JP2015022434A - リセット信号制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイコンの起動時に、マイコンからクロック信号を入力せずとも、クロック信号が安定したことを判定することができ、遅滞なくリセット信号の出力を終了することが可能なクロック信号制御装置を提供すること。【解決手段】マイコン２８が起動されるとき、発振回路３０が発生するクロック信号が安定したときの、当該発振回路３０などによる消費電流に対応する閾値を用いて、消費電流の大きさを測定する。クロック信号が安定するのに必要な消費電流以上の消費電流が測定された場合、電流測定部２４は、リセット制御部２６に対して、リセット信号の出力の終了を指示する指示信号を出力する。これにより、クロック信号をモニタせずとも、クロック信号が安定した後、遅滞なくクロック信号の出力を終了することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、発振回路が発生するクロック信号に基づいて動作するマイクロコンピュータを起動するときに、マイクロコンピュータの誤作動を防止するために、少なくともクロック信号が安定するまで、マイクロコンピュータにリセット信号を出力するリセット信号制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、マイクロプロセッサのスタートアップ時に、リセット信号の出力期間を短縮可能なリセット信号制御装置が開示されている。このリセット信号制御装置では、マイクロプロセッサにおいて用いられるクロック信号を、フィードバック信号として、リセット制御回路に入力する。リセット制御回路は、マイクロプロセッサにリセット信号を出力しつつ、クロック信号をモニタする。そして、リセット制御回路は、クロック信号が安定状態となったと判断すると、マイクロプロセッサが安定するための時間の経過後に、リセット信号の出力を終了する。

特開２００７−３３６０３７号公報

しかしながら、上述した従来のリセット信号制御装置では、マイクロプロセッサに、クロック信号を出力するための端子を設け、リセット制御回路に、そのクロック信号を入力するための端子を設ける必要がある。そのため、マイクロプロセッサ及びリセット制御回路の端子数が増加し、リセット信号制御装置のコストアップや体格の増大を招くという不具合がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、マイクロコンピュータの起動時に、マイクロコンピュータからクロック信号を入力せずとも、クロック信号が安定したことを判定することができ、遅滞なくリセット信号の出力を終了することが可能なクロック信号制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるリセット信号制御装置は、発振回路（３０）が発生するクロック信号に基づいて動作するマイクロコンピュータ（２８）を起動するときに、マイクロコンピュータの誤作動を防止するために、少なくともクロック信号が安定するまで、マイクロコンピュータにリセット信号を出力するものであって、
発振回路及びマイクロコンピュータに電源を供給する電源供給手段（１６，１８）と、
電源供給手段による電源供給時に、発振回路及びマイクロコンピュータによる消費電流の大きさを測定する測定手段（１２、２０、２２、２４）と、
測定手段によって測定された消費電流が所定の閾値に達すると、クロック信号が安定したとみなし、消費電流が前記所定の閾値以上になったことに基づき、リセット信号の出力を終了させる出力終了手段（２６）と、を備えることを特徴とする。

動作を停止しているマイクロコンピュータを起動させるべく、発振回路及びマイクロコンピュータへ電源供給を開始した場合、マイクロコンピュータはリセット信号により動作を停止しているので、まず、発振回路が動作を開始することになる。この場合、発振回路によりクロック信号が生成されるが、そのクロック信号は、時間の経過につれて、最終的に発生されるべきクロック信号の周波数及び振幅に向かって、徐々に周波数が高くなるとともに、振幅が大きくなっていく。このようなクロック信号の周波数及び振幅の変化に伴って、発振回路における消費電流も変化する。すなわち、クロック信号の周波数及び振幅の変化と、発振回路における消費電流の変化との間には相関関係がある。本発明では、この相関関係に着目し、発振回路の消費電流から、クロック信号が安定したか否かを判定することとした。

そのため、本発明では、事前に、クロック信号の周波数及び振幅が、発振回路により発生されるべきクロック信号の周波数及び振幅に達したときの、発振回路による消費電流に対応して、閾値を設定しておく。そして、電源供給手段による電源供給時に、発振回路及びマイクロコンピュータによる消費電流の大きさを測定する。マイクロコンピュータの起動時には、リセット信号によりマイクロコンピュータは動作を停止しているので、主として、発振回路における消費電流が測定される。この発振回路の消費電流が所定の閾値に達すると、クロック信号は安定したとみなすことができる。従って、測定された消費電流が、所定の閾値以上になったことに基づいてリセット信号の出力を終了することにより、クロック信号が安定した後、遅滞なくクロック信号の出力を終了することが可能となる。

上述した本発明の構成において、出力終了手段は、消費電流が所定の閾値以上となり、かつ、その変化量が、所定の許容範囲内に収まっている状態が所定時間継続したことに基づき、前記リセット信号の出力を終了させることが好ましい。クロック信号の周波数及び振幅が、発振回路が発生すべきクロック信号の周波数及び振幅に向かって変化しているときには、発振回路の消費電流は変化する。しかし、クロック信号の周波数及び振幅が、最終的な周波数及び振幅に達して安定すると、発振回路の消費電流はほぼ変化しなくなる。そのため、発振回路の消費電流の変化量も考慮することにより、クロック信号が安定したことをより精度良く検知することができる。

なお、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の、各請求項に記載した本発明の特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

第１実施形態に係るリセット信号制御装置を含む電子制御装置の構成を示した構成図である。 電源供給が停止され、動作を停止しているマイコンに電源供給を開始した際の、各部の動作波形を示した波形図である。 第２実施形態に係るリセット信号制御装置を含む電子制御装置の構成を示した構成図である。 スリープモードとなっているマイコンをウェイクアップする際の、各部の動作波形を示した波形図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態によるリセット信号制御装置について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るリセット信号制御装置、及びマイクロコンピュータ（以下、マイコン）からなる電子制御装置（以下、ＥＣＵ）１０の構成を示している。

マイコン２８は、公知のように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ/Ｏ、Ａ/Ｄなどを有し、例えば、各種の検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、図示しない制御対象機器の作動を制御するための制御信号を出力するものである。このマイコン２８には、水晶振動子からなる発振回路３０が接続されている。マイコン２８は、その内部に、公知のＰＬＬ回路などからなるクロック発振器を、例えば２つ有している。そして、発振回路３０から供給されるクロック信号を基に、一方のクロック発振器が、主としてＣＰＵの動作クロックとして利用するメインクロック信号を発生し、他方のクロック発振器が、主としてＩ/ＯやＡ/Ｄなどの周辺回路の動作クロックとして利用されるサブクロック信号を発生する。

リセット信号制御装置は、ＩＣ１４と、そのＩＣ１４に外付けされた抵抗１２とからなる。このリセット信号制御装置は、電源供給が停止されて、動作を停止しているマイコン２８を起動するときに、マイコン２８の誤作動を防止するために、少なくとも発振回路３０が発生するクロック信号が安定するまで、マイコン２８にリセット信号を出力するものである。

図１に示すように、マイコン２８と発振回路３０の電源供給ラインは、共通であり、この電源供給ラインを介して動作電圧（例えば、５Ｖ）が与えられると、マイコン２８及び発振回路３０が動作可能となる。ただし、マイコン２８の起動時は、マイコン２８のＣＰＵは、リセット信号制御装置から出力されるリセット信号によって動作を停止しており、発振回路３０及びマイコン２８内部のクロック発振器が、先に動作を開始する。

抵抗１２は、マイコン２８及び発振回路３０の電源供給ラインに挿入されている。抵抗１２は、上述したように、ＩＣ１４に対して外付けされている。このため、マイコン２８の種類や、他の負荷に応じて、適切な抵抗値を持った抵抗に容易に変更することができる。そして、電源供給ラインを介して、マイコン２８及び発振回路３０に動作電圧が供給されるとき、抵抗１２により、電源供給ラインに流れる電流、すなわち、マイコン２８及び発振回路３０によって消費される電流の大きさが、電圧信号に変換されて検出される。

ＩＣ１４内には、電源供給ラインに、抵抗１２と直列に挿入されたトランジスタ１８が設けられている。このトランジスタ１８は、電源制御部１６によって制御され、マイコン２８及び発振回路３０の動作電圧を生成する。つまり、電源制御部１６が、トランジスタ１８のエミッタ電圧を検出し、このエミッタ電圧が、動作電圧に一致するようにトランジスタ１８の導通状態を制御する。また、電源制御部１６は、例えば短絡異常が生じて、電源供給ラインに過電流が流れたことが検出されると、マイコン２８の保護のために、トランジスタ１８をオフして電源供給を停止する。さらに、電源制御部１６は、マイコン２８及び発振回路３０の動作電圧（トランジスタ１８のエミッタ電圧）が、所定の許容電圧範囲の下限以下である場合や、その変化量が所定の許容変化量よりも大きい場合、マイコン２８が安定した動作を行い得ない虞があるため、後述するリセット制御部２６へ、リセット信号の出力の終了を禁止する禁止信号を出力する。

ＩＣ１４内には、抵抗１２によって変換された電圧信号が入力されるローパスフィルタ２０が設けられている。このローパスフィルタ２０は、マイコン２８内外のコンデンサへの突入電流や、外来ノイズにより電源供給ラインの電流が変動した場合に、その影響を低減して、マイコン２８及び発振回路３０による消費電流の測定精度を高めるためのものである。ローパスフィルタ２０によって所定の周波数以上の成分が除去された電圧信号は、増幅器２２に入力される。

増幅器２２は、入力された電圧信号を増幅して、後段の電流測定部２４に出力する。本実施形態で用いられる増幅器２２は、増幅度を大小に切り替え可能なものである。この増幅器２２の増幅度は、後述するリセット制御部２６によって切り替えられる。つまり、マイコン２８の起動時に、リセット制御部２６がリセット信号を出力しているときには、増幅器２２は大きな増幅度に設定される。これは、マイコン２８及び発振回路３０への電源供給開始初期の消費電流が相対的に小さいためである。一方、リセット制御部２６は、リセット信号の出力を終了すると、増幅器２２の増幅度を、大きな増幅度から小さな増幅度に切り換える。これは、リセット信号の出力の終了後は、マイコン２８及び発振回路３０が通常動作を行うので、消費電流が相対的に大きくなるためである。このように、消費電流の大きさに応じて、増幅器２２の増幅度を切り換えることにより、消費電流の大きさに係わらず、精度良く消費電流を測定することが可能となる。

電流測定部２４は、増幅器２２によって増幅された電圧信号を入力し、マイコン２８及び発振回路３０における消費電流の大きさを測定する。具体的には、マイコン２８の起動時には、入力された電圧信号を、発振回路３０が発生するクロック信号が安定したときの、当該発振回路３０などによる消費電流に対応する閾値と比較することにより、消費電流の大きさを測定する。電圧信号が閾値以上となった場合には、クロック信号が安定するのに必要な消費電流以上の消費電流が測定されたものとみなし、電流測定部２４は、リセット制御部２６に対して、リセット信号の出力の終了を指示する指示信号を出力する。また、マイコン２８の通常動作時には、入力された電圧信号を、過電流を判定するための過電流閾値と比較することにより、消費電流の大きさを測定する。電圧信号が過電流閾値以上となった場合、過剰な消費電流が測定されたとみなして、電流測定部２４は、電源制御部１６に対して、マイコン２８及び発振回路３０への電源供給を停止するよう指示する。

リセット制御部２６は、マイコン２８の起動時に、マイコン２８に対してリセット信号を出力し、いわゆるパワーオンリセットを実行する。リセット制御部２６は、電流測定部２４から出力終了が指示されると、リセット信号の出力を終了する。ただし、電源制御部１６から、リセット信号の出力終了を禁止する禁止信号が出力されている場合には、電流測定部２４から出力終了を指示されても、リセット信号の出力を継続する。すなわち、リセット制御部２６は、電源制御部１６から禁止信号が出力されていないことを条件として、電流測定部からの出力終了指示に応じて、リセット信号の出力を終了する。また、リセット制御部２６は、リセット信号の出力を終了すると、増幅器２２に対して、増幅度を小さく切り換えるよう指示する指示信号を出力する。

ここで、マイコン２８及び発振回路３０による消費電流について説明する。図２は、電源供給が停止され、動作を停止しているマイコン２８を起動させるべく、電源供給を開始した際の、各部の動作波形を示した波形図である。

電源供給が開始されると、まず、区間ａにおいて、マイコン２８及び発振回路３０の各部に初期的に電流が流れる。このため、区間ａにおいて、その初期的に流れる電流分による消費電流が発生する。

ただし、この時点では、リセット信号によりマイコン２８のＣＰＵは動作を停止している。そのため、続く区間ｂでは、発振回路３０及びマイコン２８内部のクロック発振器が動作することによる消費電流が発生する。この区間ｂでは、図２に示すように、発振回路３０によりクロック信号が生成されるが、そのクロック信号は、時間の経過につれて、最終的に発生されるべきクロック信号の周波数及び振幅に向かって、徐々に周波数が高くなるとともに、振幅が大きくなっていく。このようなクロック信号の周波数及び振幅の変化に伴って、発振回路３０における消費電流も変化する。この結果、区間ｂでは、消費電流が、時間の経過に伴い、徐々に増加する。そして、クロック信号の周波数及び振幅が、最終的に発生されるべきクロック信号の周波数及び振幅に達すると、それ以上、周波数及び振幅は変化しないので、区間ｃとして示すように、消費電流はほぼ一定値に落ち着く。このように、クロック信号の周波数及び振幅の変化と、発振回路３０における消費電流の変化との間には相関関係がある。

電流測定部２４では、この一定値に落ち着いた消費電流を測定するための閾値を予め設定し、記憶しておく。すなわち、事前に、クロック信号の周波数及び振幅が、発振回路３０により発生されるべきクロック信号の周波数及び振幅に達したときの、発振回路３０などによる消費電流に対応して、閾値を設定しておく。このため、検出された電圧信号が、設定された閾値以上となったことに基づき、発振回路３０が発生するクロック信号は安定したとみなすことができる。従って、検出された電圧信号が、設定された閾値以上となったことに基づいて、リセット制御部２６がリセット信号の出力を終了することにより、クロック信号が安定した後、遅滞なくクロック信号の出力を終了することが可能となる。

上述したように、クロック信号の周波数及び振幅が、最終的に発生されるべきクロック信号に達すると、消費電流はほぼ一定値に落ち着く。そのため、電流測定部２４は、電圧信号が設定された閾値以上となったことに加えて、電圧信号の変化量が、所定の許容範囲内に収まっている状態が所定時間継続したことに基づき、リセット信号の出力の終了を指示するようにしても良い。このように、発振回路３０の消費電流の変化量も考慮することにより、クロック信号が安定したことをより精度良く検知することができる。

図２に示す例では、区間ｃにおいて、電圧信号は閾値以上となり、かつ電圧信号の変化量、すなわち消費電流の変化量が許容範囲内に収まっていたため、リセット信号の出力を終了させている（リセット信号をオフしている）。このため、区間ｃに続く区間ｄでは、マイコン２８のＣＰＵが動作を開始するので、消費電流が増加する。この消費電流の増加は、マイコン２８のＣＰＵの動作が定常状態に達することによって終了し、その後、消費電流はほぼ一定になる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるリセット信号制御装置について、図３及び図４に基づき説明する。なお、第１実施形態と同じ構成には、同じ参照番号を付与することにより、説明を省略する。

上述した第１実施形態では、ＥＣＵ１０が電源オンされるときに、マイコン２８へリセット信号を出力する例について説明した。本実施形態では、マイコン２８がスリープモードとなっている状態からウェイクアップする際に、マイコン２８へリセット信号を出力する例について説明する。つまり、スリープモードの際、マイコン２８への電源供給が停止され、起動信号が与えられたときに、ウェイクアップのために電源供給が開始される場合、本発明によるリセット信号制御装置を適用することが好適である。

図３に示すように、本実施形態においては、ＥＣＵ１０Ａ内に、他のＥＣＵなどとＣＡＮ（登録商標、以下同様）通信を行うためのＣＡＮトランシーバ３４が設けられている。また、ＩＣ１４Ａ内に、ＣＡＮトランシーバ３４に対して電源を供給するための電源回路３２が設けられている。

本実施形態におけるマイコン２８は、動作モードとして、通常動作モードと、スリープモードとを有する。マイコン２８の動作モードがスリープモードになると、電源の消費を抑制するために、電源制御部１６Ａが、マイコン２８及び発振回路３０への電源供給を停止する。

ただし、このスリープモードにおいて、電源回路３２は、ＣＡＮトランシーバ３４に電源を供給することが可能であり、ＣＡＮトランシーバ３４は、他のＥＣＵからの通信データを受信することが可能である。

図４に示すように、ＣＡＮトランシーバ３４は、他のＥＣＵから、起動を指示する通信データを受信すると、電源制御部１６Ａに起動信号を出力して、マイコン２８及び発振回路３０への電源供給を開始させる。すると、マイコン２８が起動を開始する。

この際、本実施形態では、上述した第１実施形態と同様に、発振回路３０による消費電流の変化に基づいて、クロック信号が安定したことを判定し、マイコン２８へのリセット信号の出力を終了させる。このため、他のＥＣＵから起動を指示する通信データを受信してから、極力、早期にマイコン２８が動作を開始することが可能となる。

１０、１０Ａ 電子制御装置
１２ 抵抗
１４ ＩＣ
１６、１６Ａ 電源制御部
１８ トランジスタ
２０ ローパスフィルタ
２２ 増幅器
２４ 電流測定部
２６ リセット制御部
２８ マイコン
３０ 水晶振動子

Claims (9)

1. 発振回路（３０）が発生するクロック信号に基づいて動作するマイクロコンピュータ（２８）を起動するときに、前記マイクロコンピュータの誤作動を防止するために、少なくとも前記クロック信号が安定するまで、前記マイクロコンピュータにリセット信号を出力するリセット信号制御装置であって、
   前記発振回路及び前記マイクロコンピュータに電源を供給する電源供給手段（１６，１８）と、
   前記電源供給手段による電源供給時に、前記発振回路及び前記マイクロコンピュータによる消費電流の大きさを測定する測定手段（１２、２０、２２、２４）と、
   前記測定手段によって測定された消費電流が所定の閾値に達すると、前記クロック信号が安定したとみなし、前記消費電流が前記所定の閾値以上になったことに基づき、前記リセット信号の出力を終了させる出力終了手段（２６）と、を備えることを特徴とするリセット信号制御装置。
2. 前記出力終了手段は、前記消費電流が前記所定の閾値以上となり、かつ、その変化量が、所定の許容範囲内に収まっている状態が所定時間継続したことに基づき、前記クロック信号が安定したとみなして、前記リセット信号の出力を終了させることを特徴とする請求項１に記載のリセット信号制御装置。
3. 前記測定手段は、前記消費電流の大きさを測定した測定値における、所定の周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルタ（２０）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のリセット信号制御装置。
4. 前記電源供給手段によって、前記発振回路及び前記マイクロコンピュータに供給される電源電圧を検出する電圧検出手段（１６）を備え、
   前記電圧検出手段によって検出された電圧が所定の閾値電圧以上であることを条件として、前記出力終了手段は、前記リセット信号の出力を終了させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリセット信号制御装置。
5. 前記出力終了手段は、さらに、前記電圧検出手段によって検出された電圧の変化量が所定の許容変化量よりも小さいことを条件として、前記リセット信号の出力を終了させることを特徴とする請求項４に記載のリセット信号制御装置。
6. 前記電源供給手段は、前記発振回路及び前記マイクロコンピュータに過剰な電流が流れたときに、電源供給を停止する保護動作を実行するものであり、
   前記測定手段は、前記過剰な電流の測定にも兼用されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のリセット信号制御装置。
7. 前記測定手段は、前記消費電流の大きさを測定した測定値を増幅する増幅手段（２２）を有し、当該増幅手段は、増幅ゲインを変更可能なものであって、
   前記増幅手段は、前記リセット信号が出力されているときの増幅ゲインを、前記リセット信号の出力の終了後の増幅ゲインよりも大きくすることを特徴とする請求項６に記載のリセット信号制御装置。
8. 前記測定手段は、前記消費電流を電圧に変換する抵抗（１２）を備え、当該抵抗によって変換された電圧を、前記消費電流の大きさを測定する測定値として用いるものであり、
   前記電源供給手段、前記測定手段、及び前記出力終了手段は、ＩＣとして、１チップに集積化され、
   前記抵抗は、前記ＩＣの外部に接続された外付け抵抗であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のリセット信号制御装置。
9. 前記マイクロコンピュータは、動作モードとして、スリープモードと、通常動作モードとを有し、
   前記電源供給手段は、前記マイクロコンピュータがスリープモードである場合、前記発振回路及び前記マイクロコンピュータに対する電源供給を停止し、外部から起動信号が入力されると、前記発振回路及び前記マイクロコンピュータへの電源供給を再開して、前記マイクロコンピュータを起動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のリセット信号制御装置。

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