JP3778774B2 - データ処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイコン等の半導体デバイスでありデータ処理の際に用いるフラッシュメモリを内蔵したデータ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、OA機器や産業機器などに内蔵あるいは外付けして使用されるコンピュータシステムにおける情報処理の分野では、例えばそれらの機器とコンピュータとの間で読み書きされるデータに対して、利用目的に応じたデータ処理が行われており、そのデータ処理のためのデータ処理装置が広く使用されている。
【0003】
このようなデータ処理装置は、近年ではマイコン(マイクロコンピュータ)やマイクロコントローラ等の半導体デバイスの形態で使用され、通常、データ処理の際のデータ格納用等に用いられるフラッシュメモリが内蔵されている。
【0004】
以上のような従来のデータ処理装置において、そのデバイス内に内蔵されたフラッシュメモリについて、以下に説明する。
図2はデータ処理装置に内蔵されたフラッシュメモリとしてNOR型フラッシュメモリセルの構造を示す模式図である。このフラッシュメモリセルにおいて、書き込み時には、図2(a)に示すように、メモリセルのゲート(図ではGと表記)に高電位HV1を印加し、ドレイン(図ではDと表記)に高電位HV0(HV0≠HV1の関係がある)を印加するとともに、ソース(図ではSと表記)を接地して、電子がドレインからソースに移動する際に、その一部がフローティングゲート(図ではFGと表記)に移ることによって、書き込みが行われる。
【0005】
また、消去時には、図2(c)に示すように、メモリセルのゲートは接地しソースに高電位HV2(但し、書き込み時の高電位HV1よりは充分低いレベルであり、HV1≫HV2の関係がある)を印加するとともに、ドレインはオープン状態にして、フローティングゲートから電子を抜くことによって、消去が行われる。
【0006】
一方、通常リード時には、図2(b)に示すように、メモリセルのゲートに高電位HV2(但し、書き込み時の高電位HV1よりは充分低いレベルであり、HV1≫HV2の関係がある)を印加するとともに、ソースを接地した状態で、ドレインの電位がHigh(H)レベルかLow(L)レベルかを認識することによって、その状態に応じたデータが読み出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来のNOR型フラッシュメモリ構成を有するデータ処理装置では、そのフラッシュメモリ構成において、通常リード時にドレインがプリチャージなどで高電位であった場合、ゲートの高電位が書き込み時よりは充分レベルは低いとはいえ高電位なため、書き込みと同じ状態となって電子がフローティングゲートに少しづつ入り、記憶情報が変化していく現象、いわゆる、一般的にゲートディスターブと呼ばれている現象が発生し、データ処理における信頼性が低下するという問題点を有していた。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ゲートディスターブ現象の発生を抑えることができ、内蔵フラッシュメモリを用いたデータ処理における信頼性を向上することができるデータ処理装置を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明のデータ処理装置は、SRAMスタートアドレス記憶手段により指定された番地からSRAMサイズ記憶手段により指定された範囲に対応するSRAMの記憶領域に、フラッシュメモリに格納されたプログラムのループ処理部分を保持することにより、そのループ処理の2回目からはSRAMのみからリードするため、プログラムがループした場合には、フラッシュメモリへのアクセスが行われなくなり、フラッシュメモリに対する通常リードの機会が減少してゲートディスターブ現象が起こりにくくなり、フラッシュメモリは長期間安定したデータを保持することを特徴とする。
【0010】
以上により、ゲートディスターブ現象の発生を抑えることができ、内蔵フラッシュメモリを用いたデータ処理における信頼性を向上することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載のデータ処理装置は、 CPUによるデータ処理の際に用いるフラッシュメモリを内蔵したデータ処理装置において、前記CPUによるデータ処理の際に各部の動作を制御するコントローラと、前記フラッシュメモリとともに装置に内蔵されたSRAMと、前記SRAMのアドレス情報源を撰択するセレクタと、前記CPUからは実行アドレスおよびリードかライトかを示すR/W信号と前記コントローラからはリード開始およびライト開始を示す各信号とに基づいて、前記フラッシュメモリへのチップセレクト信号、前記SRAMへのチップセレクト信号およびR/W信号、前記セレクタによる前記アドレス情報源の撰択を制御する制御信号を発生するチップセレクト−R/W発生手段と、前記SRAMにおける使用可能な領域のスタートアドレスを記憶しているSRAMスタートアドレス記憶手段と、前記SRAMにおける使用可能領域の容量サイズを記憶しているSRAMサイズ記憶手段と、前記CPUからの実行アドレスをモニタして前記データ処理における分岐処理を検出し、その分岐方向に応じて正方向分岐信号および負方向分岐信号を出力する分岐検出手段と、前記分岐検出手段からの負方向分岐信号のタイミングで前記SRAMにおける使用可能領域のアドレスを保持記憶するSRAMアドレス記憶手段と、前記分岐検出手段からの負方向分岐信号のタイミングで前記CPUからの実行アドレスを保持記憶するEND実行アドレス記憶手段と、前記コントローラから出力されるスタート実行アドレス記憶指示信号のタイミングで前記CPUからの実行アドレスを保持記憶するSTART実行アドレス記憶手段と、前記SRAMスタートアドレス記憶手段と前記SRAMアドレス記憶手段と前記コントローラからの各信号に基づいて、前記SRAMにおける使用可能領域のアドレスを発生するSRAMアドレス発生手段とを備え、前記チップセレクト−R/W発生手段を、前記分岐検出手段からの正方向分岐信号および負方向分岐信号のタイミングで前記コントローラから出力されたリード開始およびライト開始信号に基づいて、前記SRAMスタートアドレス記憶手段により指定された番地からSRAMサイズ記憶手段により指定された範囲に対応するSRAMの記憶領域に、前記フラッシュメモリに格納されたプログラムの分岐によるループ処理部分を保持するように、前記フラッシュメモリへのチップセレクト信号、前記SRAMへのチップセレクト信号およびR/W信号、前記セレクタによる前記アドレス情報源の撰択を制御する制御信号を出力するよう構成する。
【0012】
この構成によると、SRAMスタートアドレス記憶手段により指定された番地からSRAMサイズ記憶手段により指定された範囲に対応するSRAMの記憶領域に、フラッシュメモリに格納されたプログラムのループ処理部分を保持することにより、そのループ処理の2回目からはSRAMのみからリードするため、プログラムがループした場合には、フラッシュメモリへのアクセスが行われなくなり、フラッシュメモリに対する通常リードの機会が減少してゲートディスターブ現象が起こりにくくなり、フラッシュメモリは長期間安定したデータを保持する。
【0013】
以下、本発明の実施の形態を示すデータ処理装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。このデータ処理装置はフラッシュメモリ内蔵型のデータ処理装置とする。
【0014】
図1は本実施の形態のデータ処理装置の構成を示すブロック図である。図1において、1はCPU、2はFlashメモリ、3はFlashメモリ2にFlash−チップセレクト信号(Flash−CS信号)17を供給するとともにSRAM4にSRAM−R/W信号19を供給し、さらにセレクタ(SEL)5をセレクタ制御信号20により制御するチップセレクト−R/W(CS−R/W)発生装置、4はSRAM、5はSRAM4に対してアクセスする際のアドレス情報源を切り換えて選択するセレクタ、6はSRAM4用のアドレスを発生するアドレス情報源であるSRAMアドレス発生装置、7はSRAM4における使用可能領域の先頭アドレスを記憶しておくSRAMスタートアドレス記憶装置、8はSRAM4における使用可能領域のサイズ(容量)を記憶しておくSRAMサイズ記憶装置、9は分岐検出装置12の出力信号である負方向分岐信号27によりSRAMアドレス発生装置6のアドレスを記憶するSRAMアドレス記憶装置、10は分岐検出装置12の出力信号である負方向分岐信号27によりCPU1の実行アドレスを記憶するEND実行アドレス記憶装置、11はコントローラ13の出力信号であるスタート実行アドレス記憶指示信号29によりCPU1の実行アドレスを記憶するSTART実行アドレス記憶装置、12は分岐処理のアドレスを検出する分岐検出装置、13はチップセレクト−R/W発生装置3とSRAMアドレス発生装置6とSTART実行アドレス記憶装置11を制御するコントローラである。
【0015】
また、14はアドレスバス、15はデータバス、16はCPU1からのリードライトを示すCPU_RW信号、17はFlashメモリ2へのチップセレクト信号(Flash_CS信号)、18はSRAM4へのチップセレクト信号(SRAM_CS信号)、19はSRAM4へのリードライトを示すSRAM_RW信号、20はセレクタ5のセレクタ制御信号、21はSRAM用アドレス信号、22はSRAMアドレス記憶装置9が出力するアドレス信号、23はEND実行アドレス記憶装置10が出力するアドレス信号、24はSTART実行アドレス記憶装置11が出力するアドレス信号、25はSRAMスタートアドレス記憶装置7が出力するアドレス信号、26はSRAMサイズ記憶装置8が出力するサイズ信号、27は分岐検出装置12が出力する負方向分岐信号、28は分岐検出装置12が出力する正方向分岐信号、29はコントローラ13が出力するSTART実行アドレス記憶指示信号、30はコントローラ13が出力するリード開始信号、31はコントローラ13が出力するライト開始信号、32はコントローラ13が出力するオフセットアドレス信号である。
【0016】
以上のように構成されたフラッシュメモリ内蔵型のデータ処理装置について、その動作を以下に説明する。
まず、CPU1からFlashメモリ2にアクセスがあったとき、コントローラ13は、アドレスバス14上の実行アドレスが、START実行アドレス記憶装置11からのアドレス信号24とEND実行アドレス記憶装置10からのアドレス信号23との間に入っていなかった場合には、ライト開始信号31を発生して、START実行アドレス記憶装置11にその時のアドレスバス14上の実行アドレスを記憶させる。
【0017】
以降、コントローラ13は、分岐検出装置12がアドレスバス14上からそのアドレスの進行状態により分岐処理を検出して負方向分岐信号27を発生するまで、アドレスバス14上の実行アドレスがSTART実行アドレス信号24からSRAMサイズ記憶装置8のサイズ値の範囲内かをモニタし、範囲内ならそのオフセット値をそのまま出力し、範囲を越えた場合でそれが分岐命令による場合(正方向分岐信号28を発生した場合)は、ライト開始信号31を発生し、START実行アドレス記憶装置11にその時のアドレスバス14上の実行アドレスを記憶させ、範囲を越えた場合でそれが分岐命令によらない場合、SRAMサイズ記憶装置8の出力値を減算した分のオフセット値を出力する。
【0018】
コントローラ13は、分岐検出装置12が負方向分岐信号27を発生すると、アドレスバス14上の実行アドレスが、START実行アドレス記憶装置11からのアドレス信号24とEND実行アドレス記憶装置10からのアドレス信号23との間に入っているかを確認し、入っている場合には、リード開始信号30を発生する。それ以降、再びライト開始信号31を発生するまで、アドレスバス14上の実行アドレスが、START実行アドレス記憶装置11の値とEND実行アドレス記憶装置10の値との間かをモニタして、それらの間にある場合には、END実行アドレス記憶装置10の値からのオフセット値を出力する。
【0019】
分岐処理において負方向分岐が発生した場合には、SRAMアドレス記憶装置9は、その時のSRAMアドレス発生装置6からのSRAM用アドレス信号21を記憶し、END実行アドレス記憶装置10は、その時のアドレスバス14上の実行アドレスを記憶する。
【0020】
SRAMアドレス発生装置6は、ライト開始信号31が発生すると、SRAMスタートアドレス記憶装置7からのアドレス信号25を入力して、SRAM用アドレス信号21としてセレクタ5に出力し、以降、オフセットアドレス信号32の値をSRAMスタートアドレス記憶装置7からのアドレス信号25に加算して、SRAM用アドレス信号21としてセレクタ5に出力し、リード開始信号30が発生すると、SRAMアドレス記憶装置9からのアドレス信号22を入力して、SRAM用アドレス信号21としてセレクタ5に出力し、以降、オフセットアドレス信号32の値をSRAMアドレス記憶装置9の出力値に減算してセレクタ5に出力する。
【0021】
チップセレクト−R/W発生装置3は、アドレスバス14上からその実行アドレスがSRAM4に対するアドレス領域と判定した場合、セレクタ制御信号20によりセレクタ5にアドレスバス14上の実行アドレスを撰択させ、SRAM4に対してSRAM_CS信号18を発生し、CPU_RW信号16をそのままSRAM_RW信号19として出力する。
【0022】
一方、アドレスバス14上からその実行アドレスがFlashメモリ2に対するアドレス領域と判定した場合、セレクタ制御信号20によりセレクタ5にSRAM用アドレス21を撰択させ、さらにコントローラ13から最近ライト開始信号31が発生していたら、Flash_CS信号17とSRAM_CS信号18を発生して、SRAM_RW信号19をライト状態にし、コントローラ13から最近リード開始信号30が発生していたら、Flash_CS信号17はネゲートしてSRAM_CS信号18のみ発生にして、SRAM_RW信号19をリード状態にする。
【0023】
以上のように本実施の形態によれば、SRAMスタートアドレス記憶装置7により指定された番地からSRAMサイズ記憶装置8により指定された範囲に対応するSRAM4の記憶領域に、フラッシュメモリ2に格納されたプログラムのループ処理部分を保持することにより、そのループ処理の2回目からはSRAM4のみからリードするため、プログラムがループした場合には、フラッシュメモリ2へのアクセスが行われなくなり、図2(b)のようなフラッシュメモリ2に対する通常リードの機会が減少してゲートディスターブ現象が起こりにくくなり、フラッシュメモリ2は長期間安定したデータを保持することができる。
【0024】
その結果、ゲートディスターブ現象の発生を抑えることができ、内蔵フラッシュメモリを用いたデータ処理における信頼性を向上することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、SRAMスタートアドレス記憶手段により指定された番地からSRAMサイズ記憶手段により指定された範囲に対応するSRAMの記憶領域に、フラッシュメモリに格納されたプログラムのループ処理部分を保持することにより、そのループ処理の2回目からはSRAMのみからリードするため、プログラムがループした場合には、フラッシュメモリへのアクセスが行われなくなり、フラッシュメモリに対する通常リードの機会が減少してゲートディスターブ現象が起こりにくくなり、フラッシュメモリは長期間安定したデータを保持することができる。
【0026】
そのため、ゲートディスターブ現象の発生を抑えることができ、内蔵フラッシュメモリを用いたデータ処理における信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のデータ処理装置の構成を示すブロック図
【図2】従来のデータ処理装置における内蔵フラッシュメモリの構造を示す模式図
【符号の説明】
1 CPU
2 フラッシュメモリ(Flashメモリ)
3 チップセレクト−R/W発生装置(CS−R/W発生装置)
4 SRAM
5 セレクタ(SEL)
6 SRAMアドレス発生装置
7 SRAMスタートアドレス記憶装置
8 SRAMサイズ記憶装置
9 SRAMアドレス記憶装置
10 END実行アドレス記憶装置
11 START実行アドレス記憶装置
12 分岐検出装置
13 コントローラ
14 アドレスバス
15 データバス
16 CPU_RW信号
17 Flash_CS信号
18 SRAM_CS信号
19 SRAM_RW信号
20 セレクタ制御信号
21 SRAM用アドレス信号
22、23、24、25 アドレス信号
26 サイズ信号
27 負方向分岐信号
28 正方向分岐信号
29 START実行アドレス記憶指示信号
30 リード開始信号
31 ライト開始信号
32 オフセットアドレス信号
Claims (1)
- CPUによるデータ処理の際に用いるフラッシュメモリを内蔵したデータ処理装置において、前記CPUによるデータ処理の際に各部の動作を制御するコントローラと、前記フラッシュメモリとともに装置に内蔵されたSRAMと、前記SRAMのアドレス情報源を撰択するセレクタと、前記CPUからは実行アドレスおよびリードかライトかを示すR/W信号と前記コントローラからはリード開始およびライト開始を示す各信号とに基づいて、前記フラッシュメモリへのチップセレクト信号、前記SRAMへのチップセレクト信号およびR/W信号、前記セレクタによる前記アドレス情報源の撰択を制御する制御信号を発生するチップセレクト−R/W発生手段と、前記SRAMにおける使用可能な領域のスタートアドレスを記憶しているSRAMスタートアドレス記憶手段と、前記SRAMにおける使用可能領域の容量サイズを記憶しているSRAMサイズ記憶手段と、前記CPUからの実行アドレスをモニタして前記データ処理における分岐処理を検出し、その分岐方向に応じて正方向分岐信号および負方向分岐信号を出力する分岐検出手段と、前記分岐検出手段からの負方向分岐信号のタイミングで前記SRAMにおける使用可能領域のアドレスを保持記憶するSRAMアドレス記憶手段と、前記分岐検出手段からの負方向分岐信号のタイミングで前記CPUからの実行アドレスを保持記憶するEND実行アドレス記憶手段と、前記コントローラから出力されるスタート実行アドレス記憶指示信号のタイミングで前記CPUからの実行アドレスを保持記憶するSTART実行アドレス記憶手段と、前記SRAMスタートアドレス記憶手段と前記SRAMアドレス記憶手段と前記コントローラからの各信号に基づいて、前記SRAMにおける使用可能領域のアドレスを発生するSRAMアドレス発生手段とを備え、前記チップセレクト−R/W発生手段を、前記分岐検出手段からの正方向分岐信号および負方向分岐信号のタイミングで前記コントローラから出力されたリード開始およびライト開始信号に基づいて、前記SRAMスタートアドレス記憶手段により指定された番地からSRAMサイズ記憶手段により指定された範囲に対応するSRAMの記憶領域に、前記フラッシュメモリに格納されたプログラムの分岐によるループ処理部分を保持するように、前記フラッシュメモリへのチップセレクト信号、前記SRAMへのチップセレクト信号およびR/W信号、前記セレクタによる前記アドレス情報源の撰択を制御する制御信号を出力するよう構成したデータ処理装置。
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