JP2865117B2 - A/d変換回路 - Google Patents
A/d変換回路Info
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Description
特に複数のアナログ入力信号を順次選択してディジタル
化する機能を有するA/D変換回路に関する。
入力信号を順次選択してディジタル化する機能を有する
ものがある。このようなA/D変換回路では、指定され
たアナログ入力端子(以下、チャネルと称する)からの
入力を順に一定周期ごとに選択し、選択した各アナログ
値に対してそれぞれA/D変換を行い、アナログ値に対
応するディジタル値を出力している。このような機能を
有するA/D変換回路は、ジングルチップマイクロコン
ピュータなどに内蔵されており、産業機器や、民生機器
に広く利用されている。
す。従来のA/D変換回路は、入力セレクタ1と、サン
プル&ホールド回路2と、タップ・セレクタ3と、電圧
コンパレータ4と、逐次変換レジスタ(以下、SARと
称する)5と、A/D変換結果レジスタ(以下、ADC
Rと称する)6と、直列抵抗ストリング20と、制御回
路23と、クロックカウンタ24とを有している。
7の8チャネルのアナログ入力信号が供給されている。
入力セレクタ1は8チャネルの中から制御回路23から
出力されるチャネル選択信号13によって指定された1
つのチャネルの入力アナログ信号を選択して、選択され
たアナログ信号を出力する。サンプル&ホールド回路2
は選択されたアナログ信号を一時保持し、保持した電圧
を出力する。
れ基準電圧入力端子AVREF 21、AVSS22に接続さ
れ、様々な基準電圧を発生している。タップ・セレクタ
3は、直列抵抗ストリング20が発生する基準電圧の1
つをSAR5からのタップ・セレクタ制御信号19によ
り選択し、選択した基準電圧を出力する。電圧コンパレ
ータ4は保持した電圧と選択した基準電圧とを比較し、
比較結果を出力する。SAR5はこの比較結果を選択さ
れたアナログ信号に対応するディジタル信号としてラッ
チする。すなわち、直列抵抗ストリング20とタップ・
セレクタ3と電圧コンパレータ4とSAR5との組み合
わせは、選択されたアナログ信号をディジタル信号に変
換するA/D変換手段として働く。
A/D変換終了時に制御回路23から出力される変換終
了割込み信号12に応答して、A/D変換手段の最終変
換結果(ディジタル信号)をラッチする。このラッチし
た内容は、その後CPU(図示せず)による読出し信号
15に応答して、ラッチした内容が内部バス11を介し
てCPUに読み出される。
に応答してタイミングを生成し、このタイミングに応答
して制御回路23はA/D変換回路全体を制御する。
回路の動作について説明する。
タ1により選択されたアナログ信号を一時保持し、保持
した電圧を出力する。電圧コンパレータ4は、この保持
した電圧とタップ・セレクタ3で選択した基準電圧とを
比較して、その比較結果をSAR5へ送出する。
号14により、SAR5はタップ・セレクタ制御信号1
9をタップ・セレクタ3へ送出する。このタップ・セレ
クタ制御信号19に応答して、タップ・セレクタ3は直
列抵抗ストリング20が生成する複数の基準電圧のうち
の一つを選択して基準電圧を決定する。直列抵抗ストリ
ング20は、基準電圧入力端子AVREF 21、AVSS2
2間に入力する基準電圧をタップ・セレクタ3より選択
された部位で抵抗分割し、様々な基準電圧を発生するも
のである。SAR5は8ビットのレジスタであり、後述
するように、タップ・セレクタ3での基準電圧の選択と
電圧コンパレータ4での電圧比較とを順次繰り返し行わ
せることにより、A/D変換を行っている。
る。
を出力し、タップ・セレクタ3でAVREF 21の1/2
の電圧を基準電圧として選択する。電圧コンパレータ4
はこの基準電圧とサンプル&ホールド回路2で保持した
電圧との比較を行う。この比較の結果、保持した電圧が
基準電圧よりも高い場合には、SAR5の最上位ビット
を“1”(低い場合には“0”)に決定する。
た所のビットを“0”(SAR5を“10111111
B”にする)にした所を次の基準値にとり、再び比較を
行う。この比較の結果、保持した電圧が基準電圧よりも
高い場合には、SAR5の“0”にしたビットを“1”
(低い場合には“0”)に決定する。以下、これを最下
位ビットまで合計8回変換を繰り返して、サンプル&ホ
ールド回路2で保持した電圧に逐次近似することによ
り、SAR5にA/D変換結果がラッチされる。
変換終了割込み信号12を発生して、CPUに割込み処
理を要求するとともに、ADCR6にSAR5の内容を
格納する。
Uは割込みプログラムに従って内部バス11を介して読
出し信号15をADCR6へ送出して、ADCR6に格
納された内容を読み出す。よって、通常動作時には、読
出し信号15の発生タイミングは、変換終了割込み信号
12発生から、次の変換終了割込み信号12までの間に
発生する。しかしながら、一般的にCPUではA/D変
換回路だけでなく他の複数の周辺回路からの割込みを受
付けて優先順位に従って割込み処理を行うものである。
よって、他の割込み処理により予想以上にCPUが占有
されている場合には、後述する図8に示すように、CP
Uからの読出し信号12の発生が遅れる場合がある。
了割込み信号12が出力される毎に、制御回路23がチ
ャネル選択信号13を入力セレクタ1に供給することに
より、チャネル0からチャネル7までの各チャネルを順
次切り替えてA/D変換している。
照して説明する。
換、変換終了割込み信号、ADCR6のA/D変換結果
のラッチ、CPUによる読出し信号の出力タイミング、
CPUのA/D変換結果のリード、CPUのチャネル番
号のカウント動作状態を示している。
制御回路23は変換終了割込み信号12を出力する。と
同時に、制御回路23はADCR6に直前の変換結果を
格納し、チャネル選択信号13を次のチャネルを設定す
るように入力セレクタ1に供給する。その後、ADCR
6が直前のチャネルの変換結果を保持している間に、C
PUはA/D変換回路がどのチャネルのA/D変換を実
行しているかを管理するためにプログラムによりチャネ
ル番号をカウントする。
のカウントを行なうプログラムの一例としてフローチャ
ートを示す。この例では、各チャネルのA/D変換結果
を指定されたメモリ空間に格納していくプログラムを示
している。
か否かを判断する(ステップS1)。もし等しければ
(ステップS1のYES)、チャネルカウンタの値を0
にする(ステップS2)。等しくない場合は(ステップ
S1のNO)、チャネルカウンタをインクリメントする
(ステップS3)。引き続いて、ADCRのリードを行
い(ステップS4)、リード値をチャネルカウンタの設
定したメモリに退避する(ステップS5)。
変換回路は、A/D変換終了時に必ず割込み発生、チャ
ネルの更新、ADCRの更新を行っている。このため、
A/D変換を一回行う間にCPU処理や割込み禁止状態
が終了しない等の原因で、図8に示すように、CPUに
よる読出しが遅れたときに、CPUのチャネルカウント
値とCPUに取込むA/D変換結果のチャネルとが一致
しないことがある。この結果、CPUでは、指定したチ
ャネルとは別のチャネルの変換値を読み込むため、次の
処理段階で正常な動作が行われないという問題点を有す
る。ここで「遅れ」とは、変換終了割込み信号が発生し
た時点で直前の変換終了割込み信号に対するCPUの読
出しが完了していない場合を指す。
理時間や割込み禁止状態時間を短絡する工夫をしなけれ
ばならず、ソフト開発が困難であるという問題も有して
いる。
D変換結果の読出しが遅れた場合でも正しいA/D変換
結果を得ることができるA/D変換回路を提供すること
にある。
回路は、複数のアナログ入力信号の一つを順次選択し、
選択されたアナログ信号を出力する選択手段と、選択さ
れたアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変
換手段と、A/D変換手段の変換終了タイミングで発生
する変換終了割込み信号に応答してディジタル信号を一
時的に保持すると共に通常では前回選択されていたアナ
ログ信号に対するA/D変換手段による前回の変換終了
タイミングで発生する信号の発生時点から今回選択され
たアナログ信号に対するA/D変換手段による今回の変
換終了タイミングで発生する信号の発生時点までの間に
発生する読出し信号に応答してその保持した内容が読み
出されるA/D変換結果レジスタと、を有する。
生する信号に応答してアクティブとなり、読出し信号に
応答してインアクティブとなる遅れ検出信号を出力する
検出手段であって、今回選択されたアナログ信号をA/
D変換手段によってディジタル信号に変換終了したとき
の変換終了タイミングで発生する信号が発生するまで
に、前回選択されていたアナログ信号に対応するディジ
タル信号をA/D変換結果レジスタから読み出すために
入力されるべき読出し信号が入力せずにその読出し信号
が遅れたことを検出すると、今回の変換終了タイミング
でもアクティブな遅れ検出信号を出力する検出手段と、
遅れ検出信号がアクティブの状態においては、変換終了
割込み信号を発生せずにA/D変換結果レジスタの内容
を更新せず、以前に保持していた内容を継続して保持さ
せる手段と、を有することを特徴とするA/D変換回路
が得られる。
期してカウント動作を行い、所定数カウントすると変換
終了タイミングで発生する信号としてオーバーフロー信
号を出力するクロックカウンタを有しても良い。この場
合、上記検出手段はオーバーフロー信号と読出し信号と
によってA/D変換結果レジスタからの読み出しが遅れ
たか否かを検出する。
号がアクティブの状態のときは、選択手段によるアナロ
グ入力信号の切り換えを行わず、遅れ検出信号がインア
クティブの状態のときは、変換終了割込み信号の発生と
同時タイミングで選択手段によるアナログ入力信号の切
り換えを行う手段と、遅れ検出信号がアクティブの状態
のときは、A/D変換手段に対して継続的に今回選択さ
れたアナログ信号の変換を実行させ、遅れ検出信号がイ
ンアクティブの状態のときは、A/D変換手段に対して
次回選択されるアナログ信号の変換を実行させる手段
と、を備えても良い。
信号がアクティブの状態の時にオーバーフロー信号の回
数を計測し、この回数が予め設定された数になったとき
にエラー発生割込み信号を発生する手段を有しても良
い。
て説明する。
一実施例によるA/D変換回路は、遅れ検出回路9が付
加され、制御回路およびクロックカウンタの動作が後述
するように相違している点を除いて、図6に示されるも
のと同様の構成を有する。したがって、制御回路におよ
びクロックカウンタにそれぞれ参照符号7および8を付
し、図6に示される構成要素と同様の機能を有するもの
には同一の参照符号を付し、それらについては説明を簡
単にするためにその説明は省略する。
してカウント動作を行い、所定数カウントするとオーバ
ーフロー信号16を出力する。
6とCPUによる読出し信号15とによってADCR6
からの読み出しが遅れたか否かを検出する。すなわち、
遅れ検出回路9は、選択されたアナログ信号をA/D変
換手段によってディジタル信号に変換終了するまでに、
直前に選択されていたアナログ信号に対応するディジタ
ル信号がADCR6から読み出されるのが遅れたことを
検出すると、遅れ検出信号17を出力する。換言すれ
ば、遅れ検出回路9は、A/D変換終了までにCPUに
よる読出しが実行されているか否かを検出する回路であ
る。したがって、遅れ検出回路9は、CPUによる読出
しが実行されるまで、遅れ検出信号17をアクティブに
する。
ィブの状態においては、ADCR6の値を保持し更新を
禁止する。また、アナログ入力信号の切り換えタイミン
グについては、通常時は、変換終了割込み信号12の発
生と同時タイミングでチャネル選択信号13を更新し、
入力セレクタ1によりアナログ入力信号の切り換えを行
っているが、「遅れ」が生じた場合は、制御回路7は、
遅れ検出信号17に応答して、入力セレクタ1によるア
ナログ入力信号の切り換えを禁止し、A/D変換手段に
対して継続的に変換を実行させる。換言すれば、遅れ検
出信号17がアクティブになっている時、制御回路7
は、チャネル選択信号13をそのまま保持し、チャネル
更新を禁止するので、同じチャネルに対して再度変換を
行うことになる。さらに、制御回路7は、選択されたア
ナログ信号がA/D変換手段によってディジタル信号に
変換終了した時点で変換終了割込み信号12を発生する
が、遅れ検出信号17に応答して、変換終了割込み信号
12の発生を禁止する。すなわち、遅れ検出信号17が
アクティブの状態においては、制御回路7は変換終了割
込み信号12を発生しない。
て本実施例のA/D変換回路の動作について説明する。
よるオーバーフロー信号16の立下がりを検出すると、
遅れ検出信号17を立上げる。また、CPUによる読出
し信号15の立下がりを検出すると、遅れ検出信号17
を立上げる。尚、周知のように、クロック信号25はタ
イミングを計る信号である。このクロック信号25に同
期して、クロックカウンタ8がA/D変換を行なうイン
ターバルを計っている。そして、クロックカウンタ8
は、A/D変換を始めるタイミングごとにオーバーフロ
ー信号16をアクティブにする。
16と同期したタイミングで変換終了割込み信号12を
アクティブにするとともにチャネル選択信号13を更新
する。しかし、遅れ検出信号17がアクティブになって
いる間、制御回路7はチャネル選択信号13の更新を禁
止するとともに、変換終了割込み信号12を発生しな
い。変換終了割込み信号12が発生しないので、ADC
R6の内容は更新せず、直前の変換結果を継続して保持
している。
ることにより、CPUによるADCR6の読出しがA/
D変換終了より遅れても次の読出しがあるまでADCR
6には直前の変換結果が保持される。したがって、CP
Uのチャネルカウント値とCPUに取込む変換値のデー
タのチャネル番号とは一致している。
A/D変換内に行なわれた場合の動作は従来例と同様で
ある。
換回路は、CPUの読出し遅れを検出する遅れ検出回路
9を備え、チャネル更新、変換終了割込み発生、および
ADCR6の更新を禁止することにより、CPUによる
読出しが遅れてもチャネル番号とCPUのチャネルカウ
ント値とを常に一致させるので、必ず目的とするチャネ
ルの変換値を得ることができる。
他の実施例によるA/D変換回路は、カウンタ10を有
する点を除いて、図1に示されるものと同様の構成を有
する。したがって、図1に示される構成要素と同様の機
能を有するものには同一の参照符号を付し、それらにつ
いては説明を簡単にするためにその説明は省略する。
が行なわれなかったことを検出するためのものである。
詳細に述べると、カウンタ10は、遅れ検出信号17の
発生時にクロックカウンタ8のオーバーフロー信号16
を予め設定された回数だけカウントする。一定回数のオ
ーバーフロー信号16をカウントしたら、カウンタ10
はエラー発生割込み信号18を発生する。
変換回路の動作について説明する。本実施例のA/D変
換回路は、CPUによる読出しがA/D変換中に実行さ
れたときは、従来例と同様の動作を行なう。
場合の動作について説明する。図11に示した実施例と
同様に、遅れ検出回路9がCPUによる読出しの遅れを
検出すると、制御回路7が変換終了割込み信号12の発
生とチャネル選択信号13の更新とADCR6の更新と
を禁止する。
御回路7とカウンタ10とに出力する。カウンタ10
は、遅れ検出信号17がアクティブになっている期間中
に限り、クロックカウンタ8から出力されるオーバーフ
ロー信号16の発生回数をカウントする。オーバーフロ
ー信号16は、A/D変換開始のタイミングで発生する
ので、遅れ検出信号17の発生中にこの信号の発生回数
をカウントすることにより、ADCR6の更新禁止回数
をカウントできる。カウンタ10は、オーバーフロー信
号16の発生回数が設定された回数に達すると、エラー
発生割込み信号18をアクティブにする。このエラー発
生割込み信号18により、ADCR6に保持されている
A/D変換結果が一定時間よりも前のA/D変換結果で
あることをCPUに知らせる。
18に対応した割込み処理プログラムを実行すること
で、次の処理段階で誤動作が行なわれないように、A/
D変換回路の各部をオールクリアする等の対処すること
ができる。
Uによるデータの読出し遅れが一定時間内に解消されな
かった場合のタイムチャートを示す。図4に示すよう
に、一定時間内にCPUによる読出し遅れが解消されな
かったとき、カウンタ10がエラー発生割込み信号18
を発生する。この例では、CPUが強制的にA/D変換
回路の各部をリセットし、再びチャネル0から従来の正
常時のタイミングに従ってA/D変換を行なう。
タの読出し遅れが一定時間内に解消された場合の動作に
ついて説明する。
してカウンタ10がオーバーフロー信号16の発生回数
をカウントしたときに、このカウント値が設定された回
数に満たないうちにCPUによる読出し信号15が発生
したとする。このとき、遅れ検出回路9が遅れ検出信号
17をインアクティブにしてカウンタ10をクリアす
る。遅れ検出信号17をインアクティブにしたことによ
り、制御回路7が次のA/D変換終了のタイミングで変
換終了割込み信号12を発生し、チャネル選択信号13
の更新とADCR6の更新とが行なわれる。以下、再び
A/D変換を繰り返す。
換回路は、図1に示した実施例で有する機能の他に、C
PUの読出しが一定時間行なわれなかった場合に、AD
CR6に保持されているA/D変換結果が一定時間以前
のA/D変換結果であることを知らせ、プログラムによ
りそれに対応する処理を行なわせることが可能である。
ル化の分解能、ADCR数、A/D変換方法(逐次比較
型変換方式、積分型変換方式、二重積分型変換方式、並
列比較型変換方式等)に拘らず有効であることは言うま
でもない。
CPUによる読出しが遅れても、必ずCPUのチャネル
カウント値とCPUに取込むA/D変換値のチャネル番
号とが一致するので、指定したA/D変換結果を得るこ
とができる。従って、データ処理プロググラム実行時の
誤動作を防止することができるので、装置の信頼性を向
上させることができる。更に、CPU処理時間、割込み
禁止時間の制限がないので、ソフト開発が容易になると
いう効果がある。
古いデータであると応答性の良い処理ができなくなる
が、本発明では、CPUによる読出しが大幅に遅れた場
合にエラー発生割込みを発生させることにより、A/D
変換回路の初期化、再設定を行なうことが可能となっ
た。このエラー発生割込み処理を追加することによっ
て、より一層信頼性を向上させることができる。
示すブロック図である。
ータの読出しが遅れた場合の動作を示すタイムチャート
である。
示すブロック図である。
ータの読出し遅れが一定時間内に解消されなかった場合
の動作を示すタイムチャートである。
ータの読出し遅れが一定時間内に解消された場合の動作
を示すタイムチャートである。
る。
イムチャートである。
遅れ発生時の動作を示すタイムチャートである。
ドとチャネル番号のカウントを行なうプログラムの一例
を示すフローチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数のアナログ入力信号の一つを順次選
択し、選択されたアナログ信号を出力する選択手段と、
前記選択されたアナログ信号をディジタル信号に変換す
るA/D変換手段と、前記A/D変換手段の変換終了タ
イミングで発生する変換終了割込み信号に応答して前記
ディジタル信号を一時的に保持すると共に通常では前回
選択されていたアナログ信号に対する前記A/D変換手
段による前回の変換終了タイミングで発生する信号の発
生時点から今回選択されたアナログ信号に対する前記A
/D変換手段による今回の変換終了タイミングで発生す
る信号の発生時点までの間に発生する読出し信号に応答
して該保持した内容が読み出されるA/D変換結果レジ
スタと、を有するA/D変換回路において、前記変換終了タイミングで発生する信号に応答してアク
ティブとなり、前記読出し信号に応答してインアクティ
ブとなる遅れ検出信号を出力する検出手段であって、 前
記今回選択されたアナログ信号を前記A/D変換手段に
よってディジタル信号に変換終了したときの変換終了タ
イミングで発生する信号が発生するまでに、前記前回選
択されていたアナログ信号に対応するディジタル信号を
前記A/D変換結果レジスタから読み出すために入力さ
れるべき前記読出し信号が入力せずに該読出し信号が遅
れたことを検出すると、前記今回の変換終了タイミング
でもアクティブな遅れ検出信号を出力する検出手段と、 前記遅れ検出信号がアクティブの状態においては、前記
変換終了割込み信号を発生せずに前記A/D変換結果レ
ジスタの内容を更新せず、以前に保持していた内容を継
続して保持させる手段と、 を有することを特徴とするA/D変換回路。 - 【請求項2】 クロック信号に同期してカウント動作を
行い、所定数カウントすると前記変換終了タイミングで
発生する信号としてオーバーフロー信号を出力するクロ
ックカウンタを有し、前記検出手段は前記オーバーフロ
ー信号と前記読出し信号とによって前記A/D変換結果
レジスタからの読み出しが遅れたか否かを検出すること
を特徴とする請求項1に記載のA/D変換回路。 - 【請求項3】 前記遅れ検出信号がアクティブの状態の
ときは、前記選択手段によるアナログ入力信号の切り換
えを行わず、前記遅れ検出信号がインアクテ ィブの状態
のときは、前記変換終了割込み信号の発生と同時タイミ
ングで前記選択手段によるアナログ入力信号の切り換え
を行う手段と、 前記遅れ検出信号がアクティブの状態のときは、前記A
/D変換手段に対して継続的に前記今回選択されたアナ
ログ信号の変換を実行させ、前記遅れ検出信号がインア
クティブの状態のときは、前記A/D変換手段に対して
次回選択されるアナログ信号の変換を実行させる手段
と、 を備えたことを特徴とする請求項1または2記載のA/
D変換回路。 - 【請求項4】 前記遅れ検出信号がアクティブの状態の
時に前記オーバーフロー信号の回数を計測し、該回数が
予め設定された数になったときにエラー発生割込み信号
を発生する手段を有する請求項2に記載のA/D変換回
路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1655892A JP2865117B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | A/d変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1655892A JP2865117B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | A/d変換回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05218866A JPH05218866A (ja) | 1993-08-27 |
JP2865117B2 true JP2865117B2 (ja) | 1999-03-08 |
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ID=11919613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1655892A Expired - Fee Related JP2865117B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | A/d変換回路 |
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1992
- 1992-01-31 JP JP1655892A patent/JP2865117B2/ja not_active Expired - Fee Related
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