JP5125605B2 - リセット制御を有する集積回路装置 - Google Patents

リセット制御を有する集積回路装置 Download PDF

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本発明は,リセット制御を有する集積回路装置に関し,特に,リセット動作が異なる複数の内部回路ブロックを有する集積回路装置に関する。
集積回路装置は,電源投入時やハードウエアリセットなどに応答して内部回路の状態をリセットする機能を有する。例えば,内部回路は,フリップフロップなどデータを保持するラッチ回路を有する順序回路と,NAND,NORゲートやインバータなどによる組み合わせ回路とを有する。リセット動作は,データを保持するラッチ回路にリセット信号を供給して内部状態をリセットする動作や,カウンタの内部状態をリセットする動作などを含む。リセット信号が解除されると内部回路のリセット状態が解除され,内部回路はクロックに同期して通常動作を開始する。
内部回路のリセット動作に関しては,以下の特許文献が公開されている。
特開2005−322036号公報 特開2007−52602号公報
大規模集積回路装置は,複数の内部回路ブロックを有する。各内部回路ブロックは,異なるアーキテクチャーで構成される場合,それぞれのリセット動作が異なる。たとえば,集積回路装置全体のリセット動作を指示するリセット信号に応答して,第1の内部回路ブロックは短時間でリセット信号を認識して内部状態をリセットするのに対して,第2の内部回路ブロックは比較的長い時間でリセット信号を認識し内部状態をリセットする。そのため,第1の内部回路ブロックでは先にリセット状態が解除されて通常動作を開始するが,第2の内部回路ブロックでは未だリセット状態が解除されていない状態が発生する。第1,第2の内部回路ブロック間では所定の信号の入出力が行われるので,通常動作中の第1の内部回路ブロックとリセット動作中の第2の内部回路ブロックとの間で誤動作が発生する。
リセット動作が異なる要因は,種々考えられる。例えば,第1,第2の内部回路ブロックが異なる内部電源電圧を有する場合は,それぞれの内部電源電圧が安定するタイミングが異なり,共通のリセット信号に対応するリセット動作の開始や終了タイミングも異なってしまう。または,第1,第2の内部回路ブロックの内部回路構成が異なるなどの理由で,それぞれのリセット動作の開始や終了タイミングが異なることもある。
そこで,本発明の目的は,複数の内部回路ブロックのリセット解除タイミングを整合させた集積回路装置を提供することにある。
集積回路装置は,リセット信号に応答して第1のリセット動作を行う第1の内部回路ブロックと,第1の内部回路ブロックとの間で内部信号の入出力を行い,リセット信号に応答して第1のリセット動作と異なる第2のリセット動作を行う第2の内部回路ブロックとを有する。集積回路装置は,さらに,供給リセット信号に応答して第1のリセット信号をリセット状態に保持するリセット制御回路と,前記第1のリセット信号のリセット状態に応答して前記第1の内部回路ブロックに第1の内部リセット信号を出力する第1の内部リセット信号生成回路と,前記第2の内部回路ブロックが前記第1のリセット信号に応答して生成する第2の内部リセット信号を監視し,当該第2の内部リセット信号がリセット状態になったことを検出して前記リセット制御回路に前記第1のリセット信号を解除状態にさせる第2の内部リセット信号検出回路とを有する。そして,前記第1の内部リセット信号生成回路は,前記第2の内部リセット信号が解除状態になったことに応答して,前記第1のリセット信号を解除状態にする。
上記の集積回路装置の好ましい態様によれば,前記第2の内部回路ブロックは,前記第1のリセット信号に応答して前記第2の内部リセット信号を生成する第2の内部リセット信号生成回路を有する。
上記の集積回路装置の好ましい態様によれば,前記第1の内部回路ブロックでは,第1の電源電圧により内部回路が動作し,前記第2の内部回路ブロックでは,前記第1の電源電圧と異なる第2の電源電圧により内部回路が動作する。そして,集積回路装置は,さらに,外部供給電源から前記第1の電源電圧と第2の電源電圧とを生成する内部電源生成回路を有し,前記内部電源生成回路は,前記外部供給電源の供給開始後前記第1の電源電圧より後に前記第2の電源電圧を定格レベルにする。
本発明の集積回路装置では,第1,第2の内部回路ブロックのリセット解除のタイミングが整合されるので,誤動作が回避される。
以下,図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し,本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず,特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
図1は,集積回路装置の一例を示す図である。集積回路装置LSIは,内部回路ブロックAと内部回路ブロックBとを有する。この例では,内部回路ブロックAの内部回路は,例えば5Vの内部電源PW−Aで動作し,内部回路ブロックBの内部回路は,例えば5Vより低い1.8Vの内部電源PW−Bで動作する。5V電源PW−Aは,集積回路装置LSIが搭載されるシステム(図示せず)の電源電圧PWと同じであり,内部回路ブロックAは,外部の回路装置に接続される入出力端子I/Oに接続される。一方,1.8V電源PW−Bは,電源レギレータからなる電源生成回路10が,外部電源PWから生成する。そして,内部回路ブロックBは,低電圧の内部電源PW−Bを電源とする内部回路を有し,内部回路ブロックAと接続されそれとの間で内部信号の入出力を行い,例えば主に内部での信号処理を低消費電力で且つ高速に行う。
このように,異なるアーキテクチャーで構成される内部回路ブロックA,Bは,例えば外部供給電源PWの投入時にパワーオンリセット回路12が生成するリセット信号RST0に応答して,それぞれの内部回路をリセットする。図示されるとおり,両内部回路ブロックA,Bの内部回路は,データをラッチする複数のフリップフロップFFとそれらを接続するゲートG1などを有する。そして,それぞれの内部リセット信号RST−A,RST−BがフリップフロップFFのリセット端子(図中丸印の端子)に入力され,各内部リセット信号RST−A,RST−Bがリセット状態(Hレベルにアサートされる状態)の時に,フリップフロップFFの内部状態が初期状態(例えば出力Q=Hレベル)にリセットされる。そして,各内部リセット信号RST−A,RST−Bがリセット解除状態(Lレベルにネゲートされる状態)になると,フリップフロップのリセット状態が解除され,その後は,両内部回路ブロックA,B内の内部回路が図示しないクロックに同期して通常動作を開始する。
図2は,図1の集積回路のリセット動作を示すタイミング波形図である。時間t1で,外部供給電源PWの立ち上がりに応答して,パワーオンリセット回路12がリセット信号RST0をリセット状態(Hレベル)にする。このリセット信号RST0のリセット状態は,内部回路ブロックAの内部リセット信号RST−Aとして,内部回路ブロックA内の内部回路を初期化状態にする。そして,リセット期間tRA後にリセット信号RST0が解除状態(Lレベル)になり,同様に内部リセット信号RST−Aも解除状態になる。その結果,内部回路ブロックA内の内部回路はリセット動作を解除され通常動作を開始する。
一方,リセット信号RST0は,内部回路ブロックBにも供給される。内部回路ブロックBでは,内部回路は1.8V内部電源により動作する。しかし,内部電源生成回路10の電源レギレータは,外部供給電源PWから内部電源PW−Bを生成し,時間t0のパワーオンから一定時間経過しないと内部電源PW−Bを定格レベルに立ち上げることができない。そのため,内部回路ブロックB内の内部リセット生成回路14は,時間t0から一定時間遅延した時間t1に内部リセット信号RST−Bをリセット状態(Hレベル)にする。つまり,内部電源PW−Bの立ち上がりに要する時間だけ内部リセット信号RST−Bのリセット状態への遷移が遅くなる。このようなリセット信号RST0の認識の遅れに伴い,内部回路ブロックBでは,時間t1から時間t3の間で内部回路のリセット動作が行われる。時間t3でリセット解除になると,内部回路ブロックB内の内部回路がクロックに同期して通常動作を開始する。
上記のように,集積回路装置LSIが,異なるリセット動作を有する内部回路ブロックA,Bを有する場合,時間t2〜t3の間では,内部回路ブロックAは通常動作を行うが,内部回路ブロックBではリセット状態を維持していることになる。両内部回路ブロックA,B間で内部信号の入出力が行われるので,内部回路ブロックAが誤動作する場合がある。この誤動作を回避するためには,両内部回路ブロックA,Bでリセット動作の解除のタイミングを整合させることが要求される。
図1,2の例では,内部回路ブロックA,Bは,内部電源の違いに起因してリセット信号RST0に対するリセット動作期間tRA,tRBが異なっているが,それ以外の要因,例えば内部回路のリセット対象回路の違い,リセット動作の違いなどに起因して,リセット解除のタイミングが異なる場合もある。
[実施の形態における集積回路]
図3は,本実施の形態におけるリセット制御を有する集積回路の構成図である。また,図4は,その動作波形図である。
集積回路装置LSIは,2つの内部回路ブロックA,Bを有する。内部回路ブロックAは,第1の内部リセット信号RST−Aに応答してリセット動作を行う。内部回路ブロックBは,内部回路ブロックAと接続されて内部信号ISGの入出力を行い,リセット信号RST0に応答して第2の内部リセット信号RST−Bを生成しリセット動作を行う。内部回路ブロックBのリセット動作は,内部回路ブロックAのリセット動作とは,同じリセット信号RST1に対する動作タイミングが異なっている。この例では,内部回路ブロックBのリセット動作のほうが動作タイミングが遅れる。
集積回路装置LSIは,パワーオンやソフトウエアリセットなどのリセット要因により生成される供給リセット信号RST0に応答して,第1のリセット信号RST1をリセット状態に保持するリセット制御回路20を有する。第1のリセット信号RST1は,第1の内部リセット信号生成回路22に供給され,第1の内部リセット信号生成回路22は,第1のリセット信号RST1のリセット状態(Hレベル)に応答して,第1の内部リセット信号RST−Aをリセット状態(Hレベル)にする。この第1の内部リセット信号RST−Aのリセット状態に応答して,内部回路ブロックA内の内部回路はリセット動作を開始する。
第1のリセット信号RST1は,内部回路ブロックBにも供給される。内部回路ブロックBでは,第1のリセット信号RST1のリセット状態(Hレベル)に応答して,時間t1に,第2の内部リセット信号生成回路14が第2の内部リセット信号RST−Bをリセット状態(Hレベル)にする。これにより,内部回路ブロックB内の内部回路はリセット動作を開始する。
第2の内部リセット信号検出回路24は,第2の内部リセット信号RST−Bのリセット状態(Hレベル)が正常に発生しているか否かを監視し,正常に発生していることを検出すると,検出信号DTCをリセット制御回路22に出力する。この検出信号DTCに応答して,時間t2に,リセット制御回路22は,第1のリセット信号RST1を解除状態(Lレベル)にする。
第1の内部リセット信号生成回路22は,第1のリセット信号RST1は解除状態になったが,第2の内部リセット信号RST−Bがリセット状態(Hレベル)であるので,第1の内部リセット信号RST−Aのリセット状態(Hレベル)を維持する。やがて,時間t3で,第1のリセット信号RST1の解除状態(Lレベル)に応答して第2の内部リセット信号RSTBが解除状態(Lレベル)になる。これに応答して,第1の内部リセット信号生成回路22は,第1の内部リセット信号RST−Aを解除状態(Lレベル)にする。つまり,時間t3で,第1,第2の内部リセット信号RST−A,Bが共に解除状態になり,両内部回路ブロックA,Bのリセット動作は解除され,両内部回路ブロックは同時に通常動作を開始する。よって,内部回路ブロックのリセット動作タイミングのずれ,特にリセット動作の解除タイミングのずれによる誤動作は回避できる。
図5は,本実施の形態における集積回路装置の具体的構成図である。また,図6は,図5の集積回路装置の動作波形図である。そして,図7は,図5の集積回路装置内のカウンタ動作検出回路の具体的構成を示す図である。これらの図を参照して,本実施の形態における具体的な集積回路装置について以下にて詳述する。
図5の集積回路装置LSIは,5Vの第1の内部電源PW−Aで動作する部分LSI−Aと,1,8Vの第2の内部電源PW−Bで動作する部分LSI−Bとを有する。外部供給電源PWは,例えば5V電源であり第1の内部電源PW−Aと同じ電圧である。電源レギレータを内蔵する内部電源生成回路10は,外部供給電源PWから第1,第2の内部電源PW−A,PW−Bを生成する。内部電源生成回路10は,時間t0で,外部供給電源PWの立ち上がりに応答して,第1の内部電源PW−Aを比較的短時間で定格レベルにすることができる。それに対して,内部電源生成回路10は,時間t0より遅い時間後にしか第2の内部電源PW−Bを定格レベルにすることができない。つまり,第2の内部電源PW−Bの立ち上がりには一定の時間を要する。
一方,パワーオンリセット回路12は,時間t0で,外部供給電源PWの立ち上がりを検出して,リセット信号RST0をリセット状態(Hレベル)にする。このリセット信号RST0がリセット要因を知らせる供給リセット信号である。
リセット制御回路20は,供給リセット信号RST0のリセット状態(Hレベル)に応答して,第1のリセット信号RST1をリセット状態(Hレベル)に保持する。このリセット制御回路20は,図7に示されるとおり,供給リセット信号RST0をリセット端子に入力するリセット用のフリップフロップR−FFで構成される。そして,リセット制御回路20は,第1のリセット信号RST1のリセット状態(Hレベル)を,第2の内部リセット信号RST−Bが正常にリセット状態に遷移したことが検出されるまで維持する。
第1のリセット信号RST1は,両内部回路ブロックA,Bに供給される。内部回路ブロックAに対応して設けられた第1の内部リセット信号生成回路22は,第1のリセット信号RST1のリセット状態(Hレベル)に応答して,第1の内部リセット信号RST−Aをリセット状態(Hレベル)にする。よって,内部回路ブロックA内の内部回路は,時間t0で,第1の内部リセット信号RST−Aのリセット状態に応答して,リセット動作を開始する。第1の内部リセット信号生成回路22は,第1のリセット信号RST1と第2の内部リセット信号RST−Bとを入力とする論理和回路である。
第1のリセット信号RST1は,内部回路ブロックBにも供給される。内部回路ブロックB内の第2の内部リセット信号生成回路14は,第1のリセット信号RST1のリセット状態(Hレベル)に応答して,時間t0から一定時間経過後の時間t1に,第2の内部リセット信号RST−Bをリセット状態(Hレベル)にする。これにより,内部回路ブロックB内の内部回路はリセット動作を開始する。
第2の内部リセット信号検出回路24は,第2の内部リセット信号RST−Bのリセット状態(Hレベル)が正常に発生しているか否かを監視し,正常に発生していることを検出する。第2の内部リセット信号検出回路24の具体的構成例は,図5に示されるとおり,供給リセット信号RST0によりリセットされ,第2の内部リセット信号RST−Bによりイネーブルにされ,クロック信号CKに同期してカウント動作を行う3ビットのカウンタ240と,カウンタ240のカウント出力の変化を監視して,カウンタが所定期間正常にカウント動作をしていることを検出するカウンタ動作検出回路242とを有する。
内部電源生成回路10が時間t1で第2の内部電源PW−Bを定格レベルに立ち上げると,内部回路ブロックB内の内部回路が正常動作を開始する。それに応答して,第2の内部リセット信号生成回路14は,第1のリセット信号RST1のリセット状態(Hレベル)を認識して,第2の内部リセット信号RST−Bをリセット状態(Hレベル)にする。これにより,前述の通り内部回路ブロックBはリセット動作を開始する。
カウンタ240は,供給リセット信号RST0の解除状態(Lレベル)によりリセット状態を解除され,第2の内部リセット信号RST−Bのリセット状態(Hレベル)に応答して,クロックCKに同期してカウント動作を開始する。
図7に示されたカウント動作検出回路242は,カウンタ240のカウント値OUTが「010」の時に出力をHレベルにするANDゲートG11と,カウント値OUTが「101」の時に出力をHレベルにするANDゲートG12と,供給リセット信号RST0でリセットされゲートG11の出力でセットされるフリップフロップFF1と,ANDゲートG13と,供給リセット信号RST0でリセットされゲートG13の出力でセットされるフリップフロップFF2と,ANDゲートG14とを有する。
上記の構成によれば,カウンタ240が,供給リセット信号RST0の解除状態(Lレベル)と,第2の内部リセット信号RST−Bのリセット状態(Hレベル)の両方の条件が満たされた時にカウント動作を始め,その後に,ゲートG11がカウント値「010」を検出しそれによりフリップフロップFF1がセットされ,その後ゲートG12がカウント値「101」を検出しそれによりフリップフロップFF2がセットされ,その後ゲートG11が再度カウント値「010」を検出し,ゲートG14が検出信号DTCをHレベルにする。つまり,カウンタ240とカウント動作検出回路242とにより,第2のリセット信号RST−Bが所定の期間の間リセット状態(Hレベル)になったことを検出することは,パワーオン動作時に発生するノイズによる第2のリセット信号RST−BのHレベルではなく,第2のリセット信号RST−Bが正常にリセット状態(Hレベル)に遷移したことを検出することを意味する。
この検出信号DTCのHレベルに応答して,リセット制御回路20は,時間t2で,第1のリセット信号RST1を解除状態(Lレベル)にする。第1の内部リセット信号生成回路22は,第2の内部リセット信号RST−Bのリセット状態(Hレベル)により,第1の内部リセット信号RST−Aのリセット状態(Hレベル)を維持する。また,第2の内部リセット信号生成回路14は,第1の内部リセット信号RST1が解除状態(Lレベル)になってから,所定数のクロック後の時間t3で,第2の内部リセット信号RST2を解除状態(Lレベル)にする。これに応答して,第1の内部リセット信号生成回路22は,第1の内部リセット信号RST−Aも解除状態(Lレベル)にする。つまり,時間t3で,第1,第2の内部リセット信号RST−A,Bが共に解除状態になり,内部回路ブロックA,Bは共にリセット解除となり,通常動作を開始する。よって,内部回路ブロックA,Bがリセット動作の違い,特に解除されるタイミングの違いにより誤動作することが回避できる。
なお,図5,7において,集積回路装置LSI内の第1の内部電源PW−Aで動作する部分LSI−Aと,第2の内部電源PW−Bで動作する部分LSI−Bとの境界(図中破線)には,互いの信号レベルを変換するレベル変換回路が設けられる。
以上の通り,本実施の形態によれば,集積回路装置内にあるリセット動作が異なる内部回路ブロックのリセット解除タイミングを整合させているので,リセット時の誤動作を回避することができる。
以上の実施の形態をまとめると,次の付記のとおりである。
(付記1)
リセット信号に応答して第1のリセット動作を行う第1の内部回路ブロックと,
前記第1の内部回路ブロックとの間で内部信号の入出力を行い,前記リセット信号に応答して前記第1のリセット動作と異なる第2のリセット動作を行う第2の内部回路ブロックと,
供給リセット信号に応答して第1のリセット信号をリセット状態に保持するリセット制御回路と,
前記第1のリセット信号のリセット状態に応答して前記第1の内部回路ブロックに第1の内部リセット信号を出力する第1の内部リセット信号生成回路と,
前記第2の内部回路ブロックが前記第1のリセット信号に応答して生成する第2の内部リセット信号を監視し,当該第2の内部リセット信号がリセット状態になったことを検出して前記リセット制御回路に前記第1のリセット信号を解除状態にさせる第2の内部リセット信号検出回路とを有し,
前記第1の内部リセット信号生成回路は,前記第2の内部リセット信号が解除状態になったことに応答して,前記第1のリセット信号を解除状態にすることを特徴とする集積回路装置。
(付記2)
付記1において,
前記第2の内部回路ブロックは,前記第1のリセット信号に応答して前記第2の内部リセット信号を生成する第2の内部リセット信号生成回路を有する集積回路装置。
(付記3)
付記2において,
前記第1の内部回路ブロックでは,第1の電源電圧により内部回路が動作し,
前記第2の内部回路ブロックでは,前記第1の電源電圧と異なる第2の電源電圧により内部回路が動作し,
さらに,外部供給電源から前記第1の電源電圧と第2の電源電圧とを生成する内部電源生成回路を有し,
前記内部電源生成回路は,前記外部供給電源の供給開始後前記第1の電源電圧より後に前記第2の電源電圧を定格レベルにする集積回路装置。
(付記4)
付記3において,
前記第2の内部リセット信号検出回路は,前記供給リセット信号によりリセットされ前記第2の内部リセット信号のリセット状態によりイネーブルにされるカウンタと,前記カウンタが所定のシーケンスで正常にカウント動作したことを検出するカウンタ動作検出回路とを有し,
前記カウンタ動作検出回路が前記正常なカウンタ動作を検出した時に,前記リセット制御回路に前記第1のリセット信号を解除状態にさせる集積回路装置。
(付記5)
付記3において,
前記第2の内部リセット信号検出回路は,前記供給リセット信号が解除された後,前記第2の内部リセット信号がリセット状態を所定期間維持した時に,前記第2の内部リセット信号のリセット状態を検出する集積回路装置。
(付記6)
付記4または5において,
前記第1,第2の内部回路ブロックは,それぞれの第1,第2の内部リセット信号がリセット端子に供給されるフリップフロップ群を有する集積回路装置。
(付記7)
付記4または5において,
さらに,前記外部供給電源の立ち上がりを検出して前記供給リセット信号を所定期間リセット状態にするパワーオンリセット回路を有する集積回路装置。
集積回路装置の一例を示す図である。 図1の集積回路のリセット動作を示すタイミング波形図である。 本実施の形態におけるリセット制御を有する集積回路の構成図である。 図3の動作波形図である。 本実施の形態における集積回路装置の具体的構成図である。 図5の集積回路装置の動作波形図である。 図5の集積回路装置内のカウンタ動作検出回路の具体的構成を示す図である。
符号の説明
A,B:第1,第2の内部回路ブロック
20:リセット制御回路
22:第1の内部リセット信号生成回路
24:第2の内部リセット信号検出回路
RST0:供給リセット信号
RST1:第1のリセット信号
RST−A,B:第1,第2の内部リセット信号

Claims (3)

  1. 外部供給電源から第1の電源電圧と前記第1の電源電圧と異なる第2の電源電圧とを生成し,前記外部供給電源の供給開始後,前記第1の電源電圧より後に前記第2の電源電圧を立ち上げる内部電源生成回路と,
    供給リセット信号に応答して第1のリセット信号をリセット状態にするリセット制御回路と,
    前記第1のリセット信号のリセット状態に応答して第1の内部リセット信号をリセット状態にする第1の内部リセット信号生成回路と,
    前記第1のリセット信号のリセット状態に応答して第2の内部リセット信号をリセット状態にする第2の内部リセット信号生成回路と,
    前記第1の電源電圧により内部回路が動作し,前記第1の内部リセット信号に応答して第1のリセット動作を行う第1の内部回路ブロックと,
    前記第2の電源電圧により内部回路が動作し,前記第1の内部回路ブロックとの間で内部信号の入出力を行い,前記第2の内部リセット信号に応答して前記第1のリセット動作と異なる第2のリセット動作を行う第2の内部回路ブロックと
    前記第2の電源電圧が立ち上がり前記第2の内部回路ブロックが正常に動作を開始した後に,前記第2の内部リセット信号を監視し,当該第2の内部リセット信号が所定時間リセット状態であることを検出して前記リセット制御回路に前記第1のリセット信号を解除状態にさせる内部リセット信号検出回路とを有し,
    前記第2の内部リセット信号生成回路は,前記第1のリセット信号が解除状態になったことに応答して,前記第2の内部リセット信号を解除状態にし、
    前記第1の内部リセット信号生成回路は,前記第2の内部リセット信号が解除状態になったことに応答して,前記第1の内部リセット信号を解除状態にすることを特徴とする集積回路装置。
  2. 請求項において,
    前記内部リセット信号検出回路は,前記供給リセット信号によりリセットされ前記第2の内部リセット信号のリセット状態によりイネーブルにされるカウンタと,前記カウンタが所定のシーケンスで正常にカウント動作したことを検出するカウンタ動作検出回路とを有し,
    前記カウンタ動作検出回路が前記正常なカウンタ動作を検出した時に,前記リセット制御回路に前記第1のリセット信号を解除状態にさせる集積回路装置。
  3. 請求項において,
    さらに,前記外部供給電源の立ち上がりを検出して前記供給リセット信号を所定期間リセット状態にするパワーオンリセット回路を有する集積回路装置。
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