JP5682783B2 - 信号入力用回路 - Google Patents

Description

本発明は、信号入力用回路に関する。

スイッチ信号・センサ信号等の入力を検出して動作する制御装置（ＥＣＵ）は、内部に有するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略称）の端子状態を定期的に監視して、スイッチなどの入力状態を認識している。このような制御装置はバッテリーで駆動する場合、消費電力を低減するためにマイコンの動作状態（ＣＰＵ動作、ＣＰＵ停止）を切り替えている。

ＥＣＵの動作の長時間化、あるいは、バッテリーの小型化を目的として、ＥＣＵの消費電力低減が求められている。そのためには、必要時以外はできるだけマイコンを動作させないように間欠動作の間隔を伸ばす必要があり、例えば、端子状態の変化を検出する場合には、できるだけ間欠動作しながら変化を検出し消費電流を減らすことが課題となっている。

例えば、半導体集積回路においては、ソフトウェアの負担を小さくしてＣＰＵ等の内蔵機能ブロックの動作速度を可変にできる技術が開示されている（特許文献１参照）。

また、クロック周波数制御とクロックドライブ制御についての設定の自由度と設定する手間の軽減とを両立しつつ、回路構成に無駄を排除し、高速化と低消費電力の双方の要求を満足させることができる半導体集積回路が考案されている（特許文献２参照）。

また、回路領域の一部への電源供給を遮断し消費電力を低減させるスタンバイモード中であっても、入出力動作を行うことができる半導体集積回路が考案されている（特許文献３参照）。

特開２００４−０９４９３０号公報 特開２００５−００４５９１号公報 特開２０１０−０１１２２６号公報

特許文献１〜３の構成は、一つの半導体集積回路（すなわち、マイコン）に関するもので、例えばマイコンとスイッチ信号・センサ信号等の入力を検出する入力回路とが別個のＩＣとして構成されている場合には、特許文献１〜３の構成を適用することができない。

図４に、従来技術の信号入力用回路による信号入力監視の例を示す。図４（ａ）のように、信号入力用回路は、マイコン３と入力回路（詳細は後述）２とにより構成され、１つ以上の入力端子Ｉｎに入力された信号のレベル変換あるいはノイズ除去等を行う入力回路２からの端子信号をマイコン３が取得して、端子信号の状態（すなわち、端子状態）に基づいて、マイコン３により予め定められた処理を実行する。

図４（ｂ）のように、マイコン３が通常の動作モードよりも消費電力の少ない動作モードであるＳｌｅｅｐ（スリープ）状態時（いわゆるスタンバイモードと同じ）に入力端子Ｉｎの状態（すなわち、端子状態）を監視する際には、例えば、タイマを作動させて予め定められた周期でＳｌｅｅｐ状態から通常の動作モードであるＲｕｎ状態に遷移し、入力端子Ｉｎの状態を参照する。そして、端子状態に変化がないときにはＳｌｅｅｐ状態に戻り、端子状態に変化があったときにはＲｕｎ状態を継続する。あるいは、Ｓｌｅｅｐ状態時でも端子状態の変化を検出する回路は動作を継続させ、端子状態の変化を検出したときにＲｕｎ状態に遷移する、という方法が挙げられる。

しかし、上述の方法では、端子状態の変化に関係なく一定タイミングでマイコン３が起動したり、端子状態の変化を検出する回路を常時動作しているため、マイコン３の消費電力の低減にはあまり寄与しない。

また、マイコンが高機能化・大規模化すると、入力端子も多くなり、間欠動作をするといえども、特に車両では、バッテリーのみから電力を供給する場合、その消費電力は無視できないものとなり、バッテリーの負担は増大する。

上記を背景として、本発明の課題は、マイコンと入力回路とが別個のＩＣとして構成されている場合でも、マイコンの消費電力の低減に加え、自体の消費電力を低減可能な信号入力用回路を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するための信号入力用回路は、入力端子の状態を取得して監視する信号入力用回路であって、取得した入力端子の状態を、信号入力用回路とは別に構成される演算回路へ出力する端子状態出力回路と、信号入力用回路を通常の動作モードである通常モードで動作させるための、予め定められた第１の周波数の第１クロック信号を発生する第１クロック信号発生回路と、信号入力用回路を通常モードよりも消費電力が少ない動作モードであるスリープモードで動作させるための、予め定められた第２の周波数の第２クロック信号を発生する第２クロック信号発生回路と、第１クロック信号および第２クロック信号が入力され、これらクロック信号のうちいずれか一方を出力するクロック信号切換回路と、取得した入力端子の状態に変化があったか否かを検出する端子状態検出回路と、を備え、
端子状態検出回路は、入力端子の状態に変化があったことを検出したとき、スリープモードで動作中のときには、クロック信号切換回路に第１クロック信号を出力するよう切換要求信号を出力するとともに、演算回路が入力端子の状態を入力可能となる通常動作状態に遷移させるための動作要求信号を、演算回路へ出力することを特徴とする。

本発明は、マイコン（すなわち、演算回路）で入力端子の状態の変化を検出するのではなく、マイコンとスリープモード中も動作する信号入力用回路の組み合わせで実現する。上記構成によって、スリープモードのときに、入力端子の状態に変化があったことを検出すると、自らも通常モードに遷移するとともに、マイコンにも動作要求信号を出力するため、マイコンが入力端子の状態の変化に関係なく間欠動作して、無駄な電力を消費することを防止できる。特に、マイコンの構成が大規模であればあるほど、マイコンの外部に信号入力用回路を設ける構成のメリットが大きくなる。

また、本発明の信号入力用回路におけるクロック信号切換回路は、切換要求信号を取得したとき、第１クロック信号の発生を開始し、第１クロック信号の状態が予め定められた安定状態になるタイミングが到来したときに、第１クロック信号を第２クロック信号から切り替えて出力し、このとき、端子状態検出回路は、動作モードを通常モードに遷移させる。

上記構成によって、スリープモードから通常モードに遷移する過渡時に信号入力用回路の動作が不安定になることを防止できる。

また、本発明の信号入力用回路は、クロック信号切換回路が切換要求信号を取得してから第１クロック信号の状態が予め定められた安定状態になるタイミングが、演算回路が動作要求信号を取得してから通常動作状態に遷移するタイミングよりも前に到来するように、切換要求信号および動作要求信号の出力タイミングが定められる。

上記構成によって、演算回路が通常動作状態に遷移する前に信号入力用回路が通常モードに遷移できるので、取得した入力端子の状態を演算回路へ出力する準備を整えておくことができる。また、信号入力用回路が通常モードに遷移してから演算回路が通常動作状態に遷移する間での時間を短縮でき、これにより、演算回路から通常モードに遷移する指令を受ける構成に比べて、入力端子の状態に変化があってから演算回路が対応する処理を実行するまでの時間を短縮できる。

また、本発明の信号入力用回路における端子状態検出回路は、動作要求信号を演算回路へ出力してから予め定められた時間を経過した後に、入力端子の状態に変化があった旨を含む端子状態変化通知信号を演算回路へ出力する。

上記構成によって、演算回路は、どのような要因で通常動作状態に遷移したかを認識できるため、例えば、入力端子の変化に対応する演算処理のみを実行することもでき、演算処理の処理負荷の低減および処理時間の短縮、ひいては、消費電力の低減にも寄与できる。

また、本発明の信号入力用回路における端子状態検出回路は、演算回路が通常動作状態に遷移した後に、入力端子の状態に変化があったことを検出したときは、動作要求信号を演算回路へ出力しない。

演算回路が通常動作状態に遷移した後は、少なくとも端子状態変化通知信号を出力すればよい。上記構成によって、信号入力用回路における通常モード時の処理、および演算回路における通常動作状態の処理を簡素化できる。

また、本発明の信号入力用回路における端子状態出力回路は、演算回路からの出力要求に基づいて、取得した入力端子の状態を演算回路へ出力する。

上記構成によって、演算回路が必要としていないタイミングで入力端子の状態を出力することはなく、信号入力用回路および演算回路での処理を効率よく行うことができ、双方の消費電力の低減にもつながる。

また、本発明の信号入力用回路における端子状態検出回路は、演算回路からの低速動作要求信号を検出したとき、クロック信号切換回路に第２クロック信号を出力するよう切換要求信号を出力するとともに、動作モードをスリープモードに遷移させる。

上記構成によって、演算回路がスリープ状態に遷移したとき、あるいは入力端子の状態に基づく処理を行わないときには、信号入力用回路はスリープモードに遷移するので、信号入力用回路の消費電力を低減することができる。

信号入力用回路の構成を示すブロック図。 信号入力監視の詳細を説明するフロー図（実施例１）。 信号入力監視の詳細を説明するタイミングチャート（実施例１）。 従来技術の信号入力用回路による信号入力監視を説明する図。 信号入力監視の詳細を説明するフロー図（実施例２）。 信号入力監視の詳細を説明するタイミングチャート（実施例２）。

以下、本発明の信号入力用回路について、図面を用いて説明する。

図１に、信号入力用回路１の構成例を示す。信号入力用回路（以下、単に「ＩＣ」と称することもある）１は、１つ以上の入力端子（Ｉｎ）を備え、入力端子に入力された信号のレベル変換あるいはノイズ除去等を行う入力回路２からの端子信号を、通信バス６を介して、周知のマイコン３のような、端子信号の変化に基づいて予め定められた演算処理を行う演算回路へ送信する。また、信号入力用回路１には電圧監視回路２１が接続されている。

なお、入力回路２，電圧監視回路２１の少なくとも一方を、信号入力用回路１に含む構成としてもよい。

信号入力用回路１は、マイコン３の指令に基づいて動作するもので、論理回路，カウンタ回路，タイマ回路等を含む集積回路（ＩＣ）として構成される。そして、機能別に、端子状態検出回路１１，クロックセレクタ１２，低速発振回路１３，高速発振回路ｂ，入力状態バッファ１７，ＩＣ動作設定格納メモリ１８，通信回路１９，リセットコントローラ２０を含んでいる。また、低速発振回路１３，高速発振回路ｂには、それぞれ、低速発振子１４，高速発振子Ｘｂが接続されている。

なお、低速発振子１４，高速発振子Ｘｂを信号入力用回路１に含む構成としてもよい。また、低速発振子１４が接続された低速発振回路１３が第２の周波数の低速クロック信号（第２クロック信号）Ｃｌｋｃを出力し、高速発振子Ｘｂが接続された高速発振回路ｂが第１の周波数の高速クロック信号（第１クロック信号）Ｃｌｋｂを出力する構成の他に、以下のいずれかのように、一つの発振子から分周または逓倍して出力する構成としてもよい。
・高速発振子Ｘｂが接続された高速発振回路ｂのみを用い、高速発振回路ｂに周知の分周回路を接続し、高速クロック信号を分周したものを低速クロック信号とする。
・低速発振子１４が接続された低速発振回路１３のみを用い、低速発振回路１３に周知の逓倍回路（ＰＬＬ）を接続し、低速クロック信号を逓倍したものを高速クロック信号とする。

なお、上述の構成では、「第１の周波数＞第２の周波数」の関係となっているが、本発明は、この関係に制約されるものではなく、第１の周波数および第２の周波数は、ＩＣ１の回路構成に応じて定められる。

端子状態検出回路１１は、入力回路２からの端子信号の変化の有無を検出する。例えば、周知の比較回路を含み、前回の入力端子の状態と今回の入力端子の状態とを比較する。また、自身に含まれる入出力ポートを用いて、マイコン３の汎用入出力ポートとの間で、各種信号の遣り取りを行う（詳細は後述）。さらに、クロックセレクタ１２あるいは高速発振回路ｂに対して動作指令を出力する（詳細は後述）。

クロックセレクタ１２は、信号入力用回路１内の各回路あるいは各素子にクロック信号を供給する。クロックセレクタ１２には、上述の低速クロック信号Ｃｌｋｃおよび高速クロック信号Ｃｌｋｂが入力され、端子状態検出回路１１からの動作指令に基づいて、低速クロック信号Ｃｌｋｃおよび高速クロック信号Ｃｌｋｂのいずれかに切り替えて出力する。なお、本実施例では、低速クロック信号Ｃｌｋｃに基づいて動作するときの方が、高速クロック信号Ｃｌｋｂに基づいて動作するときよりも、信号入力用回路１の消費電力を小さくすることができる。

なお、本実施例では、低速発振回路１３は、信号入力用回路１に電源が供給されているときには常時動作している。また、高速発振回路ｂは、端子状態検出回路１１からの動作指令に基づいて動作／停止する。

なお、クロックセレクタ１２が本発明のクロック信号切換回路に相当する。

また、低速発振回路１３が第２クロック信号発生回路に相当し、低速クロック信号Ｃｌｋｃが本発明の第２クロック信号に相当する。また、高速発振回路ｂが本発明の第１クロック信号発生回路に相当し、高速クロック信号Ｃｌｋｂが本発明の第１クロック信号に相当する。

入力状態バッファ１７は、例えば周知のバッファ回路あるいはラッチ回路を含み、端子状態検出回路１１から出力された、現在の入力回路２からの入力端子の状態（端子状態）を保持する。そして、保持している入力端子の状態を、予め定められたタイミングで通信回路１９に送信する。

ＩＣ動作設定格納メモリ１８は、通信回路１９を介してマイコン３から受信した、例えば、端子状態検出回路１１における入力端子の状態変化の検出方法（片エッジ検出，両エッジ検出）のような、信号入力用回路１の動作に関する設定内容（設定情報）を記憶する。ＩＣ動作設定格納メモリ１８は、例えば、周知のフリップフロップ回路を含む揮発性記憶媒体により構成される。また、フラッシュメモリ，ＥＥＰＲＯＭ等のような、不揮発性記憶媒体により構成してもよい。

通信回路１９は、通信バス６を介してマイコン３とのデータ通信を行う。データ通信方式としては、例えば、シリアル通信／パラレル通信が挙げられるが、他の通信方式を用いてもよい。通信回路１９は、上述のように、入力状態バッファ１７の内容を受信し、その受信内容をマイコン３に送信する。また、マイコン３から信号入力用回路１の動作に関する設定内容を受信し、その受信内容をＩＣ動作設定格納メモリ１８に送信する。なお、通信回路１９が本発明の端子状態出力回路に相当する。

リセットコントローラ２０は、電圧監視回路２１からのリセット信号ａを検出すると、ＩＣ１の各部にリセット信号ｂを出力し、ＩＣ１の各部の初期化を行う。

電圧監視回路２１は、電源電圧（例えば、バッテリー電圧）を監視し、ＩＣ１が動作可能な電圧を下回ったときにリセット信号ａを出力し、ＩＣ１の動作を停止する。一方、電源電圧が、ＩＣ１が動作可能な電圧となったときにリセット信号ａの出力を停止（リセット解除）する。これにより、ＩＣ１は電源投入時に初期化される。

マイコン３は、例えば、周知のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ（いずれも図示せず）を含み、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで、予め定められた種々の機能を実現する。また、マイコン３は、通常動作状態であるＲｕｎ状態では、高速発振子Ｘａが接続された高速発振回路ａから供給される高速クロック信号Ｃｌｋａに基づいて動作する。なお、マイコン３が本発明の演算回路に相当する。

また、マイコン３は、ｓｌｅｅｐ状態で動作するための、内部に高速発振回路ａよりも低い周波数のクロック信号を生成・出力する低速発振回路３１を有している。

図２および図３を用いて、本発明における信号入力の詳細（状態遷移）について説明する。なお、本実施例では、入力端子（Ｉｎ）の立上りエッジ（Ｌレベル→Ｈレベルの変化）を検出する場合（片エッジ検出）を例示しているが、立下りエッジ（Ｈレベル→Ｌレベルの変化）のみ、あるいは立上りおよび立下りの両エッジを検出する場合にも同様に適用できる。また、入力端子をサンプリングして、レベルの変化を検出する構成にしてもよい。

まず、図３を用いて、電源投入時のＩＣ１の初期化（Ｓ２０）について説明する。電源電圧がＩＣ１の動作電圧に達すると、電圧監視回路２１の出力するリセット信号ａは、リセット状態からリセット解除状態に遷移する。電圧監視回路２１のリセット信号ａの状態変化に伴い、ＩＣ１のリセットコントローラ２０の出力するリセット信号ｂも、リセット状態からリセット解除状態に遷移する。これにより、ＩＣ１の初期化が実行される。

入力状態バッファ１７は、入力端子（Ｉｎ）の状態を取得して、それに応じた状態にバッファ内容を設定（初期化）する。

電源投入時には、ＩＣ１は、クロックセレクタ１２を介して低速発振回路１３が出力する低速クロック信号Ｃｌｋｃにより動作するようになっている。ここで、リセットコントローラ２０から、高速発振回路ｂに発振を開始させるための発振要求を出力する。さらに、リセットコントローラ２０から、クロックセレクタ１２に、クロック信号を高速発振回路ｂが出力する高速クロック信号Ｃｌｋｂに切り替えるための「高速動作要求」を出力する。

クロックセレクタ１２は、リセットコントローラ２０からの「高速動作要求」を検出すると、例えばタイマを作動させて高速発振回路ｂの発振動作が安定するのを待つ。そして、「高速動作要求」検出後から予め定められた時間Ｔ１１が経過したときに、クロック信号を低速クロック信号Ｃｌｋｃから高速クロック信号Ｃｌｋｂに切り替える（すなわち、低速動作を停止する）。つまり、初期化後は、ＩＣ１は通常動作状態（通常モードともいう）となる。

次に、ＩＣ１の、通常動作状態から低速動作状態（スリープモード）への遷移の詳細について説明する。マイコン３は、例えば、該当する出力ポートをＨレベルとすることで、ＩＣ１を低速で動作させるための「ＩＣ動作要求（低速動作開始）」をＩＣ１に出力する（Ｓ１１）。そして、必要に応じ、マイコン３に接続された高速発振回路ａの動作を停止して、通常動作状態であるＲｕｎ状態から、内蔵する低速発振回路３１からのクロック信号に基づいて動作するＳｌｅｅｐ状態に移行する（Ｓ１２）。Ｓｌｅｅｐ状態では、ＩＣ１からの「マイコン動作要求」（後述）を検出可能となっている。また、「ＩＣ動作要求（低速動作開始）」をＩＣ１に出力して、端子入力に対応する処理を停止するのみとし、Ｓｌｅｅｐ状態に移行しなくてもよい。

ＩＣ１は、「ＩＣ動作要求」が入力される入力ポートの立上りエッジ（Ｌ→Ｈ）を検出したときに、「ＩＣ動作要求（低速動作開始）」を検出する。ＩＣ１が、「ＩＣ動作要求（低速動作開始）」を検出すると、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１から、クロックセレクタ１２に、クロック信号を、低速発振回路１３が出力する低速クロック信号Ｃｌｋｃに切り替えるための「低速動作要求」を出力するとともに、「端子状態変化通知（変化なし）」および「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を出力する（すなわち、状態解除を実行）（Ｓ２１）。続いて、ＩＣ１は、クロック信号が低速クロック信号Ｃｌｋｃに切り替わったら、端子状態検出回路１１から高速発振回路ｂに、高速クロック信号の出力を停止させるための「停止要求」を出力する。そして、高速発振回路ｂは、「停止要求」を検出すると、高速クロック信号の出力を停止する（Ｓ２２）。

「停止要求」を出力するタイミングは、「低速動作要求」を出力してから所定時間経過後でもよいし、端子状態検出回路１１において低速クロック信号Ｃｌｋｃを検出したときでもよい。

これ以降、マイコン３は、消費電力が通常動作状態時よりも少ないＳｌｅｅｐ（スリープ）状態で動作し、ＩＣ１も消費電力が通常動作状態時よりも少ない低速動作状態に遷移する。

ＩＣ１では、低速動作状態時においても、入力回路２を介した入力端子（Ｉｎ）の状態（端子信号）の変化を監視している（Ｓ２３）。そして、端子状態検出回路１１が入力端子の状態変化（例えば、Ｌレベル→Ｈレベルの変化：エッジ検出）を検出したとき、入力状態バッファ１７にその端子状態を出力する（Ｓ２４）。入力状態バッファ１７は、端子状態検出回路１１が出力した内容を保持する。

次に、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１からクロックセレクタ１２に、高速クロック信号を用いて動作させるための「高速動作要求」を出力する（Ｓ２５）とともに、高速発振回路ｂに、高速クロック信号Ｃｌｋｂの発振を開始させるための「発振要求」を出力する。これにより、高速発振回路ｂは発振を開始する（Ｓ２７）。そして、クロックセレクタ１２は、例えば、高速発振回路ｂの発振開始後、予め定められた時間Ｔ１２が経過したときに（すなわち、高速発振回路ｂの発振状態が安定状態になるタイミングが到来したとき：Ｓ３０）、ＩＣ１に供給するクロック信号を低速クロック信号Ｃｌｋｃから高速クロック信号Ｃｌｋｂに切り替える（Ｓ３１）。

さらに、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１から上述の「高速動作要求」を出力する（Ｓ２５）とともに、マイコン３に対して、マイコン３を高速発振回路ａからの高速クロック信号で動作させるための「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」も出力する（Ｓ２６）。さらに、端子状態検出回路１１において、例えば、上述の時間Ｔ１２よりも長く定められた、「端子状態変化通知（変化あり）」を出力するタイミングを生成するためのタイマを動作させる（Ｓ２８）。

端子状態検出回路１１から「高速動作要求」を出力した後に、「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」を出力するタイミングは、マイコン３が高速クロック信号Ｃｌｋａで動作する（すなわち、Ｒｕｎ状態に切り換わる）前に、ＩＣ１が高速クロック信号Ｃｌｋｂで動作しているように設定することが望ましい。

例えば、「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」を出力するタイミングを、ＩＣ１に含まれるタイマによって制御する構成として、タイマ値をマイコン３から通信バス６を介して受信し、その値をＩＣ動作設定格納メモリ１８に記憶して、端子状態検出回路１１あるいはクロックセレクタ１２がその内容を読み出してタイミングを生成するようにしてもよい。なお、ＩＣ１，マイコン３のそれぞれの発振安定時間は既知であるため、タイマ値Ｔ１２，Ｔ２は、発振安定時間に基づいて設定することができる。

その後「端子状態変化通知（変化あり）」を出力するタイミングが到来すると、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１からマイコン３に、「端子状態変化通知（変化あり）」を出力する（Ｓ２９）。

「マイコン動作要求」と「端子状態変化通知」とを別出力としているのは、マイコン３がＲｕｎ状態中に、ＩＣ１を高速クロック信号Ｃｌｋｂで動作させることをより容易とするためである。例えば、マイコン３が、「ＩＣ動作要求信号（低速動作停止）」を出力しているときには、端子信号の変化を検出しても、既にマイコン３はＲｕｎ状態であるため、不要な「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」を出力せず、「端子状態変化通知」のみを出力する。この場合、マイコン３がＩＣ１から端子状態を取得したとき、のような予め定められたタイミングで、マイコン３から、「ＩＣ動作要求信号（低速動作停止）」を出力する（図３：Ｓ１６参照）。

なお、マイコン３が「ＩＣ動作要求信号（低速動作停止）」を出力しないときには、ＩＣ１からその都度ウェイクアップ要求（「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」）が発生する。しかし、マイコン３で、Ｒｕｎ状態中にウェイクアップ要求を検出したときには、そのウェイクアップ要求に対応する処理を行わないようにすれば、マイコン３およびＩＣ１の動作に影響を及ぼすことはない。無論、「マイコン動作要求」と「端子状態変化通知」とを１つの出力で兼用してもよい。

マイコン３では、「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」を検出すると、Ｓｌｅｅｐ状態であれば、ウェイクアップして、高速発振回路ａの発振を開始する（Ｓ１３）。そして、高速発振回路ａの発振が安定するまで待つ（Ｓ１４）。予め定められた時間Ｔ２（図３参照）が経過し、高速発振回路ａの発振が安定すると、クロック信号を内部の低速発振回路３１から、高速発振回路ａからの高速クロック信号Ｃｌｋａに切り替える。

この後、マイコン３の動作状態はＲｕｎ状態となり、その後、端子状態検出回路１１からの「端子状態変化通知（変化あり）」を検出すると、通信バス６を介して、ＩＣ１から端子状態（すなわち、入力状態バッファ１７の内容）を受信する（Ｓ１５）。

マイコン３が通信バス６を介して端子状態を受信すると、ＩＣ１へ「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」を出力する（Ｓ１６）。そして、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１において「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」を検出したら、端子状態検出回路１１からマイコン３に、「端子状態変化通知（変化なし）」を出力するとともに、「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を出力する。

また、ＩＣ１において、マイコン３が通信バス６を介して端子状態を受信したことを検出したとき（例えば、通信終了を検出したとき）に、端子状態検出回路１１が、「端子状態変化通知（変化なし）」，「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を出力してもよい。この場合、マイコン３からの「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」の出力は不要となる。

最後に、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１において「ＩＣ動作要求（低速動作開始）」を検出したとき、上述のステップＳ２１と同様に、端子状態検出回路１１の状態解除を実行し、低速動作状態に遷移する。このとき、マイコン３は、Ｒｕｎ状態のままである。

その後、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１において入力端子の状態変化を検出したとき、端子状態検出回路１１からマイコン３に、「端子状態変化通知（変化あり）」と「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」とを出力する。ただし、マイコン３はＲｕｎ状態であるので、「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」は出力しなくてもよい。マイコン３が「端子状態変化通知（変化あり）」を検出すると、通信バス６を介して端子状態を受信し、ＩＣ１へ「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」を出力する。そして、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１において「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」を検出すると、端子状態検出回路１１からマイコン３に、「端子状態変化通知（変化なし）」、および「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を出力する。

つまり、マイコン３がＲｕｎ状態かつＩＣ１が低速動作状態であるときにも、ＩＣ１は入力端子の状態変化を検出して、その変化をマイコン３に送信することができ、マイコン３は入力端子の状態変化を取得できる。

次に、電源電圧が低下したときのＩＣ１の動作について説明する。電源電圧がＩＣ１の動作電圧を下回ると、電圧監視回路２１の出力するリセット信号ａは、リセット解除状態からリセット状態に遷移する。電圧監視回路２１のリセット信号ａの状態変化に伴い、ＩＣ１のリセットコントローラ２０の出力するリセット信号ｂも、リセット解除状態からリセット状態に遷移する。そして、ＩＣ１の動作は停止する。

この後、電源電圧がＩＣ１の動作電圧に達すると、前述の電源投入時と同様の初期化（Ｓ２０）が行われる。

図５および図６を用いて、本発明における信号入力の詳細（状態遷移）の別例について説明する。

上述のように、実施例１は、マイコン３から「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」を出力することで、端子状態検出回路１１の状態解除を実行している。すなわち、マイコン３に、「端子状態変化通知（変化なし）」を出力するとともに、「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を出力している。このため、マイコン３が「端子状態変化通知（変化あり）」と「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」を検出するためには、ＩＣ１において上述の端子状態検出回路１１の状態解除を実行する必要がある。

上述の端子状態検出回路１１の状態解除を実行するためには、必ず「ＩＣ動作信号（低速動作開始）」→「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」の立ち下がりエッジを発生させなければならない。しかし、ＩＣ１は、ＩＣ動作要求（低速動作開始）を検出することで必ず低速動作に遷移するため、ＩＣ１を高速動作させたまま「端子状態変化通知（変化あり）」と「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」を連続して発生させることはできなかった。

そこで、本実施例２では、ＩＣ１を高速動作させたまま「端子状態変化通知（変化あり）」と「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」を連続して発生できる構成とした。そのために、上述の端子状態検出回路１１の状態解除の実行を、マイコン３からの「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」の検出と連動させず、マイコン３から通信バス６を介して送信される状態解除通知コマンドによって実現する。

以下、本実施例２の詳細について説明する。なお、本実施例２の回路構成は図１と同様であり、図５，図６は、それぞれ図２，図３の変形例であり、マイコン３側のＳ１１〜Ｓ１４、およびＩＣ１側のＳ２０〜Ｓ３１は、実施例１の図２，図３と同様であるため、ここではＳ１５以降およびＳ３２以降について説明する。

図２，図３と同様に、マイコン３が、端子状態検出回路１１からの「端子状態変化通知（変化あり）」を検出すると、通信バス６を介して、ＩＣ１から端子状態を受信する（Ｓ１５）。

その後、端子状態の受信を終了すると、マイコン３は通信バス６を介して、ＩＣ１に対して「状態解除通知」コマンドを送信する（Ｓ３２）。ＩＣ１では、「状態解除通知」コマンドを受信すると、端子状態検出回路１１から、「端子状態変化通知（変化なし）」（Ｓ３３），「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」（Ｓ３４）を出力する。

マイコン３は、「状態解除通知」コマンドを送信後、予め定められた時間が経過したとき（ＩＣ１からの「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を検出したときでもよい）、ＩＣ１へ「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」を出力する（Ｓ１６）。これは、実施例１と同様に、ＩＣ１が高速クロック信号Ｃｌｋｂで動作中の入力端子状態検出時に、不要な「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求あり）」を出力しないようにするためである（詳細は後述）。

ＩＣ１が「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を出力した（Ｓ３４）後も、ＩＣ１は入力端子Ｉｎの状態変化を監視し続けており、入力端子Ｉｎの状態変化を検出したときに（Ｓ３５）、ＩＣ１は、端子状態検出回路１１から入力状態バッファ１７にその端子状態を出力した（Ｓ３６）上で、「端子状態変化通知（変化あり）」を出力する（Ｓ３７）。

このとき、入力状態バッファ１７に確実に端子状態が反映されるように、入力状態バッファ１７に端子状態を出力した後、予め定められた時間を待ってから「端子状態変化通知（変化あり）」を出力してもよい。

端子状態検出回路１１の動作は、ＩＣ１が低速で動作している場合の端子状態の変化を検出したときの動作（Ｓ２３〜Ｓ２９）と異なるが、これはＩＣ動作要求の検出状態を確認することで動作の切り分けが可能である。すなわち、「ＩＣ動作要求（低速動作開始）」であれば、Ｓ２３〜Ｓ２９の動作を実行し、「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」であれば、Ｓ３６，Ｓ３７の動作を実行する。

マイコン３が「端子状態変化通知（変化あり）」を検出した後は、マイコン３は通信バス６を介して端子状態を受信し（Ｓ３８）、その後「状態解除通知」コマンドを送信する（Ｓ３９）。ＩＣ１は、状態解除通知コマンドを受信すると、端子状態検出回路１１から、「端子状態変化通知（変化なし）」（Ｓ４０）と「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」（Ｓ４１）を出力する。

なお、ＩＣ１が状態解除通知コマンドを受信する際（Ｓ３２、Ｓ３９）に、ＩＣ動作要求の検出状態を確認し、「ＩＣ動作要求（低速動作開始）」であるとき（すなわちＳ３２の場合）のみ「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を出力し、「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」であるとき（すなわちＳ３９の場合）は「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」を出力しないようにしてもいい。

ただし、この場合は、ＩＣ１が低速で動作している場合に、マイコン３が状態解除通知コマンドの送信（Ｓ３２）と「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」を出力（Ｓ１６）する順序が逆になると、状態解除（Ｓ３３，Ｓ３４）時に「マイコン動作要求（Ｗａｋｅｕｐ要求なし）」が出力されなくなるため、状態解除通知コマンドの送信（Ｓ３２）と「ＩＣ動作要求（低速動作停止）」の出力（Ｓ１６）順序を守る必要がある。

上述のように、本実施例２では、演算回路は、端子状態出力回路が出力した入力端子の状態を取得した後、状態解除通知を送信し、信号入力用回路は、状態解除通知を受信する受信回路を備え、状態解除通知を受信したとき、端子状態変化通知信号および動作要求信号の少なくとも一方の出力を停止する構成を示している。

上述の各実施例において、ＩＣ１が出力する「マイコン動作要求」あるいは「端子状態変化通知（変化あり）」において、状態が変化した入力端子を特定し、その端子の情報（例えば、何番目の入力端子であるか）を出力してもよい。つまり、端子状態変化通知信号あるいは動作要求信号を出力する際に、これらの信号に状態が変化した入力端子の情報を含める構成とする。こうすることで、マイコン３では、少なくとも、その入力端子の状態を参照して実行する処理のみを起動すればよいので、マイコン３の処理負荷（すなわち、消費電力）を低減することができる。

また、上述の各実施例において、端子状態検出回路１１では、入力端子の状態の立上りあるいは立下りのエッジを検出しているため、検出対象は、スイッチのようなＯＮ／ＯＦＦの信号を出力するものであるが、アナログ信号を検出対象としてもよい。この場合、端子状態検出回路１１あるいは入力回路２は、アナログ信号をデジタル値に変換する周知のＡＤ変換器を含む。そして、低速クロック信号Ｃｌｋｃで動作中にアナログ信号の変化を検出したときＡＤ変換を開始し、例えば、ＡＤ変換値の変化量が予め定められた値を超えた場合、あるいは、ＡＤ変換値が予め定められた値を超えた場合、入力状態バッファ１７にＡＤ変換値を書き込むとともに、クロック信号を高速クロック信号に切り替える。

また、上述の各実施例では、ＩＣ１が高速クロック信号Ｃｌｋｂによる動作に切り替わると、端子状態検出回路１１が入力端子の状態を監視するタイミングが変化する（例えば、監視周期が短くなる）が、信号入力用回路１全体でクロック速度を切り替えているのは、次のような理由による。つまり、通信回路１９のみを高速クロック信号Ｃｌｋｂにより動作させ、他の回路を低速クロック信号Ｃｌｋｃにより動作させると、入力状態バッファ１７の内容の通信回路１９への送信が低速クロック信号Ｃｌｋｃにより行われ、その結果、信号入力用回路１からマイコン３へのデータ転送速度が遅くなるためである。

また、端子状態検出回路１１が入力端子の状態を監視するタイミングを生成するカウンタの設定値を、高速クロック信号Ｃｌｋｂ動作時と低速クロック信号Ｃｌｋｃ動作時で個別に設定できるようにし、クロック信号が切り替わっても監視タイミングが変わらないようにしてもよい。つまり、入力端子の状態を取得するタイミングは、第１クロック信号により動作しているときと、第２クロック信号により動作しているときとで、略同一となるように定められる構成となる。

また、端子状態検出回路１１が入力端子の状態に変化があったことを検出したとき、通信回路１９および入力状態バッファ１７を高速クロック信号Ｃｌｋｂにより動作させ、端子状態検出回路１１は低速クロック信号Ｃｌｋｃにより動作させるようにしてもよい。つまり、クロック信号切換回路は、切換要求信号を取得したとき、第１クロック信号の発生を開始し、第１クロック信号の状態が予め定められた安定状態になるタイミングが到来したときに、第１クロック信号を端子状態出力回路に対してのみ出力し、端子状態検出回路へは第２クロック信号の出力を継続する構成となる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

１ 信号入力用回路（ＩＣ）
２ 入力回路
３ マイコン（演算回路）
１１ 端子状態検出回路
１２ クロックセレクタ（クロック信号切換回路）
１３ 低速発振回路（第２クロック信号発生回路）
１４ 低速発振子
１７ 入力状態バッファ
１８ ＩＣ動作設定格納メモリ
１９ 通信回路（端子状態出力回路）
３１ 低速発振回路
Ｉｎ 入力端子
ｂ 高速発振回路（第１クロック信号発生回路）
Ｘｂ 高速発振子

Claims (7)

1. 入力端子の状態を取得して監視する信号入力用回路であって、
   取得した前記入力端子の状態を、前記信号入力用回路とは別に構成される演算回路へ出力する端子状態出力回路と、
   前記信号入力用回路を通常の動作モードである通常モードで動作させるための、予め定められた第１の周波数の第１クロック信号を発生する第１クロック信号発生回路と、
   前記信号入力用回路を前記通常モードよりも消費電力が少ない動作モードであるスリープモードで動作させるための、予め定められた第２の周波数の第２クロック信号を発生する第２クロック信号発生回路と、
   前記第１クロック信号および前記第２クロック信号が入力され、これらクロック信号のうちいずれか一方を出力するクロック信号切換回路と、
   取得した前記入力端子の状態に変化があったか否かを検出する端子状態検出回路と、
   を備え、
   前記端子状態検出回路は、前記入力端子の状態に変化があったことを検出したとき、前記スリープモードで動作中のときには、前記クロック信号切換回路に前記第１クロック信号を出力するよう切換要求信号を出力するとともに、前記演算回路が前記入力端子の状態を入力可能となる通常動作状態に遷移させるための動作要求信号を、前記演算回路へ出力することを特徴とする信号入力用回路。
2. 前記クロック信号切換回路は、前記切換要求信号を取得したとき、前記第１クロック信号の発生を開始し、前記第１クロック信号の状態が予め定められた安定状態になるタイミングが到来したときに、前記第１クロック信号を前記第２クロック信号から切り替えて出力し、このとき、前記端子状態検出回路は、前記動作モードを前記通常モードに遷移させる請求項1に記載の信号入力用回路。
3. 前記クロック信号切換回路が前記切換要求信号を取得してから前記第１クロック信号の状態が予め定められた安定状態になるタイミングが、前記演算回路が前記動作要求信号を取得してから前記通常動作状態に遷移するタイミングよりも前に到来するように、前記切換要求信号および前記動作要求信号の出力タイミングが定められる請求項２に記載の信号入力用回路。
4. 前記端子状態検出回路は、前記動作要求信号を前記演算回路へ出力してから予め定められた時間を経過した後に、前記入力端子の状態に変化があった旨を含む端子状態変化通知信号を前記演算回路へ出力する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の信号入力用回路。
5. 前記端子状態検出回路は、前記演算回路が前記通常動作状態に遷移した後に、前記入力端子の状態に変化があったことを検出したときは、前記動作要求信号を前記演算回路へ出力しない請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の信号入力用回路。
6. 前記端子状態出力回路は、前記演算回路からの出力要求に基づいて、取得した前記入力端子の状態を前記演算回路へ出力する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の信号入力用回路。
7. 前記端子状態検出回路は、前記演算回路からの低速動作要求信号を検出したとき、前記クロック信号切換回路に前記第２クロック信号を出力するよう切換要求信号を出力するとともに、前記動作モードを前記スリープモードに遷移させる請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の信号入力用回路。

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