JP2009509257A - マイクロコントローラ及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、集積された複数の機能モジュール（ＦＭ）を備え、割込み（ＩＮＴ）が活動化または非活動化されるように構成されている第１の機能モジュール（ＦＭ１）を含んでいるマイクロコントローラ（ＭＣ）、並びに前記形式のマイクロコントローラ（ＭＣ）を作動するための方法に関する。割込みに対する高頻度なトリガイベントは本発明の適用分野であるデジタルタコグラフの運転領域において普通に生じる。なぜなら速度センサの信号が高速で記録されなければならないからである。このことはその他の要求が順次連続して処理されなければならない場合には処理の安定性に影響を及ぼす。このような事態を避けるために、第１の機能モジュール（ＦＭ１）は一度要求（ＩＲＱ）が処理された場合には割込み（ＩＮＴ）を非活動化し、所定の遅延時間（ＩＥＤ）の経過後に再びこの割込み（ＩＮＴ）を活動化させる。このプロシージャは時間間隔を用いたプロセス制御の利点と割込み制御の利点を併せ持つ。

Description

本発明は、集積された複数の機能モジュールを備え、割込みが活動化または非活動化されるように構成されている第１の機能モジュールを含んでいるマイクロコントローラに関する。さらに本発明は、前記形式のマイクロコントローラを作動するための方法に関する。

背景技術
マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラのもとでは、割込みが活動化されると、トリガイベントの直後に、ないしは優先度テーブルに応じて、割込み、すなわち実行中のプログラムの短時間の中断若しくは中央処理ユニットから処理されている命令シーケンスの短時間の中断が引き起こされ、当該割込み要求に対応付けられたルーチンが実行される。このルーチンが終了した後では中央処理ユニットが、中断されたプロセスないしは中断された命令シーケンスにおける作業を再び開始する。固定の時間間隔を用いたタスク割当てに対し、割込みを用いたプロセス管理には基本的に次のような利点が伴う。すなわち固定された時間間隔における無駄時間の回避と、時間コストの異なるタスク処理への融通性と、付加的時間コストを不要とすることなどである。割込みをトリガする事象が高頻度に発生した場合には、中央処理ユニットが他のタスク実行によって停止され、制御すべき機器の機能が損なわれる恐れが生じる。

この種のアーキテクチャとそれに伴う機能性は例えばインフィニオン社のマイクロコントローラ"８０Ｃ１６７"や"８０Ｃ１６６"に基づいている。

ここにおいて本発明の課題は冒頭に述べたような形式のマイクロコントローラ及び該マイクロコントローラを作動するための方法において、従来技術の問題点と欠点に鑑み、高頻度な割込みトリガ事象のもとでも相応に装備された機器の安定した省エネ作動方式が保証されるように改善を行うことである。

前記課題は、請求項１の特徴部分に記載のマイクロコントローラ並びに請求項８の特徴部分に記載されたマイクロコントローラの作動方法によって解決される。これらの請求項を引用する従属請求項には本発明の有利な発展形態が記載されている。

本発明の有利な適用範囲はデジタルタコグラフの装備される分野ないしはその作動領域である。そこでは高周波な信号の変化に速やかに対応しなければならず、あるいはマイクロコントローラにおける高頻度な割込みが最短時間で処理されなければならない。なぜなら車両速度が特に早い場合には速度信号用のセンサは車両変速機から高周波な信号を記録ユニットに送信するからである。特にこのような適用分野においてさらにユーザーの付加的な操作活動が記録ユニットに現われるかまたはユーザーが例えば集積された感熱プリンターを用いて記録ユニットからレポートを印刷する場合、機器の中央処理ユニットにおいては安定性に問題が生じやすく、支承のない機能を保証するためには高性能なハードウエアの他にもさらに複雑な処理の制御を必要とすることがある。しかしながらこのような強制はユーザーへの負担軽減に反するものである。

本発明による割込みの活動化に対する遅延時間を用いる利点、ないしは本発明による非活動化の延期の利点は、それぞれ時間間隔制御の利点と複数の処理の割込み制御の利点を特別な形式で集約する。割込みに結び付けられるサービスを割込み要求の供給と同時に遅滞なく提供しなければならないケースはまれにしか生じない。また別の観点からみれば、前述したような理由からは中央処理ユニットを介した複数の割込みを伴う処理のための様々なプロセス管理において一段と快適性が増す。本発明によれば、活動化に対して遅延時間を用いることにより、処理結果に係る顕著な損失を被ることなく、突発的にかつ頻繁に現われるトリガイベントの頻度を処理の安定性を保ちつつコントロールしながら低減させることが可能となる。特に有利なのは本発明による第１の機能モジュールの機能が既存のマイクロコントローラのハードウエア内で実現されることである。それによりこの機能が相応のプログラミングで活用できる。その他にも本発明による拡張された割込み制御プロセスは、何ら付加的なプログラムコストを必要とせず、相応のプログラムの経過時間も延長させ得る利点をもたらす。この本発明による、マイクロコントローラの処理の際に遅延時間を利用する特に有利な手段は、第１の機能モジュールが割込み管理ユニットであることからなり、この管理ユニットは、割込みの活動化を当該割込みに割当てられた遅延時間の持続時間分だけ遅延させる手段を有している。別の有利な実施例によれば、第１の機能モジュールが取込み比較ユニットであり、この取込み比較ユニットは、マイクロコントローラを用いて所定の割込みを少なくとも一時的にないしは時折割当てるようにすることが可能である。もちろん前述した２つの手段の組合わせも本発明固有の利点をもたらすものであり、その場合にはマイクロコントローラの取込み比較ユニットが所定の割込みを割当て、相応に割当てられた遅延時間の経過後に再び割込み管理ユニットが非活動化された割込みの活動化を引き起こす。

取込み比較ユニットを割込みの非活動化の直接的又は間接的な制御のために利用することは有利である。この場合有利には取込み比較ユニットの比較レジスタに時間値が格納され、この時間値と比較ユニットのランニングタイマの時間値との一致のための持続時間が前記遅延時間に相応する。比較機能に相応して取込み比較ユニットは、時間値の一致の際に、ないしは遅延時間の経過後に、相応する割込みの活動化を引き起こす。この場合にはマイクロコントローラのハードウエアは、取込み比較ユニットが相応する割込みを直接活動化させるように構成されていてもよいし、割込み管理ユニットがそれに対して起動されるように構成されていてもよい。これに対してマイクロコントローラの構成は、別個の準備手段を備えるものであってもよいし、割込みのトリガが取込み比較ユニットによって行われ、その結果として相応の割込みトリガが割込み管理ユニットを介して生じるものであってもよい。

本発明の別の有利な実施例によれば、前記第１の機能モジュールは、遅延時間が割当てられている割込みを実行させる割込み要求の処理後に当該割込みを非活動化させ、前記遅延時間の経過後に再び活動化させる。割込みを実行させる少なくとも１つの割込み要求の代わりに、割込みを実行させる割込み要求の処理の数若しくはその最大数を定めてもよいし、あるいは相応の割込みを実行させる全ての割込み要求の処理を定めてもよい。これに対しては、印加される割込み要求を一時的に記憶するバッファメモリが設けられてもよい。本発明に従って遅延される各割込みの活動化と共に僅かな数の若しくは唯１つの割込み要求しか処理されないならば、特に高頻度な割込みの混雑時間ないしは限界負担が時間的に延期される。この場合所定の数の処理すべき割込み要求が十分な余裕を持って選定されているので、全ての割込み要求の処理は常に受容可能な期間内に納まる。

以下では図面と関連して、権利範囲の限定には関わりのない具体的な実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。
図面
図１は、本発明によるマイクロコントローラの概略的な構造を示した図であり、
図２は、本発明による割込み管理ユニットの概略的な構造を示した図であり、
図３は本発明による別の構成例に従った比較ユニットの概略的な構造を示した図である。

実施例
図１には本発明によるマイクロコントローラＭＣが概略的に示されている。ここでは複数の方法ステップが符号Ａ〜Ｅで表され、それぞれ枠内にプロットされている。マイクロコントローラＭＣの主要な機能モジュールＦＭは、中央処理ユニットＣＰＵ（Central Processing Unit）と、割込み管理ユニットＩＣＵと、複数の割込みＩＮＴと、取込み比較ユニットＣａｐＣｏｍである。これらの個々の機能モジュールＦＭは相互に信号伝送可能に接続形成されている。この図１ではまず本発明の変化実施例が示されており、ここでは割込み管理ユニットＩＣＵが本発明による第１の機能モジュールＦＭ１に相応し、それによって割込みＩＮＴが活動化ないし非活動化される（丸枠内に示された符号Ｄ／Ａ参照）。波線で示されているのは第２変化例であり、そこでは取込み比較ユニットＣａｐＣｏｍが第１の機能モジュールＦＭ１の機能を受け継ぎ、本発明に従って割込みＩＮＴを活動化ないし非活動化させている。以下に述べる実施例はまず前記変化例に関連付けられる。

マイクロコントローラＭＣの作動形式ないし作動モードは本発明に関連して実質的に５つのステップＡ〜Ｅで表される。第１のステップＡの期間中は第１の機能モジュールＦＭ１がＩＮＴ２で表された割込みを非活動化させる。この状況は符号Ａで表される。第２のステップＢにおいては、中央処理ユニットＣＰＵが一方の側で取込み比較ユニットＣａｐＣｏｍに１つの割込み（ここではＩＮＴ２）に対する割当てを送出し、他方の側では遅延時間ＩＥＤが第１の時間値Ｔ１（これはタイマの後の出力値（Ｔ１＝Ｔ＋３ｍｓ）に相応している）の形態で送出される。取込み比較ユニットＣａｐＣｏｍは比較レジスタＣｏｍＲｅｇに時間値Ｔ１を受入れ、引き続きこの時間値をタイマＴの値と比較する。前記時間値Ｔ１が一致した場合には、第１の機能モジュールＦＭ１は第３のステップＣにおいて、取込み比較ユニットＣａｐＣｏｍに第１の割込みＩＮＴ２を活動化させる。この割込みＩＮＴ２の活動化（Ａ）は結果として、第４ステップＤの期間中に当該割込みＩＮＴ２を実行させる割込み要求ＩＲＱ２の処理を引き起こさせる。割込みＩＮＴ２を実行させる割込み要求ＩＲＱ２の処理の後では、割込み管理ユニットＩＣＵが符号Ｅで表される第５のステップにおいて非活動化Ｄを引き起こす。

図２には、中央処理ユニットＣＰＵと割込み管理ユニットＩＣＵを備えた本発明によるマイクロコントローラＭＣが示されている。この割込み管理ユニットＩＣＵは割込みＩＮＴ０〜ＩＮＴｎの経過を制御している。割込みＩＮＴ０〜ＩＮＴｎの各々には、エントリー割込み要求ＩＲＱ０〜ＩＲＱｎ、２値の活動化フラグ（活動化ビットとも称する）ＩＥＮ０〜ＩＥＮｎ、優先度Ｐｒｉｏｒｉｔｙ０〜Ｐｒｉｏｒｉｔｙ１、遅延時間ＩＥＤ０〜ＩＥＤｎ及びエラーエントリＥＲＲ０〜ＥＲＲｎが割当てられている。その他にも前記割込みＩＮＴ０〜ＩＮＴｎの各々には比較レジスタＣｏｍＲｅｇ０〜ＣｏｍＲｅｇｎが割当てられており、これらは引き続きシステムクロックＣＬＫの信号値と比較される。このシステムクロックＣＬＫ（これはタイマとも称される）は６０ＭＨｚで作動しているので、スケーリングユニットＰｒｅｓｃａｌｅｒは比較値の低いクロック周波数に対して１／１０の遅延を提供する。スケーリングユニットＰｒｅｓｃａｌｅｒは高いシステム周波数（クロックＣＬＫの）のもとでは有利にはこれを測定／記録タスクからの要求に応じて有利な分解能に分割する。割込み管理ユニットＩＣＵはシステムクロックＣＬＫとの比較レジスタの比較結果ＣｏｍＲｅｇ０〜ＣｏｍＲｅｇｎに依存して割込みＩＮＴ０〜ＩＮＴｎを活動化及び非活動化させる。それによりラインアップされた割込み要求ＩＲＱが処理され得る。割込み要求ＩＮＴ０〜ＩＮＴｎの非活動化とそれに続く活動化の間には遅延時間ＩＥＤ０〜ＩＥＤｎが存在する。複数の割込みＩＮＴ０〜ＩＮＴｎが活動化されかつこれらと同時に処理すべき割込み要求ＩＲＱが生じたならば、優先度Ｐｒｉｏｒｉｔｙによって最初に処理されるものが決定される。非活動化のフェーズにおいて複数の割込み要求ＩＲＱがそれらに対する割込みＩＮＴ０〜ＩＮＴｎを受けると、相応する割込みＩＮＴ０〜ＩＮＴｎのエラーレジスタＥＲＲ０〜ＥＲＲｎがエラーを指示すべく活動化される。

図３には本発明による別の実施例の比較レジスタＣＯＭＲＥＧ０が示されており、この場合この比較レジスタは遅延時間ＩＥＤｘをタイマＴの値と比較し、一致がみられた場合には相応に割当てられた割込みＩＮＴ０〜ＩＮＴｎを活動化させる（ＩＥＮ）。割込み要求ＩＲＱｘを用いることによって比較レジスタＣＯＭＲＥＧｘのタイマは値０にセットされる（Ｒｅｓｅｔ）。比較ユニット（Ｃｏｍｐａｒｅ）はタイマＴの値を遅延時間ＩＥＤｘと比較する。

本発明によるマイクロコントローラの概略的な構造を示した図 本発明による割込み管理ユニットの概略的な構造を示した図 本発明による別の構成例に従った比較ユニットの概略的な構造を示した図

Claims (15)

1. 集積された複数の機能モジュール（ＦＭ）を備え、前記複数の機能モジュールには割込み（ＩＮＴ）を活動化又は非活動化させるように構成された第１の機能モジュール（ＦＭ１）が含まれているマイクロコントローラ（ＭＣ）において、
   前記第１の機能モジュール（ＦＭ１）が、非活動化状態の割込み（ＩＮＴ）を、当該割込み（ＩＮＴ）に割当てられる遅延時間（ＩＥＤ）の経過後に初めて活動化するように構成されていることを特徴とするマイクロコントローラ（ＭＣ）。
2. 第１の機能モジュール（ＦＭ１）は割込み管理ユニット（ＩＣＵ）であり、該割込み管理ユニット（ＩＣＵ）は、非活動化状態の割込み（ＩＮＴ）の活動化を当該割込み（ＩＮＴ）に割当てられる遅延時間（ＩＥＤ）分の持続時間だけ遅延させるように構成されている、請求項１記載のマイクロコントローラ（ＭＣ）。
3. 前記第１の機能モジュール（ＦＭ１）は取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）であり、前記マイクロコントローラ（ＭＣ）は、取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）が所定の割込み（ＩＮＴ）に割当てられ得るように構成されている、請求項１記載のマイクロコントローラ（ＭＣ）。
4. 前記機能モジュール（ＦＭ）は少なくとも１つの取込み／比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）を含み、前記マイクロコントローラ（ＭＣ）は、前記取込み／比較（ＣａｐＣｏｍ）が所定の割込み（ＩＮＴ）に割当てられ、かつ前記取込み／ユニット比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）が割込み管理ユニット（ＩＣＵ）に非活動化状態の割込み（ＩＮＴ）を活動化させるように構成されている、請求項２記載のマイクロコントローラ（ＭＣ）。
5. 前記取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）の比較レジスタ（ＣｏｍＲｅｇ）に時間値（Ｔ１）が格納され、前記時間値（Ｔ１）と比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）のランニングタイマ（Ｔ）の時間値との一致のための持続時間が前記遅延時間（ＩＥＤ）に相応する、請求項３または４記載のマイクロコントローラ（ＭＣ）。
6. 前記第１の機能モジュール（ＦＭ１）は、遅延時間（ＩＥＤ）が割当てられている割込み（ＩＮＴ）を実行させる割込み要求（ＩＲＱ）の処理後に当該割込み（ＩＮＴ）を非活動化させ、前記遅延時間（ＩＥＤ）の経過後に再び活動化させる、請求項１から５いずれか１項記載のマイクロコントローラ（ＭＣ）。
7. 前記マイクロコントローラは、レジスタまたはメインメモリにおいて各割込み（ＩＮＴ）に、割込みの非活動化期間中に割込み要求（ＩＲＱ）をトリガする２以上のイベント（ＴｒｉｇｇｅｒＥｖｅｎｔ）が存在したか否かを示す１つのエントリ、特にフラグ（ＥＲＲＦＬＧ）が割当てられるように構成されている、請求項１から６いずれか１項記載のマイクロコントローラ（ＭＣ）。
8. 少なくとも１つの割込み（ＩＮＴ）と複数の機能モジュール（ＦＭ）を有し、前記機能モジュールは第１の機能モジュール（ＦＭ１）を含んでいる、マイクロコントローラ（ＭＣ）、特に請求項１から７いずれか１項記載のマイクロコントローラ（ＭＣ）の作動のための方法において、
   前記マイクロコントローラ（ＭＣ）の第１のステップ（Ａ）にて機能モジュール（ＦＭ）が第１の割込み（ＩＮＴ２）を非活動化させ、
   第２のステップ（Ｂ）にて後に存在する第１の時間値（Ｔ１）がマイクロコントローラ（ＭＣ）のレジスタに受入れられ、
   第３のステップ（Ｃ）にてレジスタの時間値（Ｔ１）とタイマ（Ｔ）の時間値とが一致した場合に、第１の割込み（ＩＮＴ２）が第１の機能モジュール（ＦＭ１）によって活動化され、
   第４のステップ（Ｄ）にて割込み要求（ＩＲＱ）が第１の割込み（ＩＮＴ）に対して処理され、
   第５のステップ（Ｅ）にて割込み要求（ＩＲＱ）が第１の割込み（ＩＮＴ２）に対して処理された場合には第１の割込み（ＩＮＴ）が非活動化されるようにしたことを特徴とする方法。
9. 前記第１の機能モジュール（ＦＭ１）は取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）であり、前記マイクロコントローラ（ＭＣ）は、取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）が活動化又は非活動化のための所定の割込み（ＩＮＴ）に割当てられる、請求項８記載の方法。
10. 前記機能モジュールは少なくとも１つの取込み／比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）を含み、前記マイクロコントローラ（ＭＣ）は、前記取込み／比較（ＣａｐＣｏｍ）が活動化のための所定の割込み（ＩＮＴ）に割当てられ、かつ前記取込み／ユニット比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）が割込み管理ユニット（ＩＣＵ）に非活動化状態の割込み（ＩＮＴ）を活動化させる、請求項８記載の方法。
11. 前記取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）の比較レジスタ（ＣｏｍＲｅｇ）に時間値（Ｔ１）が格納され、この時間値（Ｔ１）と比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）のランニングタイマ（Ｔ）の時間値との一致のための持続時間が前記遅延時間（ＩＥＤ）に相応する、請求項９または１０記載のマイクロコントローラ（ＭＣ）。
12. 第４のステップの間に正確に１つの割込み要求（ＩＲＱ）が処理され、第５のステップにおいて割込み要求（ＩＲＱ）が第１の割込み（ＩＮＴ２）に対して処理された場合には、第１の機能モジュール（ＦＭ１）が第１の割込み（ＩＮＴ２）を活動化する、請求項８から１１いずれか１項記載の方法。
13. 第３のステップにおいて比較レジスタ（ＣｏｍＲｅｇ）内に記憶されている時間値（Ｔ１）の入力の際に取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）が割込み管理ユニット（ＩＣＵ）に第２の割込み（ＩＮＴ２）を用いて第１の割込み（ＩＮＴ２）を活動化させている、請求項１０記載の方法。
14. 取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）が所定の割込み（ＩＮＴ）に割当てられており、さらに第３のステップにおいて比較レジスタ（ＣｏｍＲｅｇ）内に記憶されている時間値（Ｔ１）の入力の際に取込み比較ユニット（ＣａｐＣｏｍ）が割込み管理ユニット（ＩＣＵ）に第１の割込み（ＩＮＴ２）を活動化させている、請求項１０記載の方法。
15. 各割込み（ＩＮＴ）に、割込みの非活動化期間中に割込み要求（ＩＲＱ）をトリガする２以上のイベント（ＴｒｉｇｇｅｒＥｖｅｎｔ）が存在したか否かを示す１つのエントリ、特にフラグ（ＥＲＲＦＬＧ）が割当てられている、請求項８から１４いずれか１項記載の方法。

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