JP4715760B2 - マイクロコンピュータ及び制御システム - Google Patents

Description

本発明は、周期的に電圧監視動作を行なう機能を備えてなるマイクロコンピュータ、及びそのマイクロコンピュータを備えて構成される制御システムに関する。

図９は、Ａ／Ｄ変換回路を備えるマイクロコンピュータの一構成例を示すものである。ＣＰＵ１に対しては、発振回路２によって発振出力されるクロック信号が、発振停止回路３を介して供給されている。発振回路２は、例えば、基準クロック信号の周期を、複数の論理反転回路をリング状に接続して構成されるリングオシレータが発振出力する高速クロック信号によりカウントし、そのデータに基づきデジタル的なＰＬＬ（Phase Locked Loop）動作を行ない逓倍したクロック信号を出力する、所謂デジタルＰＬＬ回路で構成されている（例えば、特開２００６−１２１１７８号公報参照）。
また、ＣＰＵ１は、発振制御回路４を介して発振回路２の発振動作を停止させ、低消費電力モード（スリープモード）に移行可能となっている。尚、発振停止回路３は、発振回路２が出力するクロック信号を阻止するゲートロジックである。発振停止回路３を経由したクロック信号は、分周器５を介してＡ／Ｄ変換回路部６に供給されている。

Ａ／Ｄ変換回路部６は、Ａ／Ｄ端子を介してＡ／Ｄアナログ回路７に与えられる電圧についてＡ／Ｄ変換制御を行うＡ／Ｄアナログ制御部８，各種レジスタ９〜１３並びにＡＮＤゲート１４などで構成されている。例えば、逐次比較型の場合、Ａ／Ｄアナログ回路７は、Ａ／Ｄアナログ制御部８より供給される比較用基準電圧（ＶREF／２，ＶREF／４，ＶREF／８，・・・）とアナログ入力電圧とを、コンパレータで比較する部分を中心に構成されている。そして、上記比較結果が変換データとなる。

検出電圧設定レジスタ９は、Ａ／Ｄアナログ制御部８がＡ／Ｄ変換する電圧について、検出を行なう所定の電圧データをＣＰＵ１が設定するためのレジスタであり、その設定データはＡ／Ｄアナログ制御部８に出力される。電圧検出スタートレジスタ１０は、ＣＰＵ１がデータを書き込むことで、Ａ／Ｄアナログ制御部８に対して電圧検出動作（Ａ／Ｄ変換処理）を開始させるためのレジスタである。

Ａ／Ｄアナログ制御部８は、検出電圧設定レジスタ９に設定された検出電圧データと、Ａ／Ｄ変換した電圧データとを比較して、その比較結果を電圧検出結果格納レジスタ１１に出力して格納させる機能も備えている。変換終了割込みレジスタ１２は、Ａ／Ｄ変換回路部６におけるＡ／Ｄ変換処理が終了するとデータ「１」がセットされるレジスタであり、変換終了割込み許可レジスタ１３は、ＣＰＵ１に対するＡ／Ｄ変換終了割込みの出力を許可するか否かを、ＣＰＵ１が設定するレジスタである。
そして、レジスタ１２，１３の出力データはＡＮＤゲート１４に与えられており、変換終了割込み許可レジスタ１３の設定が「１」の場合に、Ａ／Ｄ変換が終了するとＡＮＤゲート１４がＣＰＵ１に対してＡ／Ｄ変換終了割込みを出力するようになっている。そして、Ａ／Ｄ変換回路部６において、ＡＮＤゲート１４を除く各部に、分周器５を介したクロック信号が供給されている。以上がマイクロコンピュータ１５を構成している。

また、特許文献１には、電圧監視機能を備えたマイクロコンピュータとして、昇圧回路の昇圧電圧レベルを所定値に設定するため電圧判定信号を出力するリミッタ回路と、リミッタ回路のノードを監視して昇圧電圧安定化のモニタ信号を出力するモニタ回路とを備え、モニタ回路は、外部端子より供給される外部電源電圧，外部基準電圧与えられるコンパレータを用いて、リミッタ回路の動作開始後、電圧判定信号の最初のレベル変化を検出すると、以後はリミッタ回路の動作期間中に一定の論理レベルを保持するモニタ信号を出力する構成が開示されている。
特開２００１−２２９６９７号公報

そして、上記構成のマイクロコンピュータ１５が低消費電力モードとなる場合は、図１０に示すように、ＣＰＵ１が発振回路２の動作を停止させる（（ｂ）参照）。従って、低消費電力モードに移行している期間中は、Ａ／Ｄ変換回路部６による電圧監視動作を行なうことができない（（ｃ）参照）。
そのため、Ａ／Ｄ変換回路部６による電圧監視動作を周期的に継続して行なう必要があり、その監視タイミングが本来は低消費電力モードに移行している期間に係ってしまう場合は、ＣＰＵ１を含むその他の回路を動作させる必要がなくとも、低消費電力モードを一旦解除してクロック信号を供給し、マイコン１５全体を動作させてＡ／Ｄ変換回路部６を機能させる必要があった。従って、マイコン１５の低消費電力化を図るという観点では、効率が良いとは言えなかった。

また、特許文献１に開示されている技術は、マイコンの内部回路として構成される昇圧回路の昇圧電圧をモニタする構成であるから、マイコンが低消費電力モードとなる期間があるとすれば電圧を監視する必要はなく、上記のような問題が発生することはない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電圧監視動作を周期的に行なう必要がある場合でも、消費電力の増加を効率的に抑制することができるマイクロコンピュータ、及びそのマイクロコンピュータを備えて構成される制御システムを提供することにある。

請求項１記載のマイクロコンピュータによれば、少なくともＣＰＵに供給されるメインクロック信号を発振出力するメイン発振回路とは別個に、メインクロック信号よりも低い周波数のサブクロック信号を発振出力するサブ発振回路を備える。そして、信号出力回路は、サブクロック信号に基づき周期的なタイミング信号を生成して電圧監視回路に出力することで、上記タイミング信号をトリガとして、電圧監視回路に間歇的な電圧監視動作を行なわせる。
即ち、ＣＰＵが動作する必要がない期間に低消費電力モードに移行させるため、メイン発振回路を停止させてメインクロック信号の供給を停止させても、サブ発振回路はサブクロック信号を供給し続ける。従って、低消費電力モードに移行している期間であっても、電圧監視回路は、サブクロック信号に基づいて間歇的に動作することができるので、消費電力の増加を抑制しつつ、電圧監視動作を継続することができる。

請求項２記載のマイクロコンピュータによれば、請求項１と同様に、少なくともＣＰＵに供給されるメインクロック信号を発振出力するメイン発振回路とは別個に、メインクロック信号よりも低い周波数のサブクロック信号を発振出力するサブ発振回路を備える。そして、クロック供給制御回路は、低消費電力モードに移行している期間中はＣＰＵに対するメインクロック信号の供給を阻止し、メイン発振回路は、同期間中はサブクロック信号が供給されて動作する信号出力回路が出力するタイミング信号をトリガとして所定時間だけ発振動作することで、電圧監視回路にメインクロック信号を供給する。
従って、低消費電力モードに移行している期間であっても、電圧監視回路に対してはメインクロック信号が間歇的に供給されるようになるので、消費電力の増加を抑制しつつ、周期的な電圧監視動作を継続することができる。また、電圧監視回路にはメインクロック信号が供給されるので、電圧監視動作をより高速に実行することができる。

請求項３記載のマイクロコンピュータによれば、信号出力回路を、タイミング信号の出力周期をＣＰＵが設定可能となるように構成するので、電圧監視回路が間歇的に電圧監視動作を実行する周期をＣＰＵが可変設定することができ、監視対象とする電圧の種類に応じて適切な電圧監視を行なうことができる。

請求項４記載のマイクロコンピュータによれば、電圧監視回路を、監視対象電圧と所定のしきい値電圧との比較結果を示すデータを連続する２回分保持可能に構成する。そして、判定回路は、前記２回の比較結果が一致するか否かを判定し、出力データとして、直近の比較結果と判定回路による判定結果との何れを採用するかを、ＣＰＵが選択可能とする。即ち、監視対象となる電圧によっては、ノイズなどの影響を受けてレベルが一時的に急変する場合がある。そのような場合は、２回連続して行った電圧監視の結果が一致するか否かによって監視結果を評価するのが好ましい。従って、請求項４のように構成すれば、監視対象となる電圧の状態に応じてより好ましい監視を行うことができる。

請求項５記載のマイクロコンピュータによれば、電圧監視回路の出力データを、外部に対する出力信号，低消費電力モードの解除信号、ＣＰＵに対する割込み信号の内、何れか１つ以上に反映させる。従って、マイクロコンピュータのアプリケーションに応じて電圧監視結果の出力先を適切に設定し、その監視結果を有効に利用することができる。

請求項６記載のマイクロコンピュータによれば、電圧監視回路の出力データを、少なくとも外部に対する出力信号に反映させるので、本発明のマイクロコンピュータを利用した制御システムを構成した場合に、その他の制御装置等に電圧監視結果を伝達することができる。

請求項７記載のマイクロコンピュータによれば、電圧監視回路に供給されるクロック信号と同じクロック信号が供給され、その電圧監視回路により動作が制御されて外部と通信を行う通信回路を備える。斯様に構成すれば、通信回路を、電圧監視回路が外部と通信を行う必要がある場合にだけ動作させることが可能となり、例えば、電圧監視回路による監視結果や、その監視結果に基づく制御情報などを通信データとして外部に送信することができる。

請求項８記載のマイクロコンピュータによれば、電圧監視回路は、監視対象とする電圧レベルの変化状態に応じて異なる監視結果データを通信回路に出力し、通信回路は、監視結果データが与えられると、そのデータの内容に応じた制御情報を外部に送信する。斯様に構成すれば、電圧レベルが様々な状態に変化することが想定される場合でも、電圧監視回路より与えられる監視結果データに応じて、通信回路が上記変化状態に対応した制御情報を通信データとして外部に送信することで、送信先に対応させることができる。

請求項９記載の制御システムによれば、請求項６乃至８の何れかに記載のマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータより出力される信号を受信する１つ以上の制御装置とで構成され、電圧監視回路は、各回路に動作用電源を供給するバッテリの電圧を監視対象とする。従って、バッテリの電源電圧が低下したような場合には、マイクロコンピュータがその他の制御装置にその情報を外部に伝達することで、他の制御装置は動作用電源電圧の低下に備えるための動作を実行することができる。

請求項１０記載の制御システムによれば、制御装置の１つは、バッテリの電圧レベルを維持するように制御する電圧制御装置として構成され、マイクロコンピュータよりバッテリ電圧が低下したことを示す信号が与えられると制御動作を開始する。従って、バッテリ電圧が低下した場合に、電圧制御装置にその電圧低下を極力抑制するように動作させて、その他の制御装置などが電源電圧の低下に対処するために動作する時間を確保させることができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図５を参照して説明する。尚、図９と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。本実施例のマイクロコンピュータ２１は、ＣＰＵ１に替わるＣＰＵ２２と、Ａ／Ｄ変換回路部６に替わる電圧検出回路（電圧監視回路）２３とを備えている。また、図７に示す発振回路２をメイン発振回路２として、別個にサブ発振回路２４を備えている。例えば、メイン発振回路２が出力するメインクロック信号の周波数は数１０ＭＨｚオーダーであるのに対して、サブ発振回路２４が出力するサブクロック信号の周波数は数１０ｋＨｚオーダーとなっている。そして、サブクロック信号は、電圧検出回路２３に供給されている。

電圧検出回路２３は、電圧検出スタートレジスタ１０とＡ／Ｄアナログ制御部８との間に、検出間隔カウンタ２５，検出間隔設定レジスタ２６，比較器２７などを備えている。検出間隔カウンタ２５は、サブクロック信号に基づいてカウント動作を行なうもので、そのカウントデータは比較器２７に出力されている。検出間隔設定レジスタ２６は、ＣＰＵ２２が電圧検出回路２３による電圧検出（監視）間隔を設定するためのレジスタであり、その設定データは比較器２７に出力されている。そして、比較器２７は、双方のデータが一致すると、Ａ／Ｄアナログ制御部８に対してＡ／Ｄ変換処理を実行させるためのトリガ信号（タイミング信号）を出力する。また、そのトリガ信号が出力されると、検出間隔カウンタ２５はクリアされるようになっている。

また、検出間隔カウンタ２５に対しては、分周器２８及び検出間隔カウンタクロック選択レジスタ２９が付随している。このクロック選択レジスタ２９は、レジスタ２６における設定とは別に電圧検出間隔を制御する必要がある場合に、ＣＰＵ２２が設定を行うことで検出間隔カウンタ２５におけるカウント周期を調整するものである。例えば、クロック選択レジスタ２９にデータ「２」が設定されると、分周器２８は、サブクロック信号の２周期に１回、検出間隔カウンタ２５に対してカウントマスク信号を出力する。すると、検出間隔カウンタ２５は、カウントマスク信号が与えられている期間はカウント動作を行なわないため、結果としてカウント周期はサブクロック信号周期の倍となる。

Ａ／Ｄアナログ制御部８より出力される比較結果データは、マルチプレクサ３０，並びに２度一致フィルタ（判定回路）３１に与えられている。そして、マルチプレクサ３０は、フィルタ選択レジスタ３２の設定に応じて、上記比較結果データと２度一致フィルタ３１からの出力データとの何れか一方を選択して、電圧検出割込みレジスタ３３に出力するようになっている。

Ａ／Ｄアナログ制御部８及び２度一致フィルタ３１には、サブクロック信号が供給されており、２度一致フィルタ３１は、前回Ａ／Ｄアナログ制御部８が出力した比較結果データを保持している。そして、前回と今回との比較結果が一致した場合に、出力データレベルを有意（ハイ）にする。フィルタ選択レジスタ３２は、ＣＰＵ２２が２度一致フィルタ３１の機能を利用するか否かに応じて、マルチプレクサ３０の入力選択を切り替えるために使用される。

電圧検出割込みレジスタ３３並びに電圧検出割込み許可レジスタ３４は、図７に示すレジスタ１２，１３の替わりに配置されており、前者は、マルチプレクサ３０を介して与えられる比較結果を保持してＣＰＵ２２に割り込みを発生させ、後者は、電圧検出回路２３による電圧検出割り込みを許可するか否かを設定する。そして、ＡＮＤゲート１４の出力は、図７のマイコン１５と同様に、割り込みが許可されている場合に上記割り込みを発生させる。

また、マルチプレクサ３０の出力端子は、マイコン２１の外部に存在する他の回路のＩ／Ｏ端子に接続されていると共に、ＣＰＵ２２がスリープモード（低消費電力モード）に移行している場合に、その解除を行うためのウェイクアップ信号として発振制御回路４に出力されるようになっている。
また、電圧検出回路２３の内部では、Ａ／Ｄアナログ制御部８，２度一致フィルタ３１に加えて、検出間隔カウンタ２５，分周器２８に対してもサブクロック信号が供給されており、その他のレジスタにはメインクロック信号が供給されている。そして、検出間隔カウンタ２５，分周器２８，レジスタ２６及び２９，比較器２７は、信号出力回路３５を構成している。

尚、マイコン２１は、例えば、車両に搭載され各種の電子制御を行うためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成されており、電圧検出回路２３は、図示しない車両のバッテリ電圧を監視し、その電圧が所定の閾値を下回ったことを検出するようになっている。車載バッテリ電圧の監視については、例えば、車両が駐停車中の状態になることでマイコン２１の処理負荷が低下し、スリープモードに移行した場合でもその監視動作を継続することが好ましい。

次に、本実施例の作用について図２乃至図４も参照して説明する。図２は、ＣＰＵ２２が電圧検出回路２３に電圧検出動作を行なわせるため、各レジスタに設定を行う場合の処理内容を示すフローチャートである。ＣＰＵ２２は、先ず、検出電圧設定レジスタ９に、検出閾値となる電圧レベルに応じたデータを書き込んで設定し（ステップＳ１）、続いて検出間隔設定レジスタ２６に、検出間隔に応じたデータ（比較値）を書き込んで設定する（ステップＳ２）。

それから、ＣＰＵ２２は、検出間隔カウンタクロック選択レジスタ２９に検出間隔カウント周期の設定を行い、フィルタ選択レジスタ３２に２度一致フィルタ３１を利用するか否かを設定し、電圧検出割込み許可レジスタ３４に電圧検出割込みを許可する設定を行う（ステップＳ３）。続いて、電圧検出スタートレジスタ１０に電圧検出を開始させる設定を行うと（ステップＳ４）、電圧検出回路２３は、検出間隔設定レジスタ２６に設定された検出間隔、並びに検出間隔カウンタクロック選択レジスタ２９に設定された検出間隔カウント周期に応じて電圧モニタ（監視）動作を開始する（ステップＳ５）。

以降は、ＣＰＵ２２が電圧モニタ動作を停止させる必要があると判断するまで（ステップＳ６：「ＮＯ」）、電圧検出回路２３は電圧モニタ動作を継続する。電圧モニタ動作を停止させる場合（「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ２２は、電圧検出スタートレジスタ１０の開始設定を解除する（ステップＳ７）。

図３は、マイコン２１の動作タイミングチャートである。即ち、マイコン２１−ＣＰＵ２２がスリープモードに移行している期間は（（ａ）参照）、メインクロックの発振は停止するが（（ｃ）参照）、サブクロックの発振は継続している（（ｂ）参照）。従って、ステップＳ５において電圧検出回路２３による電圧モニタ動作が開始されると（（ｄ）参照）、スリープモードの移行期間中も電圧モニタ動作は継続される。

尚、スリープモードに移行する場合、ＣＰＵ２２は、発振停止回路３並びに発振制御回路４に発振停止指令を与えて、前者によりメインクロック信号の出力を阻止すると共に後者の発振動作を停止させる。また、スリープモードに移行している状態からウェイクアップ信号が与えられた場合には、発振停止回路３がメインクロック信号の出力を可能な状態にすると共に、発振制御回路４の発振動作を開始させるようになっている。

図４は、電圧検出回路２３が電圧モニタ動作を行なっている期間内に、バッテリ電圧の低下を検出した場合の各部の波形を示すタイミングチャートである。尚、マルチプレクサ３０は、２度一致フィルタ３１側を選択しているとする。図４（ｅ）に示すように、電圧モニタ入力端子に与えられているバッテリ電圧が、検出電圧設定レジスタ９に設定された検出電圧を上回っていれば、電圧モニタ結果は「Ｈ」（比較結果データは「Ｌ」）となっている（（ｄ）参照）。その状態から、バッテリ電圧が低下して検出電圧を下回ると、電圧モニタ結果は「Ｌ」（比較結果データは「Ｈ」）となる。

上記の比較結果は、２度一致フィルタ３１の内部に格納される。そして、バッテリ電圧が検出電圧を下回る状態が継続すれば次回の比較結果も同様となり、２度一致フィルタ３１はその時点で比較結果データ「Ｈ」を出力するので、発振制御回路４に対してウェイクアップ信号が出力される（（ｃ）参照）。例えば、車載バッテリ電圧のように監視対象となる電圧によっては、ノイズなどの影響を受けてレベルが一時的に変化する場合がある。そのような場合は、２回連続して行った電圧監視の結果が一致するか否かによって監視結果を評価するのが好ましい。

ウェイクアップ信号が出力されると、ＣＰＵ２２がスリープモードに移行している場合は、発振制御回路４がメインクロック発振回路２の発振動作を開始させ、ＣＰＵ２２が通常動作に移行すると共に、電圧検出割り込みレジスタ３３が動作してＣＰＵ２２に割り込みが発生する。その割り込みによって、ＣＰＵ２２は、ウェイクアップ要因が電圧検出回路２３によるバッテリ電圧の低下検出であることを認識する。
一方、マイコン２１が通常動作モードであれば、ウェイクアップ信号がアクティブになるのと略同時に、ＣＰＵ２２に対して上記の割り込みが発生し、ＣＰＵ２２は直ちに割込み処理を行うことになる。

ここで図５には、（ａ）図９に示す従来構成のマイコン１５と、（ｂ）本実施例のマイコン２１とで、夫々の電圧監視回路６，２３が一定周期で間歇的に動作して電圧監視を行なう場合の電流消費状態の違いを示す。図５（ａ）のマイコン１５の場合は、スリープ状態での消費電流ＩSLEEPからスリープが解除されると、先に発振回路２が動作することで消費電流レベルがＩOSCに増加し、その後にＣＰＵ１が動作を開始すると消費電流レベルがＩDDまで増加する。

これに対して、図５（ｂ）に示すマイコン２１の場合は、消費電流ＩSLEEPからスリープが解除されても、メイン発振回路２は動作せず、サブ発振回路２４のサブクロック信号によって電圧監視回路２３が動作するだけであるから、消費電流レベルはＩADまでしか増加しない。その結果、本実施例におけるマイコン２１の消費電流の平均値は、従来のマイコン１５よりも大きく低下している。

以上のように本実施例によれば、マイコン２１に、メイン発振回路２とは独立にサブクロック信号を発振出力するサブ発振回路２４を備え、信号出力回路３５は、サブクロック信号に基づき周期的なタイミング信号を生成して出力し、そのタイミング信号をトリガとして電圧検出回路２３に間歇的な電圧監視動作を行なわせるようにした。従って、マイコン２１がスリープモードに移行している期間であっても、電圧検出回路２３はサブクロック信号に基づいて間歇的に動作することができるので、消費電力の増加を抑制しつつ、電圧監視動作を継続することができる。
そして、信号出力回路３５によるタイミング信号の出力周期をＣＰＵ２２が設定可能となるように構成したので、電圧検出回路２３が間歇的に電圧監視動作を実行する周期をＣＰＵ２２が可変設定することができ、監視対象とする電圧の種類に応じて適切な電圧監視を行なうことができる。

また、電圧検出回路２３に２度一致フィルタ３１を備え、検出対象電圧と所定のしきい値電圧との比較結果を示すデータを連続する２回分保持させて、２度一致フィルタ３１は、前記２回の比較結果が一致するか否かを判定する。そして、比較結果の出力データとして、直近の比較結果と２度一致フィルタ３１による判定結果との何れを採用するかをＣＰＵ２２が選択可能としたので、監視対象となる電圧の状態に応じてより好ましい監視を行うことができる。
更に、電圧検出回路２３の出力データを、外部回路のＩ／Ｏ端子に対する出力信号，スリープモードを解除するウェイクアップ信号、ＣＰＵ２２に対する割込み信号に夫々反映させるようにしたので、マイコン２１のアプリケーションに応じて電圧検出結果の出力先を適切に設定し、その監視結果を有効に利用することができる。

（第２実施例）
図６及び図７は本発明の第２実施例であり、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例のマイコン４１は、第１実施例のマイコン２１におけるメイン発振回路２をメイン発振回路４２に置き換え、電圧検出回路２３を、電圧検出回路（電圧監視回路）４３に置き換えたものである。その電圧検出回路４３の構成要素は、基本的に電圧検出回路２３と同様であり、メインクロック信号，サブクロック信号の供給系統が異なっているだけである。

即ち、Ａ／Ｄアナログ制御部８，２度一致フィルタ３１に対しては、サブクロック信号に替えてメイン発振回路４２より直接出力されるメインクロック信号が供給されている。また、電圧検出割込みレジスタ３３並びに電圧検出割込み許可レジスタ３４に対しても、メインクロック信号が供給されている。
そして、比較器２７の出力信号はメイン発振回路４２にも与えられており、メイン発振回路４２の発振動作が発振制御回路４を介して停止されている期間に、比較器２７がトリガ信号を出力すると所定時間だけ、少なくとも電圧検出回路４３が電圧検出動作を１回行なう期間だけ発振動作を行なうように構成されている。即ち、発振停止回路３，発振制御回路４及び信号出力回路３５は、クロック供給制御回路４４を構成している。

次に、第２実施例の作用について図７も参照して説明する。尚、各レジスタ等の設定処理については、第１実施例の図２と同様に実行される。図７は、マイコン４１がスリープモードに移行している期間における電圧検出回路４３の動作を示す。図７（ｂ）に示すように、検出間隔設定レジスタ２６にはデータ「２」が設定されており、検出間隔カウンタ２５のカウント値が「２」となる毎に（（ｃ）参照）比較器２７がトリガ信号を出力して、メイン発振回路４２は間歇的に発振動作する（（ｄ）参照）。この場合、ＣＰＵ２２に対するメインクロック信号の出力は、発振停止回路３によって阻止されている。また、マルチプレクサ３０は、やはり２度一致フィルタ３１側を選択しているとする。

そして、図７（ｇ）には、図４（ｅ）と同様のバッテリ電圧変化を示しており、バッテリ電圧が低下して検出電圧を下回ると電圧モニタ結果は「Ｈ」から「Ｌ」に変化し、その比較結果は２度一致フィルタ３１の内部に格納される。そして、バッテリ電圧が検出電圧を下回る状態が継続すれば次回の比較結果も同様となり、２度一致フィルタ３１はその時点で比較結果データ「Ｈ」を出力して、発振制御回路４に対してウェイクアップ信号が出力される（（ｅ）参照）。

以上のように第２実施例によれば、マイコン４１は、第１実施例のマイコン２１と同様に、メイン発振回路４２とは独立に動作するサブ発振回路２４を備え、クロック供給制御回路４４は、スリープモードに移行している期間中はＣＰＵ２２に対するメインクロック信号の供給を阻止し、メイン発振回路４２は、同期間中はサブクロック信号が供給されて動作する信号出力回路３５が出力するタイミング信号をトリガとして所定時間だけ発振動作することで、電圧検出回路４３にメインクロック信号を供給するようにした。
従って、スリープモードに移行している期間であっても、電圧検出回路４３にはメインクロック信号が間歇的に供給されて動作するので、消費電力の増加を抑制しつつ、電圧監視動作を継続することができる。また、電圧検出回路４３にはメインクロック信号が供給されるので、電圧監視動作をより高速に実行することができる。

（第３実施例）
図８は本願の第３実施例を示すものである。第３実施例は、第１実施例のマイコン２１を利用して制御システムを構成した場合を示す。第３実施例のマイコン５１は、第１実施例のマイコン２１における電圧検出回路２３を電圧検出回路（電圧監視回路）５２に置き換えると共に、シリアル通信回路５３を備えて構成されている。シリアル通信回路５３には、サブ発振回路２４からのサブクロック信号が動作用クロック信号として供給されている。また、シリアル通信回路５３の動作は、電圧検出回路５２によりトリガ信号が与えられると一定時間だけ動作するようになっており、結果として電圧検出回路５２と同じようなタイミングで間歇的に動作する。

マイコン５１は、車両のバッテリ５４の電源電圧（標準値１３Ｖ）を、電圧検出回路５２による監視対象としており、例えば、車両のボディＥＣＵとして構成されている。その際、マイコン５１の外部において抵抗分圧を行い（図示せず）、入力電圧範囲が０〜５Ｖとなるように調整している（この場合、Ａ／Ｄアナログ回路７の内部において抵抗分圧を行うように構成しても良い）。そして、マイコン５１は、その他の車両制御用ＥＣＵ（制御装置）５５，５６に対しては電圧検出回路５２からのウェイクアップ信号を出力するようになっており、ＥＣＵ（制御装置）５７に対しては通信回路５３を介して例えば車内ＬＡＮなどで接続されている。

バッテリ５４の電源は、ＥＣＵ５５〜５７などに供給されており、各ＥＣＵ内部の電源回路において制御用電源が生成されている。また、バッテリ５４の電源は、マイコン５１用の電圧制御ＩＣ（電圧制御装置）５９にも与えられている。電圧制御ＩＣ５９は、マイコン５１よりウェイクアップ信号が出力されると、マイコン５１が所望する電圧を極力保つようにバッテリ５４の電圧降下に応じてチャージポンプ回路６０により昇圧された電圧をマイコン５１に供給制御するように構成されている。

次に、第３実施例の作用について説明する。電圧検出回路５２は、第１実施例の電圧検出回路２３と同様に、スリープモード中においてはサブクロック信号のカウントによる検出間隔毎に間歇的に動作して、バッテリ５４の電源電圧が適正なレベルにあるか否かを監視する。そして、１３Ｖ電源電圧の低下を検出すると、ウェイクアップ信号をＥＣＵ５６，５７に出力して電源電圧の低下に対処するための動作を行なわせる。また、ウェイクアップ信号により電源制御ＩＣ５９に制御動作を開始させて、マイコン５１が所望する電圧が維持されるように制御させる。

またこの時、電圧検出回路５２は通信回路５３を起動させ、ＥＣＵ５７に対してバッテリ５４に電圧低下が生じたことを伝達するため、制御情報を送信させる。この場合、通信回路５３の内部は、送信する情報の内容が固定的に設定されている。そして、ＥＣＵ５７は、マイコン５７より送信された制御情報に応じて必要な動作を行う。

以上のように第３実施例によれば、マイコン５１において、電圧検出回路５２と同じサブクロック信号が供給され、その電圧検出回路５２により動作が制御されて外部と通信を行う通信回路５３を備えたので、通信回路５３を、電圧検出回路５２による監視結果や、その監視結果に基づく制御情報などを通信データを外部に送信する必要がある場合にだけ動作させることができる。

そして、マイコン５１とＥＣＵ５５〜５７とで制御システムを構成し、電圧検出回路５２は、各回路に動作用電源を供給する車両のバッテリ５４の電圧を監視対象とするので、バッテリ５４の電圧が低下したような場合に、マイコン５１が他のＥＣＵ５５〜５７等にその情報を伝達することで、ＥＣＵ５５〜５７等は、動作用電源電圧の低下に備えるための動作を実行することができる。
また、電圧制御ＩＣ５９は、マイコン５１より、スリープモード中にバッテリ５４の電圧が低下したことを示すウェイクアップ信号が与えられると制御動作を開始して、電圧低下を極力抑制して制御用電源電圧の維持を図るので、マイコン５１が、電源電圧の低下に対処するために動作する時間を確保させることができる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
検出間隔設定レジスタ２６は必要に応じて設ければ良く、電圧検出を行なう間隔は固定であっても良い。
また、分周器２８及び検出間隔カウンタクロック選択レジスタ２９は、必要に応じて設ければ良い。
更に、マルチプレクサ３０，２度一致フィルタ３１及びフィルタ選択レジスタ３２も、必要に応じて設ければ良い。例えば、常に２度一致フィルタ３１の比較結果データだけを採用する構成としても良い。
電圧検出結果を、外部回路のＩ／Ｏ端子に対する出力信号，ウェイクアップ信号、ＣＰＵ２２に対する割込み信号の何れかより選択して、１つ以上に反映させるようにしても良い。

第３実施例の制御システムを、第２実施例のマイコン４１をベースとして通信回路５３等を備えたマイコンを構成しても良い。
その他、例えば、電圧検出回路５２が、バッテリ５４の電圧レベルを数段階で監視するようにして、その監視結果に応じて通信回路５３に複数ビットの監視結果データを出力するように構成する。そして、通信回路５３は、監視結果データの値に応じて異なる制御情報を外部に送信するように構成しても良い。斯様に構成すれば、電圧レベルが様々な状態に変化することが想定される場合でも、その変化状態に対応した制御情報を通信データとして外部に送信することで、送信先に対応させることができる。
またその場合、例えば、電圧レベルの低下状態に応じて消費電流を抑制するため、他のＥＣＵの機能を一部制限するようなデータを送信しても良いし、例えば、スリープ状態にあるＥＣＵのスリープ時間を、より長く継続させるようなデータを送信しても良い。

チャージポンプ回路６０に限ることなく、その他の充電回路あっても良い。例えば、要領が極めて大きなキャパシタンスを用いても良い。
電圧制御ＩＣ５９は、必要に応じて設ければ良い。
検出対象は、車載バッテリの電圧に限らない。そして、第３実施例の制御システムも、車載制御システムに限ることなく広く適用することができる。

本発明の第１実施例であり、マイクロコンピュータの構成を示す機能ブロック図 ＣＰＵが各レジスタに設定を行う処理内容を示すフローチャート マイクロコンピュータの動作タイミングチャート 電圧検出回路がバッテリ電圧の低下を検出した場合の各部波形を示すタイミングチャート （ａ）従来構成のマイコン、（ｂ）本実施例のマイコンとで夫々の電圧監視回路が一定周期で間歇的に動作している状態での電流消費状態を示す図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 図４相当図 本発明の第３実施例であり、制御システムの構成を示す図 従来を示す図１相当図 図３相当図

符号の説明

図面中、２はメイン発振回路、２１はマイクロコンピュータ、２２はＣＰＵ、２３は電圧検出回路（電圧監視回路）、２４はサブ発振回路、３１は２度一致フィルタ（判定回路）、３５は信号出力回路、４１はマイクロコンピュータ、４２はメイン発振回路、４３は電圧検出回路（電圧監視回路）、４４はクロック供給制御回路、５１はマイクロコンピュータ、５２は電圧検出回路（電圧監視回路）、５３は通信回路、５４はバッテリ(電源)、５５〜５７はＥＣＵ（制御装置）、５９は電圧制御ＩＣ（電圧制御装置）を示す。

Claims (10)

1. 少なくともＣＰＵに供給されるメインクロック信号を発振出力すると共に、その発振動作の停止制御が可能に構成されるメイン発振回路と、
   前記メインクロック信号よりも低い周波数のサブクロック信号を発振出力するサブ発振回路と、
   前記サブクロック信号に基づき、周期的なタイミング信号を生成して出力する信号出力回路と、
   前記サブクロック信号が供給されると共に、前記タイミング信号をトリガとして間歇的に動作し、電圧監視動作を行なう電圧監視回路とを備えることを特徴とするマイクロコンピュータ。
2. 少なくともＣＰＵに供給されるメインクロック信号を発振出力すると共に、その発振動作の停止制御が可能に構成されるメイン発振回路と、
   前記ＣＰＵに対する前記メインクロック信号の供給を制御するクロック供給制御回路と、
   前記メインクロック信号よりも低い周波数のサブクロック信号を発振出力するサブ発振回路と、
   前記サブクロック信号に基づき、周期的なタイミング信号を生成して出力する信号出力回路と、
   前記メインクロック信号が供給されて動作し、電圧監視動作を行なう電圧監視回路とを備え、
   前記クロック供給制御回路は、低消費電力モードに移行している期間中は、前記ＣＰＵに対する前記メインクロック信号の供給を阻止するように構成され、
   前記メイン発振回路は、前記低消費電力モードに移行している期間中は、前記信号出力回路によって出力されるタイミング信号をトリガとして所定時間だけ発振動作することで、前記電圧監視回路に前記メインクロック信号を供給することを特徴とするマイクロコンピュータ。
3. 前記信号出力回路は、前記タイミング信号の出力周期を、前記ＣＰＵが設定可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロコンピュータ。
4. 前記電圧監視回路は、
   監視対象電圧と所定のしきい値電圧との比較結果を示すデータを連続する２回分保持可能に構成されると共に、
   前記２回の比較結果が一致するか否かを判定する判定回路を備え、
   出力データとして、直近の比較結果と、前記判定回路による判定結果との何れを採用するかを、前記ＣＰＵが選択可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマイクロコンピュータ。
5. 前記電圧監視回路の出力データを、外部に対する出力信号，前記低消費電力モードの解除信号、前記ＣＰＵに対する割込み信号の内、何れか１つ以上に反映させることを特徴とする請求項４記載のマイクロコンピュータ。
6. 前記電圧監視回路の出力データを、少なくとも前記外部に対する出力信号に反映させることを特徴とする請求項５記載のマイクロコンピュータ。
7. 前記電圧監視回路に供給されるクロック信号と同じクロック信号が供給され、前記電圧監視回路によって動作が制御されることで、外部と通信を行う通信回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のマイクロコンピュータ。
8. 前記電圧監視回路は、監視対象とする電圧レベルの変化状態に応じて、異なる監視結果データを前記通信回路に出力するように構成され、
   前記通信回路は、前記監視結果データが与えられると、前記データの内容に応じた制御情報を外部に送信するように構成されていることを特徴とする請求項７記載のマイクロコンピュータ。
9. 請求項６乃至８の何れかに記載のマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータより出力される信号を受信する１つ以上の制御装置とで構成され、
   前記マイクロコンピュータが有する電圧監視回路は、各回路に動作用電源を供給するバッテリの電圧を監視対象とすることを特徴とする制御システム。
10. 前記制御装置の１つは、前記バッテリの電圧レベルを維持するように制御する電圧制御装置として構成されており、前記マイクロコンピュータより、前記バッテリ電圧が低下したことを示す信号が与えられると、制御動作を開始することを特徴とする請求項９記載の制御システム。

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