JP5978753B2 - 電子機器装置 - Google Patents

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本発明は、上位装置からの指令を受けて外部機器に対する制御信号を出力するマイクロプロセッサを備えた電子機器装置に関する。
外部機器の作動を制御する電子機器装置は、例えば上位装置からの指令を受けて動作して、電源装置の作動や冷却装置におけるファン運転、表示装置での表示等をそれぞれ制御するマイクロプロセッサを備えて構成される。具体的には図6に示すように電子機器装置1が備えるマイクロプロセッサ11は、上位装置12からの出力指令を受けてデータ出力ポートから外部機器に対するデータ信号(制御信号)を出力する。そしてマイクロプロセッサ11は、上記データ信号(制御信号)にて、例えばリレー/IGBT回路13を駆動して負荷(図示せず)への電源供給を担う電源装置14の作動を制御し、また各種スイッチ回路15の作動を制御して冷却装置16を駆動し、更には表示ドライブ回路17の作動を制御して表示装置18を駆動する。
尚、この種の電子機器装置1に組み込まれる汎用のマイクロプロセッサ11は、一般的には複数の入出力ポートを備え、電源投入時のイニシャル処理によって上記各入出力ポートの機能が設定される。具体的には複数の入出力ポート中の幾つかは制御信号出力用のデータ出力ポートとして設定され、また他の入出力ポートの幾つかは、例えばデータ入力ポートとして設定される。
ところで上述したデータ信号(制御信号)の出力中にマイクロプロセッサ11が何等かの要因でリセットされた場合、リセットに伴うイニシャル処理によって前述した制御信号が消失すると言う問題がある。具体的には制御信号の出力中にウォッチドッグタイマがオーバーフローしたり、上位装置からプログラムのダウンロードが指示されると、これによってマイクロプロセッサ11はリセットされる。するとこのリセットに伴うイニシャル処理によって前記複数の入出力ポートが初期化されるので、リセット前に出力していた前記制御信号が失われる(クリアされる)と言う不具合が生じる。
すると前記マイクロプロセッサ11からのデータ信号(制御信号)の消失に伴って前記リレー/IGBT回路13、各種スイッチ回路15および表示ドライブ回路17がリセットされる。この結果、例えば前記電源装置14から負荷への電源供給が停止し、前記冷却装置16のファンモータが停止し、また前記表示装置18での表示が消えてしまう等の問題が発生する。
ちなみに出力データの消失を防ぐ手法として、例えば主電源(商用電源)により駆動される電子カウンタ(電子機器)の出力(計数値)を、電池やコンデンサ等の補助電源により駆動されるメモリを用いて記憶(ラッチ)することが提唱されている(例えば特許文献1を参照)。
特公昭61−3131号公報
しかしながら特許文献1に開示される手法は、主電源の停電対策には有用ではあるが、前述したマイクロプロセッサ11の動作中におけるリセット時には該マイクロプロセッサ11の出力データ(制御信号)自体がリセットされるので、外部機器に対する出力データ(制御信号)の保持と言う点では何ら有効に寄与しない。換言すれば上記手法は主電源の停電直前の出力データを補助電源(別電源)にて駆動されるラッチ回路を用いて保持するだけであり、上述したマイクロプロセッサ11の動作中におけるリセットに伴って該マイクロプロセッサ11の入出力ポートの機能が初期設定され、また前記出力データ(制御信号)も初期化されるような場合には何ら対処し得ない。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、外部機器に対する制御信号の出力中に何らかの要因でマイクロプロセッサがリセットされた場合であっても、リセット前までに上記マイクロプロセッサが出力していた制御信号を保持して外部機器の作動を維持することのできる出力データ保持機能を備えた電子機器装置を提供することにある。
上述した目的を達成するべく本発明に係る電子機器装置は、イニシャル処理により出力ポートとして設定されて該イニシャル処理の終了後に一定周期のパルスを出力する第1の入出力ポートP1、前記イニシャル処理により出力ポートとして設定されて該イニシャル処理の終了後にLレベルに保たれる第2の入出力ポートP2、および前記イニシャル処理の終了後に上位装置からの指令に基づいて外部機器に対する制御信号を出力するデータ出力ポートO0〜Onを備えたマイクロプロセッサと、
このマイクロプロセッサの前記第1の入出力ポートP1から出力されるパルスをラッチイネーブル端子LEに入力して前記データ出力ポートO0〜Onから出力される制御信号をラッチすると共に、前記第2の入出力ポートP2からの出力を出力イネーブル端子OEに受けてラッチデータを前記外部機器に出力するラッチ回路とを備え、
特に前記第1の入出力ポートP1をプルダウンするプルダウン抵抗を用いて前記マイクロプロセッサのリセットに伴う前記イニシャル処理時に前記ラッチ回路のラッチイネーブル端子LEをLレベルに保ち、
またプルアップ抵抗を用いて前記第2の入出力ポートP2をプルアップすると共に、ラッチ動作に伴ってLレベルに設定される前記ラッチ回路の出力を、ダイオードを介して前記出力イネーブル端子OEに与えて前記マイクロプロセッサのリセットに伴うイニシャル処理時に前記ラッチ回路の出力イネーブル端子OEをLレベルに保つように構成することで、前記マイクロプロセッサのリセット前に前記データ出力ポートO0〜Onから出力されている制御信号を前記ラッチ回路に保持することを特徴としている。
具体的には前記マイクロプロセッサのリセットは、例えば前記データ出力ポートO0〜Onからの外部機器に対する制御信号の出力中に前記上位装置からリセット指示が与えられたとき、前記制御信号の出力中に前記上位装置からの指令によりプログラムをダウンロードするとき、および前記制御信号の出力中にウォッチドッグタイマがオーバーフローしたときに実行される。
また前記マイクロプロセッサは、前記イニシャル処理によって設定されるデータ入力ポートI0〜Inを備え、前記リセットに伴うイニシャル処理後に前記データ入力ポートI0〜Inから前記ラッチ回路の出力データを入力し、該データ入力ポートI0〜Inから入力したデータを前記データ出力ポートO0〜Onから出力するように構成される。
上記構成の電子機器装置によれば、外部機器に対する制御信号の出力中に何らかの原因でマイクロプロセッサがリセットされても、このリセットに伴うイニシャル処理時にはラッチ回路のラッチイネーブル端子LEがLレベルに保たれると共に、該ラッチ回路の出力イネーブル端子OEもLレベルに保たれるので、リセット前に前記マイクロプロセッサから出力されていた制御信号が前記ラッチ回路にそのまま保持される。
従って制御信号の出力中の前記マイクロプロセッサがリセットされても、リセット前に前記マイクロプロセッサが出力していた制御信号を前記ラッチ回路に保持して前記外部機器に継続して与えることができ、上記リセットに伴うイニシャル処理の終了後には再び前記マイクロプロセッサから出力される制御信号を前記外部機器に与えることができる。故に前記制御信号に基づく外部機器の作動を安定に維持することができる。
しかも前記ラッチ回路のラッチイネーブル制御に用いる前記第1の入出力ポートP1をプルダウン抵抗を用いてプルダウンすると共に、前記ラッチ回路の出力イネーブル制御に用いる前記第2の入出力ポートP2をプルアップ抵抗を用いてプルアップし、更にラッチ動作に伴ってLレベルに設定される前記ラッチ回路の出力を、ダイオードを介して該ラッチ回路の出力イネーブル端子OEに与えると言う簡単な構成にて、前記マイクロプロセッサのリセットに伴うイニシャル処理時における前記ラッチ回路の動作を保証することができる。従ってマイクロプロセッサのリセットに拘わることなく、外部機器の動作を保証する上での効果が絶大である。
本発明の一実施形態に係る電子機器装置の概略構成図。 図1に示す電子機器装置におけるラッチ回路の入出力動作を示す図。 図1に示す電子機器装置における電源投入時の動作を示すタイミング図。 図1に示す電子機器装置におけるプログラムダウンロード時の動作を示すタイミング図。 図1に示す電子機器装置におけるウォッチドッグタイマのオーバーフロー時の動作を示すタイミング図。 電子機器装置を用いて外部装置の動作を制御するシステムの全体構成図。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る電子機器装置について説明する。
図1は電子機器装置1の概略構成図であって、11は上位装置からの指令に基づいて外部機器(図6参照)の動作を制御する汎用のマイクロプロセッサである。このマイクロプロセッサ11が備える複数の入出力ポートは、そのイニシャル処理によって予め設定された機能を果たすように設定される。尚、これらの入出力ポートは、一般的にはそのイニシャライズ処理時には、ハイ・インピーダンスの入力ポートとして機能する。
具体的には前記マイクロプロセッサ11の第1の入出力ポートP1は、イニシャル処理の終了後に一定周期のパルスを出力する出力ポートとして設定され、また第2の入出力ポートP2は、前記イニシャル処理の終了後にLレベルに保たれる出力ポートとして設定される。また前記マイクロプロセッサ11の前記第1および第2の入出力ポートP1,P2とは異なる別の入出力ポートは、イニシャル処理の終了後に上位装置からの指令に基づいて外部機器に対する制御信号を出力するデータ出力ポートO0,O1〜Onとして設定され、更に別の入出力ポートは入力ポートI0,I1〜Inとして設定される。
例えば7ビットの制御信号を用いて外部機器の動作を制御するマイクロプロセッサ11の場合には、前記データ出力ポートO0,O1〜Onは7ビットのデータ出力ポートO0,O1〜O6からなり、また前記入力ポートI0,I1〜Inは7ビットの入力ポートI0,I1〜I6からなる。
一方、ラッチ回路20は、図2にその入出力動作(動作モードを示す真理値)を示すようにラッチイネーブル端子LEがHレベルのときに、そのデータ入力端子D0,D1〜Dn+1に加えられている信号(データ)をラッチし、出力イネーブル端子OEがLレベルのときに上記データ入力端子D0,D1〜Dn+1のそれぞれに対応するデータ出力端子Q0,Q1〜Qn+1からラッチ信号(ラッチデータ)を外部出力するアクティブ・ハイ型のものである。ちなみにラッチ回路20が、例えば8ビットD型の3ステート・ラッチ回路(74HC573型)の場合には、上記データ入力端子D0,D1〜Dn+1は8ビットのデータ入力端子D0,D1〜D7であり、データ出力端子Q0,Q1〜Qn+1は8ビットのデータ出力端子Q0,Q1〜Q7である。
前述したように前記マイクロプロセッサ11が、例えば7ビットの制御信号を用いて外部機器の動作を制御する場合には、上記7ビットの制御信号に合わせて前記ラッチ回路20の前記データ入力端子D0,D1〜D7の中の7個のデータ入力端子D0,D1〜D6が、前述した如く設定されるマイクロプロセッサ11のデータ出力ポートO0,O1〜O6にそれぞれ接続される。またこのラッチ回路20の前記データ出力端子Q0,Q1〜Q7の中の7個のデータ出力端子Q0,Q1〜Q6が、図示しない外部機器の制御信号入力端子に接続されると共に、前記マイクロプロセッサ11の入力ポートI0,I1〜I6にそれぞれ接続される。
そして前記マイクロプロセッサ11の前記第1の入出力ポートP1は、上記ラッチ回路20のラッチイネーブル端子LEに一定周期のパルスをライトイネーブル信号として出力するように設定される。また同時に前記マイクロプロセッサ11の前記第2の入出力ポートP2は、上記ラッチ回路20の出力イネーブル端子OEにLレベルの出力イネーブル信号を出力するように設定される。
この結果、前記ラッチ回路20は、前記ラッチイネーブル端子LEに前記マイクロプロセッサ11の第1の入出力ポートP1から出力されるパルスを受けたときに該マイクロプロセッサ11のデータ出力ポートO0,O1〜Onから出力される制御信号をラッチする。そして前記ラッチ回路20は、前記出力イネーブル端子OEに前記マイクロプロセッサ11の第2の入出力ポートP2からの出力を受けて、そのラッチデータ(制御信号)を前記外部機器に出力する役割を果たす。
ここで本電子機器装置1が特徴とするところは、前述したイニシャル処理によって設定される前記マイクロプロセッサ11の第1の入出力ポートP1を接地電位(Lレベル)にプルダウンするプルダウン抵抗21を備えると共に、前記第2の入出力ポートP2を電源電位(Hレベル)にプルアップするプルアップ抵抗22を備える点にある。前記プルダウン抵抗21は、前記マイクロプロセッサ11の電源投入時、およびリセット時に実行されるイニシャル処理時にハイ・インピーダンスとなる前記第1の入出力ポートP1をLレベルに設定し、ひいては前記ラッチイネーブル端子LEをLレベルに保つ役割を担う。また前記プルアップ抵抗22は、前記第2の入出力ポートP2をマイクロプロセッサ11の電源投入時にプルアップする役割を担う。
また前記ラッチ回路20の前記データ入力端子D0,D1〜D7の中の、残された1個のデータ入力端子D7は接地されており、このデータ入力端子D7に対応するデータ出力端子Q7はダイオード23を介して前記出力イネーブル端子OEに接続されている。このダイオード23は、データ入力端子D7を介して前記ラッチ回路20にラッチされて前記データ出力端子Q7か出力されるLレベルのデータ(接地電位)にて、前記電源投入後における該ラッチ回路20の出力イネーブル端子OEをLレベルに保つ役割を担う。換言すれば前記ダイオード23は、そのカソードを前記ラッチ回路20のデータ出力端子Q7に接続し、アノードを該ラッチ回路20の出力イネーブル端子OEに接続することによって、該出力イネーブル端子OEに前記データ出力端子Q7の出力(Lレベル)を強制的に与える役割を担う。
このように構成された電子機器装置1によれば、図3に電源投入時の動作を示すように、電源電圧の立ち上がりに伴ってマイクロプロセッサ11が初期リセットされ、この初期リセットに伴って予め設定された前述したイニシャル処理が実行される。このイニシャル処理が実行されるまでの期間においては、前記第1の入出力ポートP1は前記プルダウン抵抗21を介してプルダウン(接地)されているので、該第1の入出力ポートP1の電位はLレベルに抑えられ、前記ラッチ回路20のラッチイネーブル端子LEはLレベルに保たれる。
また前記第2の入出力ポートP2は前記プルアップ抵抗22を介して電源電位にプルアップされているので、該第2の入出力ポートP2の電位はHレベルに設定され、前記ラッチ回路20の出力イネーブル端子OEはHレベルに保たれる。この結果、前記ラッチ回路20からラッチデータが出力されることはなく、また該ラッチ回路20の出力がハイ・インピーダンス状態に保たれるので、雑音等に起因する誤った制御信号が前記外部機器に与えられることがない。
その後、イニシャル処理が終了すると、該イニシャル処理によって前記第1の入出力ポートP1から一定周期のパルスが出力され、該パルスはラッチイネーブル信号として前記ラッチ回路20に与えられる。また上記イニシャル処理の終了に伴って前記第2の入出力ポートP2の出力がLレベルに設定され、この出力は出力イネーブル信号として前記ラッチ回路20に与えられる。この結果、前記マイクロプロセッサ11のデータ出力ポートO0,O1〜O6から出力されるデータ(制御信号)が前記パルスに同期して前記ラッチ回路20にラッチされ、そのラッチデータ(制御信号)は該ラッチ回路20から前記外部機器に出力される(図3に示す出力信号)。
ところで上述した如くしてラッチ回路20を介して前記マイクロプロセッサ11から外部機器に対する制御信号を出力している動作中に何等かの要因によって前記上位装置からリセット指示が与えられると、前記マイクロプロセッサ11は強制的にリセットされる。するとこのリセットによって前記第1の入出力ポートP1は入力ポートとして働き、また前述したようにプルダウン抵抗21を介して接地されているので、前記ラッチ回路20のラッチイネーブル端子LEはLレベルに設定される。
しかしながら前記ラッチ回路20の出力イネーブル端子OEは、前記ダイオード23を介してLレベルに保たれるので、リセット前に前記マイクロプロセッサ11が出力していたデータ(制御信号)は該ラッチ回路20にそのまま保持される。この結果、マイクロプロセッサ11のリセットに拘わらず、前記外部機器にはラッチ回路20にラッチされたリセット前のデータ(制御信号)が継続して与えられる。
従って前記マイクロプロセッサ11がリセットされても外部機器が不本意に動作停止することがなく、例えばリレー/IGBT回路13を駆動して電源装置14を運転している場合には継続して負荷への電源供給が行われる。また各種スイッチ回路15の作動を制御して冷却装置16を運転している場合には、その運転が継続して行われる。更には表示ドライブ回路17の作動を制御して表示装置18を駆動している場合には、その表示がクリアされることがない。そして上記リセットに伴うイニシャル処理の終了後には、再び前記マイクロプロセッサ11での処理動作の実行に伴って前記データ出力ポートO0,O1〜O6から出力される新たなデータ(制御信号)が前記ラッチ回路20を介して外部機器に出力される。
一方、前記制御信号の出力中に前記上位装置からの指令によりプログラムのダウンロード指令が与えられたとき、マイクロプロセッサ11はプログラムのダウンロード完了に伴うリブート動作によって内部リセットした後、図4に示すようにイニシャル処理を実行する。するとこのイニシャル処理時には前述したように前記ラッチ回路20のラッチイネーブル端子LEはLレベルに設定され、また前記ラッチ回路20の出力イネーブル端子OEは、前記ダイオード23を介してLレベルに保たれる。従ってこの場合においても上記内部リセット前に前記マイクロプロセッサ11が出力していたデータ(制御信号)が前記ラッチ回路20にそのまま保持される。

そしてイニシャル処理が完了すると、前記ラッチ回路20に保持されて前記外部機器に与えられている前記プログラムのダウンロード前のデータ(制御信号;図4に示す出力状態RD)が、前記イニシャル処理によって再設定された前記マイクロプロセッサ11のデータ入力ポートI0,I1〜I6に取り込まれ、前記データ出力ポートO0,O1〜Onを介して出力される。この結果、プログラムのダウンロード後に前記データ出力ポートO0,O1〜Onから出力されるデータ(制御信号)が再び前記ラッチ回路20を介して出力される(図4に示す出力信号)。従ってこの場合にも前記プログラムのダウンロードに拘わることなく、外部機器に対して前記制御信号を継続して与えることが可能となる。
また前記制御信号の出力中にウォッチドッグタイマ(WDT)がオーバーフローした場合には、図5に示すように前記マイクロプロセッサ11が所定時間に亘って内部リセットされる。この場合においても前述したように前記ラッチ回路20のラッチイネーブル端子LEはLレベルに設定され、また前記ラッチ回路20の出力イネーブル端子OEは、前記ダイオード23を介してLレベルに保たれるので、ラッチ回路20には前記マイクロプロセッサ11のリセット前の出力データ(制御信号;図5に示す出力信号)が保持される。
この際、上記内部リセットによって前記マイクロプロセッサ11の各ポートはイニシャル状態となり、前述した第1および第2の入出力ポートP1,P2はそれぞれハイ・インピーダンスの入力ポートとして機能する。しかし前記第1の入出力ポートP1は前記プルダウン抵抗21を介して接地電位にプルダウンされ、また第2の入出力ポートP2は前記ダイオード23を介して接地電位に規定されているので、前記ラッチ回路20の動作に悪影響を与えることがない。
そしてマイクロプロセッサ11のリセットが解除され、これに伴うイニシャル処理が終了すると、前記ラッチ回路20に保持されて前記外部機器に与えられている前記初期リセット前のデータ(制御信号;図5に示す出力状態RD)が、前記イニシャル処理によって再設定された前記マイクロプロセッサ11のデータ入力ポートI0,I1〜I6に取り込まれ、前記データ出力ポートO0,O1〜Onを介して出力される。
この結果、ウォッチドッグタイマのオーバーフローに起因するリセット後に前記データ出力ポートO0,O1〜Onから出力されるデータ(制御信号)が再び前記ラッチ回路20に取り込まれて該ラッチ回路20から出力される(図5に示す出力信号)。従ってこの場合にも前記ウォッチドッグタイマのオーバーフローに起因するリセットに拘わることなく、外部機器に対して継続して制御信号を与えることが可能となる。
かくして上述した動作に示されるように本電子機器装置1によれば、マイクロプロセッサ11から外部機器に対して制御信号を出力している動作中に、何等かの要因によって該マイクロプロセッサ11がリセットされる場合であっても、そのリセット前に出力していた制御信号を前記ラッチ回路20に保持して前記外部機器に継続して与えることができるので、外部機器を継続して安定に制御することができる。換言すれば外部機器の運転を制御するマイクロプロセッサ11の動作中におけるリセットに拘わることなく、前記外部機器を継続運転することが可能となる。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては7ビットの制御信号を出力する場合を例に説明したが、制御信号のビット数は特定されるものではない。但し、前記制御信号のビット数よりも少なくとも1ビット多い入出力ビット数のラッチ回路20を用いる必要がある。そしてこのラッチ回路20の前記制御信号のラッチに用いない入出力端子D,Qを、前記ダイオード23を介する前記出力イネーブル端子OELレベル設定に用いれば前述した機能を実現することができる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施とすることができる。
1 電子機器装置
11 マイクロプロセッサ
20 ラッチ回路
21 プルダウン抵抗
22 プルアップ抵抗
23 ダイオード

Claims (3)

  1. イニシャル処理により出力ポートとして設定されて該イニシャル処理の終了後に一定周期のパルスを出力する第1の入出力ポートP1、前記イニシャル処理により出力ポートとして設定されて該イニシャル処理の終了後にLレベルに保たれる第2の入出力ポートP2、および前記イニシャル処理の終了後に上位装置からの指令に基づいて外部機器に対する制御信号を出力するデータ出力ポートO0〜Onを備えたマイクロプロセッサと、
    このマイクロプロセッサの前記第1の入出力ポートP1から出力されるパルスをラッチイネーブル端子LEに入力して前記データ出力ポートO0〜Onから出力される制御信号をラッチすると共に、前記第2の入出力ポートP2からの出力を出力イネーブル端子OEに受けてラッチデータを前記外部機器に出力するラッチ回路と、
    前記第1の入出力ポートP1をプルダウンして前記マイクロプロセッサのリセットに伴う前記イニシャル処理時に前記ラッチイネーブル端子LEをLレベルに保つプルダウン抵抗と、
    電源投入時に前記第2の入出力ポートP2をプルアップするプルアップ抵抗と、
    ラッチ動作に伴ってLレベルに設定される前記ラッチ回路の出力を前記出力イネーブル端子OEに与えて前記マイクロプロセッサのリセットに伴うイニシャル処理時に前記ラッチ回路の出力イネーブル端子OEをLレベルに保つダイオードとを具備し、
    前記マイクロプロセッサのリセット前に前記データ出力ポートO0〜Onから出力されている制御信号を前記ラッチ回路に保持することを特徴とする電子機器装置。
  2. 前記マイクロプロセッサのリセットは、前記データ出力ポートO0〜Onからの外部機器に対する制御信号の出力中に前記上位装置からリセット指示が与えられたとき、前記制御信号の出力中に前記上位装置からの指令によりプログラムをダウンロードするとき、および前記制御信号の出力中にウォッチドッグタイマがオーバーフローしたときに実行されるものである請求項1に記載の電子機器装置。
  3. 前記マイクロプロセッサは、前記イニシャル処理によって設定されるデータ入力ポートI0〜Inを備え、前記リセットに伴うイニシャル処理後に前記データ入力ポートI0〜Inから前記ラッチ回路の出力データを入力し、該データ入力ポートI0〜Inから入力したデータを前記データ出力ポートO0〜Onから出力するものである請求項1に記載の電子機器装置。
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