検知してデバッグが可能となる。
In the semiconductor integrated
(第4の実施形態)
図10は、第4の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示す。半導体集積回路10の入力端子11は、図示しないシリアル通信データの送信源と外部割り込み信号の送信源に接続され、シリアル通信データ信号と外部割り込み信号の双方を受け付ける。半導体集積回路10は、CPU12と、入力端子11を介して入力された外部信号に基づいてCPU12にシリアル受信割り込み13又は外部割り込み14を通知する割り込み通知部15とを備えている。割り込み通知部15は、入力されたデータフレームとシリアル受信割り込みを有効にさせるための鍵となるDrive-Keyとの一致/不一致に基づいてCPU12にシリアル受信割り込み13と外部割り込み14のいずれを通知すべきかを決定する。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 shows a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment. The
具体的には、割り込み通知部15は、入力端子11を介して入力されたデータフレームを一時的に格納するバッファ156と、バッファ156に格納されたデータフレームと所定のビットパターン(Drive-Key)157とを比較する比較器158を備えている。図11に示すように、割り込み通知部15は、バッファ156に格納されたデータフレームとDrive-Key157とが一致する場合には次のデータフレームの検出をもってCPU12にシリアル受信割り込みを通知し、一致しない場合には外部割り込みを通知する。図12に示すように、割り込み通知部15として半導体集積回路10に元来備わっているシリアル受信用シーケンサを流用することができる。
Specifically, the interrupt
本実施形態によると、図示しないシリアルデータ送信源から半導体集積回路10はシリアル割り込み回路を駆動するためのDrive-Keyと、CPU12が必要とする本来のシリアルデータとを送信することにより、CPU12へシリアル受信としての割り込み要求が通知される。一方、Drive-Key以外の信号が半導体集積回路10に入力された場合にはCPU12へ外部割り込みが通知される。
According to the present embodiment, the semiconductor integrated
なお、本実施形態に係る半導体集積回路10ではDrive-Keyを受信する分の時間的ロスが発生してしまう。しかし、元々CPU12へシリアル受信割り込みを通知するのは図示しないシリアル送信源から必要なデータが送信されたときのみでよく、また、シリアル送信源と半導体集積回路10との間の通信では、半導体集積回路10の処理を超えて立て続けにシリアルデータが送信されることはなく、適度な待ち時間を保って通信が行われるため、Drive-Key受信分の時間的ロスは問題とならない。
In the semiconductor integrated
(第5の実施形態)
図13は、第5の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示す。本実施形態に係る半導体集積回路10は、第4の実施形態に係る半導体集積回路10とほぼ同様の構成である。本実施形態に係る半導体集積回路10は、図14に示すようなDrive-Key(Key bits)が埋め込まれたデータフレームを受信し、比較器158はバッファ156に格納されたデータフレームの所定位置におけるビットパターンとDrive-Key157とを比較し、割り込み通知部15はその一致/不一致に基づいてCPU12にシリアル受信割り込み13と外部割り込み14のいずれを通知すべきかを決定する。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 shows a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the fifth embodiment. The semiconductor integrated
図15は、本実施形態に係る半導体集積回路10のシリアル受信処理シーケンスのフローを示す。基本的にシリアル通信はアプリケーションソフトによって転送データのビット長・データ内容を任意に調整することが可能である。したがって、通常の1フレームの通信データ内容にシリアル受信割り込みを駆動するDrive-Keyを埋め込み、半導体集積回路10がその鍵を認識することで、シリアル受信割り込みと外部割り込みとを識別してCPU12に適切な割り込み通知をすることができる。これにより、CPU12へのデータバッファを潰すこともない。
FIG. 15 shows a flow of a serial reception processing sequence of the semiconductor integrated
なお、シリアル受信割り込みを駆動するためのDrive-Keyの埋め込み位置及びそのデータ長は任意である。また、兼用したい外部割り込みの信号特性を考慮して変更できる仕組みを拡張して備えてもよい。 Note that the embedded position of the Drive-Key for driving the serial reception interrupt and its data length are arbitrary. Further, a mechanism that can be changed in consideration of the signal characteristics of an external interrupt that is desired to be shared may be provided.
(電子機器の実施形態)
図16は、電子機器の一実施形態としての光ディスク装置の概観を示す。一般的に光ディスク装置100は光ディスクを出し入れするための外部割込みを用いたスイッチ101を備えている。また、光ディスク装置100はアプリケーションの開発やデバッグの目的でシリアル端子102を介してホストPC200との間でシリアル接続される場合がある。
(Embodiment of electronic device)
FIG. 16 shows an overview of an optical disc apparatus as an embodiment of an electronic apparatus. In general, the
図17は、光ディスク装置100における基板の概要図である。光ディスク装置100における基板103には上記のいずれかの実施形態に係る半導体集積回路10が搭載されている。このため、スイッチ101からの外部割り込み信号とシリアル端子102からのシリアル通信データ信号を共通の入力端子11で受信することができる。
FIG. 17 is a schematic diagram of a substrate in the
なお、半導体集積回路10は、光ディスク装置100以外にもテレビジョン受像機、携帯電話機などのあらゆる家電機器、情報機器に搭載可能である。
In addition to the
本発明に係る半導体集積回路は、一の入力端子でシリアル受信及び外部割り込みを兼用することができるため、小型化が必要な半導体集積回路及びそれを備えたシステムに有用である。 The semiconductor integrated circuit according to the present invention can be used for both serial reception and external interrupt with a single input terminal, and thus is useful for a semiconductor integrated circuit that requires downsizing and a system including the same.
10 半導体集積回路
11 入力端子
12 CPU
15 割り込み通知部
153 タイマー
154 信号状態監視器
156 バッファ
158 比較器
10
15 Interrupt
Claims (7)
シリアル通信データ信号及び外部割り込み信号に共通の入力端子と、
前記入力端子を介して入力された外部信号からデータフレームが検出できたか否かに基づいて、前記CPUにシリアル受信割り込み又は外部割り込みを通知する割り込み通知部とを備えている
ことを特徴とする半導体集積回路。 CPU,
Input terminal common to serial communication data signal and external interrupt signal,
A semiconductor comprising: an interrupt notification unit that notifies the CPU of a serial reception interrupt or an external interrupt based on whether or not a data frame has been detected from an external signal input via the input terminal Integrated circuit.
前記割り込み通知部は、前記外部信号から前記データフレームのエンドビットを検出するエンドビット検出器を有し、前記エンドビットが検出できたとき、前記CPUにシリアル受信割り込みを通知する一方、前記エンドビットが検出できなかったとき、前記CPUに外部割り込みを通知する
ことを特徴とする半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
The interrupt notification unit includes an end bit detector that detects an end bit of the data frame from the external signal, and notifies the CPU of a serial reception interrupt when the end bit is detected, while the end bit A semiconductor integrated circuit characterized in that an external interrupt is notified to the CPU when it cannot be detected.
前記割り込み通知部は、前記エンドビット検出器から前記エンドビットが検出できなかった旨の通知を受けてから所定の時間を計時するタイマーと、前記エンドビット検出器から前記通知を受けてから前記タイマーが前記所定の時間を計時し終わるまでの間、前記外部信号の状態を監視する信号状態監視器とを有し、当該監視期間中の前記外部信号の状態変化が所定の条件を満たすとき、前記CPUに外部割り込みを通知する
ことを特徴とする半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 2,
The interrupt notification unit includes a timer for measuring a predetermined time after receiving a notification that the end bit cannot be detected from the end bit detector, and the timer after receiving the notification from the end bit detector. A signal state monitor that monitors the state of the external signal until the predetermined time is counted, and when the state change of the external signal during the monitoring period satisfies a predetermined condition, A semiconductor integrated circuit that notifies an external interrupt to a CPU.
前記割り込み通知部は、前記信号状態監視器による前記外部信号の状態監視中に前記外部信号の状態が変化したとき、前記CPUに通信エラーを通知する
ことを特徴とする半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 3,
The interrupt notification unit notifies the CPU of a communication error when the state of the external signal changes during the monitoring of the state of the external signal by the signal state monitor.
シリアル通信データ信号及び外部割り込み信号に共通の入力端子と、
前記入力端子を介して入力されたデータフレームを一時的に格納するバッファと、
前記バッファに格納されたデータフレームと所定のビットパターンとを比較する比較器を有し、両者が一致する場合、前記データフレームの次のデータフレームを検出したときに前記CPUにシリアル受信割り込みを通知する一方、両者が一致しない場合、前記CPUに外部割り込みを通知する割り込み通知部とを備えている
ことを特徴とする半導体集積回路。 CPU,
Input terminal common to serial communication data signal and external interrupt signal,
A buffer for temporarily storing a data frame input via the input terminal;
A comparator that compares the data frame stored in the buffer with a predetermined bit pattern, and if they match, notifies the CPU of a serial reception interrupt when the next data frame of the data frame is detected. On the other hand, a semiconductor integrated circuit comprising: an interrupt notification unit for notifying the CPU of an external interrupt when they do not match.
シリアル通信データ信号及び外部割り込み信号に共通の入力端子と、
前記入力端子を介して入力されたデータフレームを一時的に格納するバッファと、
前記バッファに格納されたデータフレームの所定位置におけるビットパターンと所定のビットパターンとを比較する比較器を有し、両者が一致するとき、前記CPUにシリアル受信割り込みを通知する一方、両者が一致しないとき、前記CPUに外部割り込みを通知する割り込み通知部とを備えている
ことを特徴とする半導体集積回路。 CPU,
Input terminal common to serial communication data signal and external interrupt signal,
A buffer for temporarily storing a data frame input via the input terminal;
A comparator for comparing a bit pattern at a predetermined position of the data frame stored in the buffer with a predetermined bit pattern, and when the two match, the CPU is notified of a serial reception interrupt, while the two do not match And an interrupt notification section for notifying the CPU of an external interrupt.
ことを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the semiconductor integrated circuit according to claim 1.
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