JP6924026B2 - 半導体装置、ヒューマンインターフェース装置及び電子機器 - Google Patents

半導体装置、ヒューマンインターフェース装置及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、タッチパネルまたは表示パネル或いは表示とタッチ検出の機能が統合されたパネルを制御するためのコントローラIC(Integrated Circuit)である半導体装置、それが搭載されたヒューマンインターフェースモジュール及びそれが搭載された電子機器に関し、特に不揮発性メモリが半導体装置に外付けされる構成に好適に利用できるものである。
スマートフォンやタブレット端末などが普及し、その表示は高精細化が進み、タッチ検出は高機能化する傾向が著しい。表示タッチパネルの制御回路は、表示ドライバ、タッチコントローラ、シーケンスコントローラなどの複数のICで構成され、またはそれらを集積した単一チップのICで構成される。シーケンスコントローラは、例えばマイクロコントローラで実現され、表示ドライバへのガンマ補正などのパラメータの設定、タッチコントローラから得られるデータからタッチ座標を算出するプログラムの実行などを行う。
特許文献1には、表示ドライバとタッチパネルコントローラとが集積された半導体装置が示されており、タッチパネルが積層された表示パネル、サブプロセッサ及びメインコントローラが接続されている(同文献の図2)。
特開2015−169986号公報
特許文献1について本発明者が検討した結果、以下のような新たな課題があることがわかった。
特許文献1に記載されるサブプロセッサは、上述のシーケンスコントローラを構成するマイクロコントローラに相当し、プログラムを実行することによって、表示ドライバとタッチパネルコントローラへのパラメータの設定などを行う。サブプロセッサのプログラムと各種のパラメータは、メインコントローラから供給される。
ここで、パラメータの種類や数、プログラムのサイズは、表示の高精細化、タッチ検出の高機能化に伴って、著しく増加する傾向にある。そのため、サブプロセッサとメインコントローラの通信トラフィックが著しく増加することとなり、通信時間の増大を招き、または通信インターフェースを増強するためにコストの上昇を招く恐れがある。
そこで、発明者らは、サブプロセッサのプログラムと各種のパラメータは、メインコントローラからの供給に代えて、不揮発性メモリに格納して、サブプロセッサから直接アクセスすることができるよう構成について検討した。
表示ドライバ、タッチパネルコントローラ及びサブプロセッサは、一般に、フレキシブル基板上に実装され、表示パネルと接続されて表示モジュールを構成し、表示モジュールはメインコントローラと接続されるためのコネクタを備える。全体の小型化のため、このコネクタの端子数は厳しく制限されている。そのため、サブプロセッサとメインコントローラの通信は、低速のシリアルバスで実装されている。
したがって、サブプロセッサのプログラムと各種のパラメータを格納するための不揮発性メモリは、当該サブプロセッサから直接アクセスすることができるインターフェースを設けて接続するのが好適であることがわかる。不揮発性メモリは、当該サブプロセッサに内蔵されるか、外付けする場合にはサブプロセッサと同じ基板、例えば上述のフレキシブル基板上に実装されるとよい。表示モジュールとメインコントローラを接続するコネクタの端子数を増やす必要がないためである。
本願の発明者らがさらに詳しく検討したところ、そのような不揮発性メモリに対して、プログラムやパラメータなどのデータを書き込み、書き換え、また、テストを行う際に、そのアクセス時間が長くなるという問題があることが明らかになった。
不揮発性メモリのデータは、そのサイズが大きくなる傾向にあるだけではなく、接続される表示パネルの特性や製造ばらつきを吸収する目的のために、表示モジュールに実装された後のテスト工程で初期データが書き込まれ、プログラムの更新などは出荷後のフィールドで実施される場合がある。そのため、不揮発性メモリへのアクセス時間、特に書き込み時間が長くなることは、テストコストの上昇を招くだけでなく、システム設計上の障害ともなり得るのである。
したがって、本願発明の目的は、表示パネル、タッチパネルまたは表示タッチパネルであるヒューマンインターフェースパネルと、そのヒューマンインターフェースパネルを制御するコントローラを含む半導体装置と、不揮発性メモリとを備えるヒューマンインターフェースモジュールにおいて、メインコントローラと接続するコネクタの端子数を増やすことなく、または端子数の増加を最小限に抑えて、不揮発性メモリへの書き込みに要する時間を短縮することができる、半導体装置を提供することにある。
このような課題を解決するための手段を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、下記の通りである。
すなわち、表示パネル、タッチパネルまたは表示タッチパネルと、不揮発性メモリとに電気的に接続され、外部制御装置(メインコントローラ)と接続可能な半導体装置(コントローラ)であって、以下のように構成される。
半導体装置は、外部制御装置と第1のシリアル通信を行うための第1クロック端子と第1データ端子と、前記外部制御装置に対する割り込み要求端子と、前記不揮発性メモリと第2のシリアル通信を行うための第2クロック端子とデータ出力端子とデータ入力端子とチップセレクト端子とを有する。また、半導体装置は、制御回路と、前記制御回路と前記外部制御装置とが前記第1のシリアル通信を行うため第1通信インターフェース回路と、前記制御回路と前記不揮発性メモリとが前記第2のシリアル通信を行うため第2通信インターフェース回路と、割り込み要求回路と、ブリッジ回路とを備える。
ブリッジ回路は、通常モード時には、第1クロック端子と第1データ端子とを第1通信インターフェース回路と接続し、第2クロック端子とデータ出力端子とデータ入力端子と前記チップセレクト端子とを第2通信インターフェース回路と接続し、割り込み要求端子と割り込み要求回路とを接続する。ブリッジ回路はブリッジモード時には、第1クロック端子と第1データ端子と割り込み要求端子とを第2クロック端子とデータ出力端子とデータ入力端子とにそれぞれ接続し、チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベルを出力する。
前記一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、半導体装置(コントローラ)は、表示パネル、タッチパネルまたは表示タッチパネルであるヒューマンインターフェースパネルと、不揮発性メモリとに電気的に接続され、ヒューマンインターフェースモジュールに実装されたときに、外部制御装置(メインコントローラ)と接続する表示モジュールのコネクタの端子数を増やすことなく、またはその端子数の増加を最小限に抑えて、外部制御装置(メインコントローラ)から不揮発性メモリへの書き込みに要する時間を短縮することができる。
図1は、実施形態1に係る電子機器の構成例を示すブロック図である。 図2は、実施形態1に係るブリッジ回路の構成例を示すブロック図である。 図3は、ブリッジ回路の変形例の構成を示すブロック図である。 図4は、実施形態1に係るホスト側ボードの構成例を示すブロック図である。 図5は、実施形態1に係る半導体装置のブートプログラムによる動作例を示すフローチャートである。 図6は、実施形態1に係るホスト側のメインコントローラがブリッジ回路を制御するときの動作例を示すフローチャートである。 図7は、実施形態1に係る電子機器の動作例を示すタイミングチャートである。 図8は、実施形態2に係る電子機器の構成例を示すブロック図である。 図9は、実施形態2に係るブリッジ回路の構成例を示すブロック図である。 図10は、実施形態2に係るホスト側ボードの構成例を示すブロック図である。 図11は、実施形態3に係るホスト側ボードの構成例を示すブロック図である。 図12は、実施形態4に係るホスト側ボードの構成例を示すブロック図である。 図13は、実施形態5に係る半導体装置のブートプログラムによる動作例を示すフローチャートである。 図14は、実施形態5に係るホスト側のメインコントローラがブリッジ回路を制御するときの動作例を示すフローチャートである。 図15は、実施形態5に係る電子機器の動作例を示すタイミングチャートである。
1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
〔1〕ブリッジ回路
表示パネル(101)、タッチパネル(102)または表示タッチパネルと、不揮発性メモリ(103)とに電気的に接続され、外部制御装置(301)と接続可能な半導体装置(100)であって、以下のように構成される。
前記半導体装置は、前記外部制御装置との間で第1のシリアル通信(例えばI2C通信)を行うための第1クロック端子(SCL,1)、第1データ端子(SDA,2)、及び、前記外部制御装置に対する割り込み要求端子(ATTN,3)と、前記不揮発性メモリとの間で第2のシリアル通信(例えばSPI通信)を行うための第2クロック端子(SPI_CLK,4)、データ出力端子(SPI_MOSI,5)、データ入力端子(SPI_MISO,6)、及び、チップセレクト端子(SPI_CS,7)とを有する。
前記半導体装置は、制御回路(CPU,30)と、前記制御回路と前記外部制御装置とが前記第1のシリアル通信を行うため第1通信インターフェース回路(I2C−IF,31)と、前記制御回路と前記不揮発性メモリとが前記第2のシリアル通信を行うため第2通信インターフェース回路(SPI_I/F,32)と、割り込み要求回路(ATTN_logic,33)と、ブリッジ回路(10)とを備える。
前記ブリッジ回路は、複数のスイッチ回路(51〜57)を有し、通常モード時に、前記第1クロック端子(SCL,1)と前記第1データ端子(SDA,2)とを前記第1通信インターフェース回路(I2C−IF,31)と接続し、前記第2クロック端子(SPI_CLK,4)と前記データ出力端子(SPI_MOSI,5)と前記データ入力端子(SPI_MISO,6)と前記チップセレクト端子(SPI_CS,7)とを前記第2通信インターフェース回路(SPI_I/F,32)と接続し、前記割り込み要求端子(ATTN,3)と前記割り込み要求回路(ATTN_logic,33)とを接続する。
前記複数のスイッチ回路は、ブリッジモード時に、前記第1クロック端子(SCL,1)と前記第2クロック端子(SPI_CLK,4)とを接続し、前記第1データ端子(SDA,2)と前記データ出力端子(SPI_MOSI,5)とを接続し、前記割り込み要求端子(ATTN,3)と前記データ入力端子(SPI_MISO,6)とを接続し、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベル(63)を出力する。
これにより、外部制御装置(メインコントローラ)(301)はブリッジモード時に、高速に不揮発性メモリ(103)にアクセスすることができる。
なお、本願明細書において「接続する」とは、特に説明しない限り電気的に接続することを意味し、接続によって信号が伝達可能とされれば足り、配線によって直接接続される場合に限らず、途中にバッファ等が含まれていてもよい。
〔2〕I2CとSPI
〔1〕項の半導体装置(100)において、以下のとおりである。
前記第1のシリアル通信は、前記外部制御装置をマスタ側とし、前記半導体装置をスレーブ側とするI2C(Inter-Integrated Circuit)通信であり、前記第1クロック端子はI2Cのシリアルクロック(SCL)用の端子であり、前記第1データ端子はI2Cデータ転送(SDA)用の端子である。また、前記割り込み要求端子は、前記第1のシリアル通信におけるスレーブ側である前記半導体装置からマスタ側である前記外部制御装置に対するアクセス要求信号である。
前記第2のシリアル通信は、前記半導体装置をマスタ側とし、前記不揮発性メモリをスレーブ側とするSPI(Serial Peripheral Interface)通信である。前記第2クロック端子はSPIのシリアルクロック用の端子(SPI_CLK)であり、前記データ出力端子はSPIのマスタからスレーブへのデータ転送用の端子(SPI_MOSI;Master OUT / Slave IN)であり、前記データ入力端子はSPIのスレーブからマスタへのデータ転送用の端子(SPI_MISO;Master IN / Slave OUT)であり、前記チップセレクト端子にSPIのスレーブである前記不揮発性メモリを活性化するためのチップセレクト端子(SPI_CS)である。
これにより、ブリッジモード時に、低速のI2Cバス用の端子が高速のSPIバス用の端子に転用され、端子数を増やすことなく、外部制御装置(メインコントローラ)(301)から不揮発性メモリ(103)に高速にアクセスすることができる。
〔3〕ブリッジモード時にSPI_CSのレベルをブリッジ回路が制御(実施形態1)
〔1〕項または〔2〕項の半導体装置(100)において、前記ブリッジ回路は、前記ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベルを制御するためのチップセレクトレベル設定レジスタ(61)を有する。
これにより、半導体装置(コントローラ)は、表示パネル、タッチパネルまたは表示タッチパネルと、不揮発性メモリとに電気的に接続され、表示モジュールに実装されたときに、外部制御装置(メインコントローラ)と接続する表示モジュールのコネクタの端子数を増やすことなく、外部制御装置(メインコントローラ)から不揮発性メモリへの書き込みに要する時間を短縮することができる。
〔4〕ブリッジモード時にSPI_CSを制御する端子を追加(実施形態2)
〔1〕項または〔2〕項において、前記半導体装置(100)は、前記外部制御装置と接続されるための選択制御端子(host_SPI_CS,8)をさらに有し、前記複数のスイッチ回路は、ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子と前記選択制御端子とを接続する。
これにより、半導体装置(コントローラ)は、表示パネル、タッチパネルまたは表示タッチパネルと、不揮発性メモリとに電気的に接続され、表示モジュールに実装されたときに、外部制御装置(メインコントローラ)と接続する表示モジュールのコネクタの端子数の増加を最小限に抑えて、外部制御装置(メインコントローラ)から不揮発性メモリへの書き込みに要する時間を短縮することができる。
〔5〕ヒューマンインターフェースモジュール
表示パネル(101)、タッチパネル(102)または表示タッチパネルであるヒューマンインターフェースパネルと、不揮発性メモリ(103)と、前記ヒューマンインターフェースパネルと前記不揮発性メモリと電気的に接続される半導体装置(100)と、前記半導体装置と外部制御装置(301)とを接続するためのコネクタ(201)とを備える、ヒューマンインターフェースモジュール(200)であって、以下のように構成される。
前記半導体装置は、前記外部制御装置との間で第1のシリアル通信(例えばI2C通信)を行うための第1クロック端子(SCL,1)及び第1データ端子(SDA,2)と、前記外部制御装置に対する割り込み要求端子(ATTN,3)と、前記不揮発性メモリとの間で第2のシリアル通信(例えばSPI通信)を行うための第2クロック端子(SPI_CLK,4)、データ出力端子(SPI_MOSI,5)、データ入力端子(SPI_MISO,6)、及び、チップセレクト端子(SPI_CS,7)とを有する。
前記コネクタ(201)は、前記半導体装置が有する前記第1クロック端子(SCL,1)と前記第1データ端子(SDA,2)と前記割り込み要求端子(ATTN,3)のそれぞれに対応する3個の端子(11,12,13)を含む複数の端子を有する。
前記半導体装置は、制御回路(CPU,30)と、前記制御回路が前記外部制御装置との間で前記第1のシリアル通信を行うため第1通信インターフェース回路(I2C−I/F,31)と、前記制御回路が前記不揮発性メモリとの間で前記第2のシリアル通信を行うため第2通信インターフェース回路(SPI_I/F,32)と、割り込み要求回路(ATTN_logic,33)と、ブリッジ回路(10)とを備える。
前記ブリッジ回路は、複数のスイッチ回路(51〜57)を有し、通常モード時に、前記第1クロック端子(SCL,1)と前記第1データ端子(SDA,2)とを前記第1通信インターフェース回路(I2C−IF,31)と接続し、前記第2クロック端子(SPI_CLK,4)と前記データ出力端子(SPI_MOSI,5)と前記データ入力端子(SPI_MISO,6)と前記チップセレクト端子(SPI_CS,7)とを前記第2通信インターフェース回路(SPI_I/F,32)と接続し、前記割り込み要求端子(ATTN,3)と前記割り込み要求回路(ATTN_logic,33)とを接続する。
前記複数のスイッチ回路は、ブリッジモード時に、前記第1クロック端子(SCL,1)と前記第2クロック端子(SPI_CLK,4)とを接続し、前記第1データ端子(SDA,2)と前記データ出力端子(SPI_MOSI,5)とを接続し、前記割り込み要求端子(ATTN,3)と前記データ入力端子(SPI_MISO,6)とを接続し、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベル(63)を出力する。
これにより、表示モジュール、タッチパネルモジュール、または表示タッチ検出モジュールなどの、ヒューマンインターフェースモジュール(200)をメインコントローラなどの外部制御装置(301)に接続するためのコネクタ(201)の端子数を抑えたまま、外部制御装置(メインコントローラ)から不揮発性メモリ(103)への書き込みに要する時間を短縮することができる。
〔6〕I2CとSPI
〔5〕項のヒューマンインターフェースモジュール(200)において、以下のとおりである。
前記第1のシリアル通信は、前記外部制御装置をマスタ側とし、前記半導体装置をスレーブ側とするI2C通信であり、前記第1クロック端子はI2Cのシリアルクロック(SCL)用の端子であり、前記第1データ端子はI2Cデータ転送(SDA)用の端子である。また、前記割り込み要求端子は、前記第1のシリアル通信におけるスレーブ側である前記半導体装置からマスタ側である前記外部制御装置に対するアクセス要求信号である。
前記第2のシリアル通信は、前記半導体装置をマスタ側とし、前記不揮発性メモリをスレーブ側とするSPI通信である。前記第2クロック端子はSPIのシリアルクロック用の端子(SPI_CLK)であり、前記データ出力端子はSPIのマスタからスレーブへのデータ転送用の端子(SPI_MOSI;Master OUT / Slave IN)であり、前記データ入力端子はSPIのスレーブからマスタへのデータ転送用の端子(SPI_MISO;Master IN / Slave OUT)であり、前記チップセレクト端子にSPIのスレーブである前記不揮発性メモリを活性化するためのチップセレクト端子(SPI_CS)である。
これにより、〔2〕項の半導体装置(100)を搭載することによって〔2〕項と同様に作用し同様の効果を奏するヒューマンインターフェースモジュール(200)を提供することができる。
〔7〕ブリッジモード時にSPI_CSのレベルをブリッジ回路が制御(実施形態1)
〔5〕項または〔6〕項のヒューマンインターフェースモジュール(200)において、前記ブリッジ回路は、前記ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベルを制御するためのチップセレクトレベル設定レジスタ(61)を有する。
これにより、〔3〕項の半導体装置(100)を搭載することによって〔3〕項と同様に作用し同様の効果を奏するヒューマンインターフェースモジュール(200)を提供することができる。
〔8〕ブリッジモード時にSPI_CSを制御する端子を追加(実施形態2)
〔5〕項または〔6〕項のヒューマンインターフェースモジュール(200)において、前記半導体装置は、前記外部制御装置と接続されるための選択制御端子(host_SPI_CS,8)をさらに有し、前記複数のスイッチ回路は、ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子と前記選択制御端子とを接続する。
これにより、〔4〕項の半導体装置(100)を搭載することによって〔4〕項と同様に作用し同様の効果を奏するヒューマンインターフェースモジュール(200)を提供することができる。
〔9〕電子機器
ヒューマンインターフェースモジュール(200)と、メインコントローラ(301)と、ホスト側ブリッジ回路(302)と、ホスト側コネクタ(303)とを備える電子機器(1000)であって、以下のように構成される。
前記ヒューマンインターフェースモジュール(200)は、表示パネル(101)、タッチパネル(102)または表示タッチパネルであるヒューマンインターフェースパネルと、不揮発性メモリ(103)と、前記ヒューマンインターフェースパネルと前記不揮発性メモリと電気的に接続される半導体装置(100)と、前記ホスト側コネクタ(303)と接続されるモジュール側コネクタ(201)とを備える。
前記半導体装置(100)と前記メインコントローラ(301)とは、前記モジュール側コネクタ(201)と、前記ホスト側コネクタ(303)と、前記ホスト側ブリッジ回路(302)とを介して接続される。
前記半導体装置は、前記メインコントローラとの間で第1のシリアル通信(例えばI2C通信)を行うための第1クロック端子(SCL,1)と第1データ端子(SDA,2)と、前記メインコントローラに対する割り込み要求端子(ATTN,3)と、前記不揮発性メモリとの間で第2のシリアル通信を行うための第2クロック端子(SPI_CLK,4)とデータ出力端子(SPI_MOSI,5)とデータ入力端子(SPI_MISO,6)とチップセレクト端子(SPI_CS,7)とを有する。
前記モジュール側コネクタ(201)は、前記半導体装置が有する前記第1クロック端子と前記第1データ端子と前記割り込み要求端子のそれぞれに対応する3個の端子(11,12,13)を含む複数の端子を有する。
前記半導体装置は、制御回路(CPU,30)と、前記制御回路が前記メインコントローラとの間で前記第1のシリアル通信を行うため第1通信インターフェース回路(I2C−I/F,31)と、前記制御回路が前記不揮発性メモリとの間で前記第2のシリアル通信を行うため第2通信インターフェース回路(SPI_I/F,32)と、割り込み要求回路(ATTN_logic,33)と、モジュール側ブリッジ回路(10)とを備える。
前記モジュール側ブリッジ回路は、複数のモジュール側スイッチ回路(51〜57)を有し、通常モード時に、前記第1クロック端子(SCL,1)と前記第1データ端子(SDA,2)とを前記第1通信インターフェース回路(I2C−IF,31)と接続し、前記第2クロック端子(SPI_CLK,4)と前記データ出力端子(SPI_MOSI,5)と前記データ入力端子(SPI_MISO,6)と前記チップセレクト端子(SPI_CS,7)とを前記第2通信インターフェース回路(SPI_I/F,32)と接続し、前記割り込み要求端子(ATTN,3)と前記割り込み要求回路(ATTN_logic,33)とを接続する。
前記複数のモジュール側スイッチ回路(51〜57)は、ブリッジモード時に、前記第1クロック端子(SCL,1)と前記第2クロック端子(SPI_CLK,4)とを接続し、前記第1データ端子(SDA,2)と前記データ出力端子(SPI_MOSI,5)とを接続し、前記割り込み要求端子(ATTN,3)と前記データ入力端子(SPI_MISO,6)とを接続し、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベル(63)を出力する。
前記メインコントローラ(301)は、前記半導体装置と前記第1のシリアル通信を行うためのホスト側第1クロック端子(SCL,71)及びホスト側第1データ端子(SDA,72)と、前記メインコントローラに対する割り込み要求を受信する割り込み要求受信端子(ATTN,73)と、前記第2のシリアル通信と同じ規格に準拠して前記不揮発性メモリと第3のシリアル通信を行うためのホスト側第2クロック端子(SPI_CKL,74)、ホスト側データ出力端子(SPI_MOSI,75)、ホスト側データ入力端子(SPI_MISO,76)及びホスト側チップセレクト端子(SPI_CS,77)と、を有する。
前記ホスト側ブリッジ回路(302)は、複数のホスト側スイッチ回路(81〜83;81〜84;81〜82)を有し、前記複数のホスト側スイッチ回路は、通常モード時に、前記ホスト側第1クロック端子(SCL,71)を前記半導体装置の前記第1クロック端子(SCL,1)に、前記ホスト側第1データ端子(SDA,72)を前記半導体装置の前記第1データ端子(SDA,2)に、前記ホスト側コネクタ(303)と前記モジュール側コネクタ(201)とを介してそれぞれ電気的に接続する。
前記複数のホスト側スイッチ回路は、ブリッジモード時に、前記ホスト側第2クロック端子(SPI_CKL,74)を前記半導体装置の前記第1クロック端子(SCL,1)に、前記ホスト側データ出力端子(SPI_MOSI,75)を前記半導体装置の前記第1データ端子(SDA,2)に、前記ホスト側コネクタ(303)と前記モジュール側コネクタ(201)とを介してそれぞれ電気的に接続する。
これにより、外部制御装置(メインコントローラ)(301)はブリッジモード時に、高速に不揮発性メモリ(103)にアクセスすることができる。
〔10〕I2CとSPI
〔9〕項の電子機器(1000)において、前記第1のシリアル通信は、前記外部制御装置をマスタ側とし、前記半導体装置をスレーブ側とするI2C通信であり、前記第1クロック端子はI2Cのシリアルクロック(SCL)用の端子であり、前記第1データ端子はI2Cデータ転送(SDA)用の端子である。また、前記割り込み要求端子は、前記第1のシリアル通信におけるスレーブ側である前記半導体装置からマスタ側である前記外部制御装置に対するアクセス要求信号である。
また、前記半導体装置において、前記第2のシリアル通信は、前記半導体装置をマスタ側とし、前記不揮発性メモリをスレーブ側とするSPI(Serial Peripheral Interface)通信である。前記第2クロック端子はSPIのシリアルクロック用の端子(SPI_CLK)であり、前記データ出力端子はSPIのマスタからスレーブへのデータ転送用の端子(SPI_MOSI;Master OUT / Slave IN)であり、前記データ入力端子はSPIのスレーブからマスタへのデータ転送用の端子(SPI_MISO;Master IN / Slave OUT)であり、前記チップセレクト端子にSPIのスレーブである前記不揮発性メモリを活性化するためのチップセレクト端子(SPI_CS)である。
これにより、ブリッジモード時に、低速のI2Cバス用の端子が高速のSPIバス用の端子に転用され、端子数を増やすことなく、外部制御装置(メインコントローラ)(301)から不揮発性メモリ(103)に高速にアクセスすることができる。
〔11〕ブリッジモード時にSPI_CSのレベルをブリッジ回路が制御(実施形態1)
〔9〕項または〔10〕項の電子機器(1000)において、前記ブリッジ回路は、前記ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベルを制御するためのチップセレクトレベル設定レジスタ(61)を有する。
これにより、〔3〕項の半導体装置(100)を搭載することによって〔3〕項と同様に作用し同様の効果を奏する電子機器(1000)を提供することができる。
〔12〕ブリッジモード時にSPI_CSを制御する端子を追加(実施形態2)
〔9〕項または〔10〕項の電子機器(1000)において、前記半導体装置は、前記外部制御装置と接続されるための選択制御端子(host_SPI_CS,8)をさらに有し、前記複数のスイッチ回路は、ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子と前記選択制御端子とを接続する。
これにより、〔4〕項の半導体装置(100)を搭載することによって〔4〕項と同様に作用し同様の効果を奏する電子機器(1000)を提供することができる。
〔13〕ホスト側ブリッジ回路(実施形態1、図4)
〔9〕項または〔10〕項の電子機器(1000)において、以下のとおりである。
前記ホスト側コネクタ(303)は、前記モジュール側コネクタ(201)の前記3個の端子(11,12,13)のそれぞれと接続されるホスト側コネクタの第1、第2及び第3の端子(41,42,43)を有する。
前記メインコントローラ(301)は、バス選択端子(bus_select、78)をさらに有する。
前記複数のホスト側スイッチ回路(81〜83)は、前記バス選択端子から出力されるバス選択制御信号(bus_select)によって切り替えられる双投スイッチである、第1及び第2及び第3のホスト側スイッチ回路(81〜83)である。
前記第1のホスト側スイッチ回路(81)は、通常モード時に前記ホスト側第1クロック端子(SCL,71)を前記ホスト側コネクタの第1の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側第2クロック端子(SPI_CKL,74)を前記ホスト側コネクタの第1の端子に接続する。
前記第2のホスト側スイッチ回路(82)は、通常モード時に前記ホスト側第1データ端子(SDA,72)を前記ホスト側コネクタの第2の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側データ出力端子(SPI_MOSI,75)を前記ホスト側コネクタの第2の端子に接続する。
前記第3のホスト側スイッチ回路(83)は、通常モード時に前記割り込み要求受信端子(ATTN,73)を前記ホスト側コネクタの第3の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側データ入力端子(SPI_MISO,76)を前記ホスト側コネクタの第3の端子に接続する。
これにより、ホスト側ブリッジ回路(302)を簡略に構成することができる。例えば、4個の単極双投(SPDT:Single Pole Double Throw)スイッチ81〜84を集積した汎用IC(quad SPDT)を1個だけ用いて構成することができる。
〔14〕ホスト側ブリッジ回路(実施形態2、図10)
〔9〕項または〔10〕項の電子機器(1000)において、以下のとおりである。
前記半導体装置は、選択制御端子(host_SPI_CS,8)をさらに有する。
前記モジュール側コネクタ(201)は、前記選択制御端子(host_SPI_CS,8)に対応する端子(18)をさらに有する。
前記ホスト側コネクタ(303)は、前記モジュール側コネクタ(201)の前記3個の端子(11,12,13)及び前記選択制御端子(host_SPI_CS,8)に対応する端子(18)のそれぞれと接続されるホスト側コネクタの第1、第2、第3及び第4の端子(41,42,43,48)を有する。
前記メインコントローラ(301)は、バス選択端子(bus_select、78)をさらに有する。
前記複数のホスト側スイッチ回路(81〜84)は、前記バス選択端子から出力されるバス選択制御信号(bus_select)によって切り替えられる双投スイッチである、第1、第2、第3及び第4のホスト側スイッチ回路(81〜84)である。
前記第1のホスト側スイッチ回路(81)は、前記通常モード時に前記ホスト側第1クロック端子(SCL,71)を前記ホスト側コネクタの第1の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側第2クロック端子(SPI_CKL,74)を前記ホスト側コネクタの第1の端子に接続する。
前記第2のホスト側スイッチ回路(82)は、前記通常モード時に前記ホスト側第1データ端子(SDA,72)を前記ホスト側コネクタの第2の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側データ出力端子(SPI_MOSI,75)を前記ホスト側コネクタの第2の端子に接続する。
前記第3のホスト側スイッチ回路(83)は、前記通常モード時に前記割り込み要求受信端子(ATTN,73)を前記ホスト側コネクタの第3の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側データ入力端子(SPI_MISO,76)を前記ホスト側コネクタの第3の端子に接続する。
前記第4のホスト側スイッチ回路(84)は、前記ブリッジモード時に前記ホスト側チップセレクト端子(SPI_CS,77)を前記ホスト側コネクタの第4の端子に接続する。
これにより、ホスト側ブリッジ回路(302)を簡略に構成することができる。例えば、4個の単極双投(SPDT:Single Pole Double Throw)スイッチ81〜84を集積した汎用IC(quad SPDT)を1個だけ用いて構成することができる。
〔14〕ホスト側ブリッジ回路(実施形態3、図11)
〔9〕項または〔10〕項の電子機器(1000)において、以下のとおりである。
前記ホスト側コネクタ(303)は、前記モジュール側コネクタ(201)の前記3個の端子(11,12,13)のそれぞれと接続されるホスト側コネクタの第1、第2及び第3の端子(41,42,43)を有する。
前記メインコントローラ(301)は、モード制御端子(MODE、78)をさらに有する。
前記ホスト側ブリッジ回路は、前記第3の端子に入力される信号によって前記モード制御端子から出力されるモード制御信号(MODE)をラッチしてラッチされたモード制御信号を出力する、ラッチ回路(90)をさらに備える。
前記複数のホスト側スイッチ回路(81〜83)は、前記ラッチされたモード制御信号によって切り替えられる双投スイッチである、第1、第2及び第3のホスト側スイッチ回路(81〜83)である。
前記第1のホスト側スイッチ回路(81)は、通常モード時に前記ホスト側第1クロック端子(SCL,71)を前記ホスト側コネクタの第1の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側第2クロック端子(SPI_CKL,74)を前記ホスト側コネクタの第1の端子に接続する。
前記第2のホスト側スイッチ回路(82)は、通常モード時に前記ホスト側第1データ端子(SDA,72)を前記ホスト側コネクタの第2の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側データ出力端子(SPI_MOSI,75)を前記ホスト側コネクタの第2の端子に接続する。
前記第3のホスト側スイッチ回路(83)は、通常モード時に前記割り込み要求受信端子(ATTN,73)を前記ホスト側コネクタの第3の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側データ入力端子(SPI_MISO,76)を前記ホスト側コネクタの第3の端子に接続する。
これにより、メインコントローラ(301)によるホスト側ブリッジ回路(302)の制御を簡略化することができる。即ち、モジュール側のブリッジモードへ遷移が完了したことを待つ処理を、追加されたラッチ回路(90)が行うので、ソフトウェアで実装する必要がない。
〔15〕ホスト側ブリッジ回路(実施形態4、図12)
〔9〕項または〔10〕項の電子機器(1000)において、以下のとおりである。
前記ホスト側コネクタ(303)は、前記モジュール側コネクタ(201)の前記3個の端子(11,12,13)のそれぞれと接続されるホスト側コネクタの第1、第2及び第3の端子(41,42,43)を有する。
前記メインコントローラ(301)は、モード制御端子(MODE、78)をさらに有する。
前記ホスト側ブリッジ回路において、前記第3の端子に入力される信号は、前記割り込み要求受信端子(ATTN,73)と前記ホスト側データ入力端子(SPI_MISO,76)とに入力される。
前記ホスト側ブリッジ回路は、前記第3の端子に入力される信号によって前記モード制御端子から出力されるモード制御信号(MODE)をラッチしてラッチされたモード制御信号を出力する、ラッチ回路(90)をさらに備える。
前記複数のホスト側スイッチ回路(81〜82)は、前記ラッチされたモード制御信号によって切り替えられる双投スイッチである、第1及び第2のホスト側スイッチ回路(81〜82)である。
前記第1のホスト側スイッチ回路(81)は、通常モード時に前記ホスト側第1クロック端子(SCL,71)を前記ホスト側コネクタの第1の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側第2クロック端子(SPI_CKL,74)を前記ホスト側コネクタの第1の端子に接続する。
前記第2のホスト側スイッチ回路(82)は、通常モード時に前記ホスト側第1データ端子(SDA,72)を前記ホスト側コネクタの第2の端子に接続し、前記ブリッジモード時に前記ホスト側データ出力端子(SPI_MOSI,75)を前記ホスト側コネクタの第2の端子に接続する。
これにより、メインコントローラ(301)によるホスト側ブリッジ回路(302)の制御を簡略化することができる。即ち、ホスト側ブリッジ回路(302)を、例えば、2個の単極双投(SPDT)スイッチ81〜82を集積した1個の汎用IC(dual SPDT)を用いて構成することができ、さらに、〔14〕項と同様に、モジュール側のブリッジモードへ遷移が完了したことを待つ処理を、ラッチ回路(90)が行うので、ソフトウェアで実装する必要がない。
2.実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
〔実施形態1〕
図1は、実施形態1に係る電子機器1000の構成例を示すブロック図である。
電子機器1000は、ヒューマンインターフェースモジュール200とホスト側ボード300とを含んで構成される。ヒューマンインターフェースモジュール200は、表示モジュール、タッチ検出モジュール等の総称であり、例えば、表示パネル101、タッチパネル102、その両方(図1に例示)、またはそれらが統合された表示タッチパネルであるヒューマンインターフェースパネルと、それを制御するコントローラICである半導体装置100と、半導体装置100に接続される不揮発性メモリ(例えばSPIフラッシュメモリ)103を含んで構成される。ホスト側ボード300は、ヒューマンインターフェースモジュール200に接続されてそれを制御する回路装置であり、図示が省略されたメインコントローラ301が搭載されている。ヒューマンインターフェースモジュール200とホスト側ボード300は、モジュール側コネクタ201とホスト側コネクタ303とをそれぞれ備え、それらを結合することによって電気的に接続される。
半導体装置100は、メインコントローラ301との間で第1のシリアル通信(例えばI2C通信)を行うための第1クロック端子(SCL)1と、第1データ端子(SDA)2と、メインコントローラ301に対する割り込み要求端子(ATTN)3と、不揮発性メモリ103との間で第2のシリアル通信(例えばSPI通信)を行うための第2クロック端子(SPI_CLK)4とデータ出力端子(SPI_MOSI)5とデータ入力端子(SPI_MISO)6とチップセレクト端子(SPI_CS)7とを有する。
ここで、第1のシリアル通信は、クロック信号線1本とデータ信号線1本からなる2線式の通信路による、比較的低速のシリアル通信であり、例えばI2C(Inter-Integrated Circuit)通信である。第2のシリアル通信は、クロック信号線1本と上り下りのデータ信号線各1本からなる3線式の通信路による、比較的高速のシリアル通信であり、例えばSPI(Serial Peripheral Interface)通信である。
図1は第1のシリアル通信をI2C通信、第2のシリアル通信をSPI通信とした例である。
第1のシリアル通信であるI2C通信では、ホスト側をマスタ、ヒューマンインターフェースモジュール200側(「モジュール側」と略す)をスレーブとする。半導体装置100は、I2Cのシリアルクロック(SCL)用の端子1と、データ転送(SDA)用の端子2に加え、スレーブである半導体装置100側からマスタへのアクセス要求を可能とするために割り込み要求端子(ATTN)3を有する。また、ヒューマンインターフェースモジュール200は、モジュール側コネクタ201に、それぞれに対応する端子、シリアルクロック(SCL)用の端子11、データ転送(SDA)用の端子12及び割り込み要求端子(ATTN)13を有する。
第2のシリアル通信であるSPI通信では、半導体装置100をマスタ、不揮発性メモリ103をスレーブとする。半導体装置100の第2クロック端子4はSPIのシリアルクロック用の端子(SPI_CLK)であり、不揮発性メモリ103の端子24と接続される。半導体装置100のデータ出力端子5は、SPIのマスタからスレーブへのデータ転送用の端子(SPI_MOSI;Master OUT / Slave IN)であり、不揮発性メモリ103の端子25と接続される。半導体装置100のデータ入力端子6は、SPIのスレーブからマスタへのデータ転送用の端子(SPI_MISO;Master IN / Slave OUT)であり、不揮発性メモリ103の端子26と接続される。半導体装置100のチップセレクト(SPI_CS)端子7は、SPIのスレーブである不揮発性メモリ103を活性化するための端子であり、不揮発性メモリ103の端子27と接続される。
半導体装置100は、制御回路であるCPU30、第1通信インターフェース回路(I2C−I/F)31、第2通信インターフェース回路(SPI−I/F)32、割り込み要求回路(AT)33、及びブリッジ回路10を備える。半導体装置100は、さらに、表示パネルコントローラ(DPC)38と表示パネルコントローラ用制御信号インターフェース回路(DPC-I/F)35、タッチパネルコントローラ(TPC)39とタッチパネルコントローラ用制御信号インターフェース(TPC-I/F)36、ブートROM34、及び、表示データインターフェース(DD-I/F)40を備える。
半導体装置100は、表示パネル端子20とタッチパネル端子22を有し、表示パネル101の表示パネル端子21とタッチパネル102のタッチパネル端子23に接続される。
半導体装置100は、表示データ転送端子9を有し、モジュール側コネクタ201の端子19を介して、ホスト側ボード300と接続される。表示データを転送するための通信路は、例えば、MIPI−DSI(Mobile Industry Processor Interface - Display Serial Interface)であり、大量の画像データを高速に伝送する必要があるため、上記の第1及び第2のシリアル通信とは別個独立に設けられている。
制御回路を構成するCPU30は、第1通信インターフェース回路(I2C−I/F)31、第2通信インターフェース回路(SPI−I/F)32、割り込み要求回路(AT)33、ブートROM34、表示パネルコントローラ用制御信号インターフェース回路(DPC-I/F)35、及び、タッチパネルコントローラ用制御信号インターフェース(TPC-I/F)36と、バス37を介して接続されている。
表示パネルコントローラ(DPC)38は、表示パネルコントローラ用制御信号インターフェース回路(DPC-I/F)35を介して、CPU30から供給され設定される各種のパラメータを保持し、CPU30から供給される制御コマンドに従って、表示パネル101の表示駆動を行う。即ち、ホスト側ボード300からモジュール側コネクタ201の端子19、表示データ転送端子9、表示データインターフェース(DD-I/F)40を介して供給される画像データを、表示パネル端子20と21を介して表示パネル101に供給して表示させる。
タッチパネルコントローラ(TPC)39は、タッチパネルコントローラ用制御信号インターフェース(TPC-I/F)36を介して、CPU30から供給され設定される各種のパラメータを保持し、CPU30から供給される制御コマンドに従って、タッチパネル102のタッチ検出を行う。即ち、タッチパネル102からタッチパネル端子23と22を介して入力されるタッチセンス情報を、タッチパネルコントローラ(TPC)39で受信し、ディジタルデータとしてタッチパネルコントローラ用制御信号インターフェース(TPC-I/F)36を介してCPU30に入力する。CPU30は、受信したデータからタッチ座標を算出するなどのタッチ検出動作を行って、その結果を、第1通信インターフェース回路(I2C−I/F)31を介してホスト側ボード300に出力する。I2C通信では、スレーブ側であるCPU30は、マスタであるホスト側ボード300に対してアクセスを要求することができないので、割り込み要求回路(AT)33を介して割り込み要求を行うことによってその機能を補完している。
表示パネルコントローラ(DPC)38及び/またはタッチパネルコントローラ(TPC)39に設定する各種パラメータとCPU30が実行するプログラムは、不揮発性メモリ103に格納されている。
CPU30には、ブートROM34が接続されており、電源投入時にブートプログラムを実行することにより、例えば、不揮発性メモリ103に格納される各種パラメータを不揮発性メモリ103から読み出して、表示パネルコントローラ(DPC)38とタッチパネルコントローラ(TPC)39に初期設定し、不揮発性メモリ103に格納されるプログラムを起動する。
本発明の半導体装置100はブリッジ回路10をさらに備え、以上のような通常動作モードに加えて、ホスト側ボード300のメインコントローラ301からCPU30を介さずに、直接、不揮発性メモリ103にアクセスする、ブリッジモードを設ける。
ブリッジ回路10は、通常モード時に、第1クロック端子(SCL)1と第1データ端子(SDA)2とを第1通信インターフェース回路(I2C−IF)31と接続し、第2クロック端子(SPI_CLK)4とデータ出力端子(SPI_MOSI)5とデータ入力端子(SPI_MISO)6とチップセレクト端子(SPI_CS)7とを第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32と接続し、割り込み要求端子(ATTN)3と割り込み要求回路(AT)33とを接続する。
一方、ブリッジモード時には、ブリッジ回路10は、第1クロック端子(SCL)1と第2クロック端子(SPI_CLK)4とを接続し、第1データ端子(SDA)2とデータ出力端子(SPI_MOSI)5とを接続し、割り込み要求端子(ATTN)3とデータ入力端子(SPI_MISO)6とを接続し、チップセレクト端子7に不揮発性メモリを選択する信号レベルを出力する。
これにより、外部制御装置であるメインコントローラ301はブリッジモード時に、高速に不揮発性メモリ103にアクセスすることができる。例えば、ヒューマンインターフェースモジュール200にすべての部品が実装された段階では、不揮発性メモリ103は何のデータも書き込まれていない初期状態である。不揮発性メモリ103には、表示パネル101やタッチパネル102の個体差(製造ばらつき)を補正するためのパラメータが書き込まれるため、すべてが実装された後のテストを経て算出された、補正パラメータや補償パラメータが書き込まれる方が、便宜だからである。このとき、ホスト側ボード300のメインコントローラ301から第1通信インターフェース回路(I2C−IF)31と第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32を介して、不揮発性メモリ103にアクセスすると、より低速の第1のシリアル通信(この例ではI2C)によって、データ転送レートが律速されてしまう。ブリッジモードでは、ブリッジ回路10によって端子間を電気的に直接接続することによって、プロトコル変換を行うことなく、単に、第1のシリアル通信の通信経路に、第2のシリアル通信の信号を伝送させ、高速な第2のシリアル通信のデータ転送レートによって、不揮発性メモリ103へのアクセスを可能としている。
このように、ホスト側ボード300を、ヒューマンインターフェースモジュール200のテストベンチとすることによって、ヒューマンインターフェースモジュール200を出荷する前のテストにおいて、不揮発性メモリ103に各種パラメータとプログラムを書き込む時間を大幅に短縮することができる。
また、ホスト側ボード300を、ヒューマンインターフェースモジュール200が実装される電子機器1000のメインボード、メインコントローラ301をアプリケーションプロセッサとしてもよい。この場合には、例えば、ヒューマンインターフェースモジュール200に搭載されているCPU30のプログラムを更新(バージョンアップ)等する場合に、不揮発性メモリ103に書き込まれているプログラムを書き換える時間が大幅に短縮される。
図1には、ヒューマンインターフェースモジュール200として、表示パネル101とタッチパネル102の両方が搭載された、表示タッチモジュールである例を示したが、これは一例に過ぎない。表示パネル101とタッチパネル102とは、インセル方式またはオンセル方式によって一体化された表示タッチパネルであってもよいし、一方だけが搭載された、表示モジュールまたはタッチ検出モジュールであってもよい。さらには、同様の構成を有する他の電子機器にも種々変更することができる。
図2は、実施形態1に係るブリッジ回路10の構成例を示すブロック図である。
ブリッジ回路10は、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61とブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタ62を含むレジスタ60と、7個のスイッチ回路51〜57とを備える。レジスタ60は、例えばCPU30からバス37を介してアクセスすることができるように構成される。
ブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタ62は、通常モードまたはブリッジモードの動作モードを与える。
通常モード時に、ブリッジ回路10は、第1クロック端子(SCL)1と第1データ端子(SDA)2とを、それぞれスイッチ51と52によって第1通信インターフェース回路(I2C−IF)31に接続し、割り込み要求回路(ATTN logic)33の出力を、スイッチ53によって割り込み要求端子(ATTN)3に接続する。また、ブリッジ回路10は、第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32の出力を、それぞれスイッチ54と55と57によって第2クロック端子(SPI_CLK)4とデータ出力端子(SPI_MOSI)5とチップセレクト端子(SPI_CS)7に接続し、スイッチ56によってデータ入力端子(SPI_MISO)6からの入力を第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32に供給する。
一方、ブリッジモード時には、ブリッジ回路10は、第1クロック端子(SCL)1からの入力をスイッチ51と54を介して第2クロック端子(SPI_CLK)4へ出力し、第1データ端子(SDA)2からの入力をスイッチ52と55を介してデータ出力端子(SPI_MOSI)5へ出力する。また、ブリッジ回路10は、データ入力端子(SPI_MISO)6からの入力をスイッチ56と53を介して割り込み要求端子(ATTN)3へ出力し、チップセレクト端子(SPI_CS)7には、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に保持される値を出力する。
以上のように、ブリッジ回路10を単純なスイッチ回路で構成することにより、電気的な信号をそのまま別の通信インターフェース用の端子に乗せ換えることができるので、通信プロトコルの変換をする必要がなく、最小限の規模の回路を追加するだけで、コネクタの端子数を増やすことなく、メインコントローラ301から不揮発性メモリ103への高速アクセスを実現することができる。
図3は、ブリッジ回路10の変形例の構成を示すブロック図である。ブリッジ回路10にはANDゲート64とインバータ65が追加され、スイッチ51〜53の切替制御と、スイッチ54〜57の切替制御が分離されている。また、第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32には、このインターフェース回路が活性化されるときにセットされるSPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63が明示され、その出力信号は、ブリッジ回路10に入力される。他の構成は図2と同様である。
スイッチ51〜53の切替制御は、図2と同様に、ブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタ62に設定された状態に応じて行われる。一方、スイッチ54〜57の切替制御は、SPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に設定された値によって、ブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタ62に設定された状態に応じて図2と同様のブリッジモードの動作を行うか、第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32から第2クロック端子(SPI_CLK)4、データ出力端子(SPI_MOSI)5、データ入力端子(SPI_MISO)6及びチップセレクト端子(SPI_CS)7を介しての不揮発性メモリ103へのアクセスを優先するかを制御する。即ち、スイッチ54〜57の切替制御は、SPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に設定された値が、第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32を活性化しない状態を示すロウレベルの場合には、ブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタ62に設定された動作モードに応じて、図2と同様のブリッジモードの動作を行う。一方、第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32が活性化された状態を示すハイレベルの場合には、リッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタ62に設定された動作モードにかかわらず、第2クロック端子(SPI_CLK)4、データ出力端子(SPI_MOSI)5、データ入力端子(SPI_MISO)6及びチップセレクト端子(SPI_CS)7の信号は、スイッチ54〜57によって、第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32へ接続される。
なお、図3に示した論理ゲート64と65による論理回路は、SPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63が正論理であり、スイッチ54〜57は切替制御信号がハイレベルのときにブリッジモード側の接続に制御されることを前提として示した一例であって、正論理/負論理によって適宜変更される。
これにより、ブリッジモード中であるにもかかわらず第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32が活性化された場合には、そのアクセス権が優先され、第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32を活性化したアクセス主体の動作が、ブリッジモードによって阻害されることなく保護される。例えば、図1に示す半導体装置10において、表示データ転送端子9から入力されるコマンド中に、不揮発性メモリ103に格納されているパラメータを読み出して表示パネルコントローラ(DPC)38に設定するようなコマンドが含まれていたときには、ブリッジモードで動作している場合であっても、CPU30による第2通信インターフェース回路(SPI_I/F)32を介する不揮発性メモリ103へのアクセスが優先され、表示パネルコントローラ(DPC)38による表示パネル(DP)101の駆動が阻害されることがなく、適切な表示動作が維持される。
図4は、実施形態1に係るホスト側ボード300の構成例を示すブロック図である。ホスト側ボード300は、メインコントローラ301と、ホスト側ブリッジ回路302と、ホスト側コネクタ303とを備える。ホスト側コネクタ303は、ヒューマンインターフェースモジュール200のモジュール側コネクタ201と接続されることによって、半導体装置100内のブリッジ回路10を介して、ホスト側ボード300上のメインコントローラ301からの、ヒューマンインターフェースモジュール200内の不揮発性メモリ103へのアクセスを可能としている。
ホスト側コネクタ303は、ヒューマンインターフェースモジュール200側の第1クロック(I2C_SCL)端子1と11と対応する端子41、ヒューマンインターフェースモジュール200側のデータ(I2C_SDA)端子2と12と対応する端子42、ヒューマンインターフェースモジュール200側の割り込み要求(ATTN)端子3と13と対応する割り込み要求(ATTN)受信端子43、リセット端子44、及び、表示データ転送端子49を有する。
メインコントローラ301は、半導体装置100と第1のシリアル通信(例えばI2C通信)を行うための第1通信インターフェース回路(I2C bus master)311、第2のシリアル通信と同じ規格に準拠して前不揮発性メモリ103と第3のシリアル通信(例えばSPI通信)を行うための第3通信インターフェース回路(SPI bus master)312、半導体装置100からの割り込み要求(ATTN)を受信する割り込み制御回路(Interrupt source)313、及び、汎用IOポート(GPIO: General Purpose Input / Output ports)314を備える。メインコントローラ301は、第1通信インターフェース回路(I2C bus master)311の第1クロック端子(SCL)71とホスト側第1データ端子(SDA)72、割り込み要求を受信する割り込み要求受信端子(ATTN)73、第3通信インターフェース回路(SPI bus master)312のホスト側第2クロック端子(SPI_CKL)74とホスト側データ出力端子(SPI_MOSI)75とホスト側データ入力端子(SPI_MISO)76とホスト側チップセレクト端子(SPI_CS)77、及び、汎用出力端子78と79を有する。
図4に示すブリッジ回路302は、汎用のアナログスイッチIC80を使って構成した例であり、アナログスイッチIC80として、4個の単極双投(SPDT:Single Pole Double Throw)スイッチ81〜84を集積した汎用IC(quad SPDT)を一例としている。4個のうち3個のスイッチ81〜83を使用し、スイッチ84は不使用とされている。汎用ICでは2個、4個、8個など2の冪乗個のスイッチを集積したものが普及しているためである。メインコントローラ301は、汎用IOポート314の汎用出力端子78と79から、バス選択信号(bus_select)とリセット信号(touch_reset_n)をそれぞれ出力する。バス選択信号(bus_select)は、IC80のスイッチ制御端子に入力され、スイッチ81〜84を制御する。バス選択信号(bus_select)が通常モードを示すときには、スイッチ81〜83は、ホスト側第1クロック端子(SCL)71、ホスト側第1データ端子(SDA)72、及び割り込み要求受信端子(ATTN)73を、コネクタ303の端子41、42及び43に、それぞれ接続する。一方、バス選択信号(bus_select)がブリッジモードを示すときには、スイッチ81〜83は、第3通信インターフェース回路(SPI bus master)312のホスト側第2クロック端子(SPI_CKL)74、ホスト側データ出力端子(SPI_MOSI)75及びホスト側データ入力端子(SPI_MISO)76を、コネクタ303の端子41、42及び43に、それぞれ接続する。
これにより、ブリッジモード時に、低速のI2Cバス用の端子が高速のSPIバス用の端子に転用され、コネクタ201と303の端子数を増やすことなく、メインコントローラ301から不揮発性メモリ103への高速アクセスを実現することができる。
以上は、第1のシリアル通信としてI2C通信を、第2及び第3のシリアル通信としてSPI通信を例に採って説明したが、一般には、第1のシリアル通信が比較的低速の2線式のシリアル通信であり、第2及び第3のシリアル通信が比較的高速の3線式のシリアル通信である場合に、そのまま適用することができる。本実施形態では、第3のシリアル通信のチップセレクト信号をモジュール側に伝送せず、モジュール側のブリッジ回路10で生成することによって、コネクタの端子数の増加を防ぐことに成功している。
次に動作について説明する。
不揮発性メモリ103が未書き込みで、CPU30はブートROM34に格納されるブートプログラムを実行することによって、半導体装置100をブリッジモードに遷移させ、ホスト側ボード300上のメインコントローラ301からの、ヒューマンインターフェースモジュール200内の不揮発性メモリ103へデータを書き込む動作を一例として示す。
図5は、半導体装置100のブートプログラムによる動作例を示すフローチャートであり、図6は、ホスト側のメインコントローラ301がブリッジ回路302を制御するときの動作例を示すフローチャートである。図7は、そのときのタイミングチャートであり、上段から順にホスト側ボード300の信号(Host signals)、ヒューマンインターフェースモジュール200の信号(Module signals)、及び、レジスタ値(Resisters)を示す。モード信号(MODE)については、実施形態3で説明する。
なお、この例では、ホスト側ボード300を「ホスト(Host)」、ヒューマンインターフェースモジュール200を「モジュール(Module)」、半導体装置100を「ドライバ(Driver)」、不揮発性メモリ103を「フラッシュ(Flash)」と呼ぶ。
図6に示すように、ホスト(ホスト側ボード300)は、ドライバ(半導体装置100)に対するハードウェアリセット(Reset HW, S50)を解除すると(時刻t1)、bus_selectをI2C側にして、I2C_Bus_master311によってSCL端子71、11、1とSDA端子72,12,2とATTN端子73,13,3を使ったI2C通信を行って、ドライバの状態を読み出す(S51)(時刻t1〜t2)。
このとき、ドライバは、ブートプログラムを開始して、SPI_CLK端子4、SPI_MOSI端子5、SPI_MISO端子6及びSPI_CSN端子7を介して不揮発性メモリ103(Flash)にアクセスし、図5に示すように、ファームウェア等のデータが既に書き込まれているか未書き込みかの状態を読み出す(S11)。ドライバは、ファームウェア等のデータが既に書き込まれた状態であれば通常ブートに移行し(S31)、未書き込みであればリカバリモード(S10)に移行してコマンド待ちのループ(S12, S30)に入る。
ホストは、読み出したドライバの状態が予備モード(fallback mode)でなければ通常ブート(S53)に移行するが、予備モードであれば、引き続きI2C_Bus_master311によって、タイムアウトを設定した後、ブリッジモードに入るためのコマンドを発行し(S54)(時刻t2〜t4)、さらにその後、ドライバからの割り込み要求信号ATTNを待つループ(S55)に入る(時刻t4〜t5)。
コマンド待ちのループ(S12, S30)にあるドライバは、入力されたコマンドがブリッジモードへの遷移を指示するものである否かを判断する(S13)。ブリッジモードへの遷移を指示するコマンドではない場合には、タイムアウトを設定するコマンドか否かを判断し(S14)、タイムアウトを設定するコマンドであれば設定されたATTNホールド時間AHT(ATTN hold time)とFLASH_CS遅延時間FCDT(FLASH_SPI_CSN delay time)を保存し(S16)、タイムアウトを設定するコマンドでなければ他のコマンドか否かのチェックと実行(S15)を行った後に、コマンド待ちのループに戻る(S30, S12)。一方、ブリッジモードへの遷移を指示するコマンドである場合には、SCI−I/F32内のSPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に“0”を書き込んで(S17)SCI−I/F32を非活性化した後に、割り込み要求信号ATTNを発行し(S18)、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に“1”を書き込む(S19)(時刻t5)。
なお、ATTNホールド時間AHT(ATTN hold time)は、ドライバ側がホスト側に対してATTNを出力した後に、自らがブリッジモードに移行するまでの待ち時間に相当する。ドライバ側によるATTNの出力は、ホスト側からのブリッジモードへの遷移の要求に対する応答に当たるので、ホスト側にその応答を確実に受信するための余裕を与えるものである。FLASH_CS遅延時間FCDT(FLASH_SPI_CSN delay time)は、ドライバ側がブリッジモードに遷移した後に、実際に不揮発性メモリ103のチップセレクトをイネーブル状態にするまでの遅延時間であり、例えば、SPIクロックが4MHzの場合には、FCT>250nsとするのが好適である。
ホストは、割り込み要求信号ATTNを受信すると(S55)、GPIO314を制御して端子78から出力されるbus_select信号をブリッジモードであるSPI側に切り替え(S56)、AHTとFCDTの時間を待った(S57、時刻t6〜t9)後に、SPI_Bus_master312から不揮発性メモリ103(Flash)への書き込みイネーブルコマンドを送出する(S58)。
このときドライバは、時刻t5からAHDの時間を待った(S20、時刻t5〜t7)後に、ブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタに“1”を書き込み(S21)(時刻t7)、さらに時刻t7からFCDTの時間を待った(S22、時刻t7〜t8)後に、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に“0”を書き込む(S23)(時刻t9〜t10)。
その後、ホストは、ドライバに対してハードウェアリセット(Reset HW, S59)をかける(時刻t11)。
ここで、ドライバはリセットされるので、図5のブートプログラムは、先頭に戻り、図7のタイミングチャートも同様に先頭に戻る。
ホスト(ホスト側ボード300)は、ドライバ(半導体装置100)に対するハードウェアリセット(Reset HW, S59)を解除すると(時刻t1)、再び、ドライバの状態を読み出す(S60)(時刻t1〜t2)。
このとき、ドライバは、ブートプログラムを再び開始し、既に書き込みイネーブルとされているので、リカバリモード(S10)に移行してコマンド待ちのループ(S12, S30)に入る。
ホストは、読み出したドライバの状態が予備モード(fallback mode)でなければ異常ブート(S62)に移行するが、予備モードであれば、ブリッジモードに入るためのコマンドを発行し(S63)(時刻t2〜t4)、さらにその後、ドライバからの割り込み要求信号ATTNを待つループ(S64)に入る(時刻t4〜t5)。
コマンド待ちのループ(S12, S30)にあるドライバは、入力されたコマンドがブリッジモードへの遷移を指示するものである否かを判断する(S13)。ブリッジモードへの遷移を指示するコマンドではない場合には、タイムアウトを設定するコマンドか否かを判断し(S14)、タイムアウトを設定するコマンドであれば設定されたATTNホールド時間AHT(ATTN hold time)とFLASH_CS遅延時間FCDT(FLASH_SPI_CSN delay time)を保存し(S16)、タイムアウトを設定するコマンドでなければ他のコマンドか否かのチェックと実行(S15)を行った後に、コマンド待ちのループに戻る(S30, S12)。一方、ブリッジモードへの遷移を指示するコマンドである場合には、SCI−I/F32内のSPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に“0”を書き込んで(S17)SCI−I/F32を非活性化した後に、割り込み要求信号ATTNを発行し(S18)、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に“1”を書き込む(S19)(時刻t5)。
ホストは、割り込み要求信号ATTNを受信すると(S64)、ブリッジモードに切り替え(S65)、AHTとFCDTの時間を待った(S66、時刻t6〜t9)後に、SPI_Bus_master312から不揮発性メモリ103(Flash)へのデータの書き込みを実行する(S67)。ホストは書き込まれたデータが最後のデータか否かを判定する(S68)。不揮発性メモリ103(Flash)へのデータの書き込みにはページ、ブロックなどの一定の単位に制限されるので、1回の書き込み動作ですべてのデータの書き込みを完了することができるとは限らない。書き込み動作(S67)を終えるたびに、ホストは、書き込まれたデータが最後のデータか否かを判定した後(S68)、ドライバに対してハードウェアリセット(Reset HW, S69またはS74)をかける(時刻t11)。
このハードウェアリセットによってドライバはリセットされるので、図5のブートプログラムは、再び先頭に戻り、図7のタイミングチャートも同様に先頭に戻る。
書き込まれたデータが最後のデータである場合、ホストは、ドライバに対するハードウェアリセット(Reset HW, S69)を解除し(時刻t1)、もう一度、ドライバの状態を読み出す(S70)(時刻t1〜t2)。最終データが正常に書き込まれた後には、不揮発性メモリ103(Flash)にはファームウェアが存在するので正常ブート(S31)に移行する。しかし、このとき、何らかの理由で書き込みに失敗した場合には、ドライバは、リカバリモード(S10)に移行してコマンド待ちのループ(S12, S30)にはいっている。ホストは、読み出したドライバの状態が予備モード(fallback mode)でなければ書き込み成功と判断し(S72)、予備モードであれば書き込み失敗と判断する(S73)。
一方、書き込まれたデータが最後のデータではない場合にも、ホストは、ドライバに対するハードウェアリセット(Reset HW, S74)を解除し(時刻t1)、もう一度、ドライバの状態を読み出す(S75)(時刻t1〜t2)。このとき、ドライバは、リカバリモード(S10)に移行してコマンド待ちのループ(S12, S30)にはいっている。ホストは、読み出したドライバの状態が予備モード(fallback mode)でなければ異常ブート(S77)に移行するが、予備モードであれば、ブリッジモードに入るためのコマンドを発行し(S78)(時刻t2〜t4)、ドライバからの割り込み要求信号ATTNを待つループ(S79)に入る(時刻t4〜t5)。
コマンド待ちのループ(S12, S30)にあるドライバは、入力されたコマンドがブリッジモードへの遷移を指示するものである否かを判断する(S13)。ブリッジモードへの遷移を指示するコマンドではない場合には、タイムアウトを設定するコマンドか否かを判断し(S14)、タイムアウトを設定するコマンドであれば設定されたATTNホールド時間AHT(ATTN hold time)とFLASH_CS遅延時間FCDT(FLASH_SPI_CSN delay time)を保存し(S16)、タイムアウトを設定するコマンドでなければ他のコマンドか否かのチェックと実行(S15)を行った後に、コマンド待ちのループに戻る(S30, S12)。一方、ブリッジモードへの遷移を指示するコマンドである場合には、SCI−I/F32内のSPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に“0”を書き込んで(S17)SCI−I/F32を非活性化した後に、割り込み要求信号ATTNを発行し(S18)、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に“1”を書き込む(S19)(時刻t5)。
ホストは、割り込み要求信号ATTNを受信すると(S79)、ブリッジモードに切り替え(S80)、AHTとFCDTの時間を待った(S81、時刻t6〜t9)後に、不揮発性メモリ103(Flash)のステイタスビットを読み出し(S82)、ビジーであればS74のハードウェアリセットに戻り、ビジーでなければS84のハードウェアリセットに進む。ホストは、ドライバに対するハードウェアリセット(Reset HW, S84)を解除し(時刻t1)、もう一度、ドライバの状態を読み出す(S85)(時刻t1〜t2)。ホストは、読み出したドライバの状態が予備モード(fallback mode)でなければ異常ブート(S87)に移行するが、予備モードであれば、ブリッジモードに入るためのコマンドの発行(S54)(時刻t2〜t4)に戻り、不揮発性メモリ103(Flash)へのデータの書き込み(S63〜S68)を継続する。
以上により、ホスト側とドライバ側の両方がブリッジモードとなるので、ホスト側のメインコントローラ301から、SPI_Bus_master312を使った、不揮発性メモリ103(Flash)への書き込みが実行される。
〔実施形態2〕
図8は、実施形態2に係る電子機器1000の構成例を示すブロック図である。
図1に示した実施形態1に係る電子機器1000との違いは、半導体装置100がチップセレクト(HOST_SPI_CS)受信端子8をさらに備え、ヒューマンインターフェースモジュール200がコネクタ201に、それに対応するチップセレクト(HOST_SPI_CS)受信端子18をさらに備え、ホスト側ボード300もコネクタ303にそれに対応するホスト側SPIチップセレクト(HOST_SPI_CS)端子48をさらに備える点である。他の構成は図1と同様であるので、説明を省略する。
図9は、ブリッジ回路10の構成例を示すブロック図である。
図3に示した実施形態1に係るブリッジ回路10との違いは、チップセレクト(HOST_SPI_CS)受信端子8から入力される信号が、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に代わって、スイッチ57に入力される点である。他の構成は図3と同様であるので、説明を省略する。
図10は、ホスト側ボード300の構成例を示すブロック図である。
図4に示した実施形態1に係るホスト側ボード300との違いは、コネクタ303にホスト側SPIチップセレクト(HOST_SPI_CS)端子48をさらに備え、図4では不使用とされていたスイッチ84を使って、ブリッジモード時に、メインコントローラ301のSPIチップセレクト(SPI_CS)端子77からコネクタ303のホスト側SPIチップセレクト(HOST_SPI_CS)端子48へ接続する配線が追加された点である。スイッチ84の他方の入力は、誤ってチップセレクトがアサートされることがないようにプルアップ抵抗97によってハイレベルに固定されている。これは、不揮発性メモリ103のチップセレクトがロウアクティブである場合の例であり、ハイアクティブの場合にはロウレベルに固定すればよい。他の構成は図4と同様であるので、説明を省略する。
これにより、半導体装置(コントローラ)は、表示パネル、タッチパネルまたは表示タッチパネルと、不揮発性メモリとに電気的に接続され、表示モジュールに実装されたときに、外部制御装置(メインコントローラ)と接続する表示モジュールのコネクタの端子数の増加を最小限に抑えて、外部制御装置(メインコントローラ)から不揮発性メモリへの書き込みに要する時間を短縮することができる。
実施形態1では、ドライバ側のSPIチップセレクト(SPI_CS)端子7(不揮発性メモリ103のチップセレクト端子27)を、ホスト側からデアサートする手段として、ドライバ側をリセット(S59、S69、S74、S84)する必要があったが、本実施形態2では、コネクタ201と303の端子数を1個増やすことによって、ホスト側から直接デアサートすることができる。これにより、図6に示したようなハードウェアリセット(S59、S69、S74、S84)は、ホスト側からのSPIチップセレクト(SPI_CS)端子7(不揮発性メモリ103のチップセレクト端子27)のデアサートに変更することができる。これにより、ハードウェアリセットによるオーバーヘッドが不要なり、外部制御装置(メインコントローラ)から不揮発性メモリへの書き込みに要する時間をさらに短縮することができる。
〔実施形態3〕
実施形態1及び2では、図6のS55及び図7の時刻t4〜t5に示したように、ホスト側のメインコントローラ301のプログラムにおいて、ドライバ側からATTNがアサートされるのを待って、自らがブリッジモードに遷移する処理(S56)を実行する。ドライバ側からATTNがアサートされるのを待つ処理は、これに代えて、ホスト側のブリッジ回路302にハードウェアで実装することができる。
図11は、実施形態3に係るホスト側ボード300の構成例を示すブロック図である。
本実施形態3では、メインコントローラ301が有する汎用出力端子78は、バス選択信号(bus_select)に代えてモード信号(MODE)とされる。ブリッジ回路302には、ラッチ90とインバータ95が追加される。ラッチ90のデータ入力D端子とクリアCLR端子にはモード信号(MODE)が入力され、端子43に入力された割り込み要求信号ATTNはインバータ95で反転されて、ラッチ90のクロック入力端子に入力され、端子Qからの出力は、バス選択信号(bus_select)に代わって、スイッチ81〜84の選択制御端子に供給される。
これにより、図6に示したフローチャートからステップS55が不要となるが、その動作は図7と同様である。即ち、ドライバ側からATTNがアサートされるのを待つことなく時刻t3において直ちにモード信号(MODE)をハイレベルに変化させても、割り込み要求信号ATTNが受信されるまでは、ラッチ90の出力であるバス選択信号(bus_select)は変化せず、時刻t5まではホスト側は通常動作を続ける。時刻t5にドライブ側からの割り込み要求信号ATTNを受信したときに、ラッチ90はモード信号(MODE)を取り込んで、スイッチ81〜83を切り替えてブリッジモードに遷移する。
〔実施形態4〕
実施形態1〜3では、図4,図9及び図11に示したように、ホスト側ブリッジ回路302を4個の単極双投(SPDT)スイッチ81〜84を集積した汎用IC(quad SPDT)を使って構成するが、これに代えて2個のSPDTスイッチ81〜82を集積した汎用IC(dual SPDT)を使って構成することができる。
図12は、実施形態4に係るホスト側ボード300の構成例を示すブロック図である。図11に示したホスト側ブリッジ回路302との違いは、IC80が2個のSPDTスイッチ81〜82を集積した汎用IC(dual SPDT)である点と、これに伴って、端子43に入力された割り込み要求信号ATTNは、メインコントローラ301の割り込み要求受信端子(ATTN)73とホスト側データ入力端子(SPI_MISO)76に入力される点である。割り込み要求信号ATTNがインバータ95で反転されて、ラッチ90のクロック入力端子に入力され、端子Qからの出力がスイッチ81〜82の選択制御端子に供給される点は、図11に示したブリッジ回路302と同様である。
なお、図11と同様に、メインコントローラ301が有する汎用出力端子78は、バス選択信号(bus_select)に代えてモード信号(MODE)とされる例を示すが、図4及び図9と同様にバス選択信号(bus_select)によって、2個のSPDTスイッチ81〜82の切替制御を行うように変更してもよい。
これにより、ホスト側ブリッジ回路302の回路が簡略化される。
〔実施形態5〕
実施形態1では、ブリッジモードに遷移した後に、ホスト側がSPI_Bus_master312から不揮発性メモリ103に対して、書き込みイネーブルコマンドを送出した(図6のS58)のに対して、本実施形態5は、ドライバ側にフラッシュステイタス読み出しコマンド(Read_Flash_Status)を出力する機能と書き込みイネーブル(Flash_Write_Enable)コマンドを出力する機能とが追加された実施形態である。
ハードウェア構成は、実施形態1〜4で説明したものと同様であるので、図示及び説明を省略する。
図13は、実施形態5に係る半導体装置100のブートプログラムによる動作例を示すフローチャートであり、図14は、ホスト側のメインコントローラ301がブリッジ回路302を制御するときの動作例を示すフローチャートである。図15は、そのときのタイミングチャートである。
図14に示すように、ホスト(ホスト側ボード300)は、ドライバ(半導体装置100)に対するハードウェアリセット(Reset HW, S50)を解除すると(時刻t1)、bus_selectをI2C側にして、I2C_Bus_master311によってSCL端子71、11、1とSDA端子72,12,2とATTN端子73,13,3を使ったI2C通信を行って、ドライバの状態を読み出す(S51)(時刻t1〜t2)。
このとき、ドライバは、ブートプログラムを開始して、SPI_CLK端子4、SPI_MOSI端子5、SPI_MISO端子6及びSPI_CSN端子7を介して不揮発性メモリ103(Flash)にアクセスし、図13に示すように、ファームウェア等のデータが既に書き込まれているか未書き込みかの状態を読み出す(S11)。ドライバは、ファームウェア等のデータが既に書き込まれた状態であれば通常ブートに移行し(S31)、未書き込みであればリカバリモード(S10)に移行してコマンド待ちのループ(S12, S30)に入る。
ここまでの動作は、図5〜図7を引用して説明した実施形態1と同様である。
ホストは、読み出したドライバの状態が予備モード(fallback mode)でなければ通常ブート(S53)に移行するが、予備モードであれば、引き続きI2C_Bus_master311によって、タイムアウトを設定するコマンドを発行し(S88、時刻t2)、不揮発性メモリ103をライトイネーブル状態にするコマンドを発行し(S89、時刻t12)、さらに、ブリッジモードに入るためのコマンドを発行し(S63、時刻t3)、さらにその後、ドライバからの割り込み要求信号ATTNを待つループ(S64)に入る(時刻t4〜t5)。
コマンド待ちのループ(S12, S30)にあるドライバは、入力されたコマンドに応じた処理を行う。
入力されたコマンドがブリッジモードへの遷移を指示するものである場合(S13、S17〜S29)については後述する。
入力されたコマンドがフラッシュステイタス読み出しコマンド(Read_Flash_Status)である場合には(S32)、SCI−I/F32内のSPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に“1”を書き込んで(S33)SCI−I/F32を活性化した後に、SPI_CS端子7をアサートして(S34)、不揮発性メモリ103に対してリードステイタスコマンド(RDSR)を送る(S35)。ここで、不揮発性メモリ103を標準的なフラッシュメモリとしたときのリードステイタスコマンド(RDSR:Read Status of flash device)は、16進表記で0x05である。不揮発性メモリ103からステイタスを読み出した後には、SPI_CS端子7をデアサートして(S36)、読み出した不揮発性メモリ103のステイタスをホスト側に応答し(S37)、コマンド待ちのループ(S12, S30)に戻る。
入力されたコマンドが書き込みイネーブル(Flash_Write_Enable)コマンドである場合には(S38)、SCI−I/F32内のSPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に“1”を書き込んでSCI−I/F32を活性化(S39)した後に、SPI_CS端子7をアサートして(S40)、不揮発性メモリ103に対してライトイネーブルコマンド(WREN)を送る(S41)。ここで、不揮発性メモリ103を標準的なフラッシュメモリとしたときのライトイネーブルコマンド(WREN:Write Enable for flash device)は、16進表記で0x06である。その後、SPI_CS端子7をデアサートして(S42)、コマンド待ちのループ(S12, S30)に戻る。
入力されたコマンドがタイムアウトを設定するコマンドであれば(S14)、設定されたATTNホールド時間AHT(ATTN hold time)とFLASH_CS遅延時間FCDT(FLASH_SPI_CSN delay time)とMODEホールド時間MHT(Mode hold time)を保存し(S16)、タイムアウトを設定するコマンドでなければ他のコマンドか否かのチェックと実行(S15)を行った後に、コマンド待ちのループに戻る(S30, S12)。
なお、MODEホールド時間MHT(Mode hold time)は、ドライバ側にブリッジモードを継続させるべき期間を表すパラメータである。
入力されたコマンドがブリッジモードへの遷移を指示するものである場合には(S13)、SCI−I/F32内のSPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に“0”を書き込んで(S17)SCI−I/F32を非活性化した後に、割り込み要求信号ATTNを発行し(S18)、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に“1”を書き込む(S19)(時刻t5)。
ホストは、時刻t5において割り込み要求信号ATTNを受信すると(S64)、GPIO314を制御して端子78から出力されるbus_select信号をブリッジモードであるSPI側に切り替える(S65)。または、実施形態3と同様にメインコントローラ301が有する汎用出力端子78は、バス選択信号(bus_select)に代えてモード信号(MODE)とし、このステップではGPIO314を制御して端子78から出力されるモード信号(MODE)をブリッジモードであるハイレベルに遷移させてもよい(S65)。
このときドライバは、時刻t5からAHDの時間を待った(S20、時刻t5〜t7)後に、ブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタに“1”を書き込み(S21)(時刻t7)、さらに時刻t7からFCDTの時間を待った(S22、時刻t7〜t8)後に、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に“0”を書き込む(S23)(時刻t8)。次に、MHTが“0”か否かを判定し(S24)、“0”であればコマンド待ちのループ(S12, S30)に戻る。“0”でなければMHTの時間を待った(S25、時刻t8〜t10)後に、チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ61に“1”を書き込み(S26)、ブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタに“0”を書き込み(S27)、SCI−I/F32内のSPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ63に“1”を書き込んでSCI−I/F32を活性化(S28)した後に、割り込み要求信号ATTNをデアサートして(S29)、コマンド待ちのループ(S12, S30)に戻る。
このとき、ホストは、AHTとFCDTの時間を待った(S66、時刻t6〜t9)後に、SPI_Bus_master312から不揮発性メモリ103(Flash)へ書き込みデータを送出する(S67)。このデータ書き込みで最後のデータまで書き込みを終了した場合には(S68)、ハードウェアリセット(reset HW)(S69)後、ドライバのステイタスを読み出し(S70)、読み出したドライバの状態が予備モード(fallback mode)でなければ書き込み成功(S72)、予備モードであれば書き込み失敗と判断する(S73)(図15のタイミングチャートには図示されていない)。一方、書き込んだデータが最後のデータでない場合には、MODEホールド時間MHT(Mode hold time)を待った(S90、時刻t8〜t10)後に、GPIO314を制御して端子78から出力されるbus_select信号をI2C側に切り替え(S91)、ドライバの状態を読み出す(S92)(時刻t13)。ホストは、読み出したドライバの状態が予備モード(fallback mode)でなければ異常ブート(S94)に移行するが、予備モードであれば、フラッシュステイタス読み出しコマンド(Read_Flash_Status)を使って不揮発性メモリ103のステイタスを直接読み出す(S95)(時刻t13)。
以上のように、MODEホールド時間MHT(Mode hold time)によってモードを切り替え、不揮発性メモリ103のリードステイタスコマンドをホストから発行するように構成することによって、実施形態1〜3におけるハードウェアリセット(S74)によるモード切替を代替することができ、外部制御装置(メインコントローラ)から不揮発性メモリへの書き込みに要する時間をさらに短縮することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、半導体装置10に内蔵される制御回路は、CPU30、ブートROM34、バス37及び各種インターフェース回路31〜36による構成例を示したが、CPU等のプロセッサによらず、ハードウェアシーケンサ等に変更されてもよい。明細書及び図面に示した論理回路の機能ブロック分割は一例に過ぎず、任意に変更してよい。また、明細書内及び図面に示した論理回路と信号波形の正論理/負論理、ハイアクティブ/ロウアクティブの属性は、一例に過ぎず、任意に変更してよい。
1、11、41、71 I2C_SCL端子(第1クロック端子)
2、12、42、72 I2C_SDA端子(データ端子)
3、13、43、73 ATTN端子(割り込み要求端子、割り込み要求受信端子)
4、24、74 SPI_CLK端子(第2クロック端子)
5、25、75 SPI_MOSI端子(データ出力端子)
6、26、76 SPI_MISO端子(データ入力端子)
7、27、77 SPI_CS端子(チップセレクト端子)
8、18 CS受信端子(チップセレクト受信端子)
48 ホスト側SPIチップセレクト端子(HOST_SPI_CS)
9、19、49 表示データ転送端子
14、15、44、79 リセット端子
10 ブリッジ回路
20、21 表示パネル端子
22、23 タッチパネル端子
30 CPU
31 I2C−I/F(第1通信インターフェース回路)
32 SCI−I/F(第2通信インターフェース回路)
33 割り込み要求回路
34 ブートROM(Boot_ROM)
35 表示パネルコントローラ用制御信号インターフェース(DPC-I/F)
36 タッチパネルコントローラ用制御信号インターフェース(TPC-I/F)
37 バス
38 表示パネルコントローラ(DPC)
39 タッチパネルコントローラ(TPC)
40 表示データインターフェース(DD-I/F)
51〜57 スイッチ回路
60 レジスタ
61 チップセレクトレベル設定(io_bridge_cs_fix)レジスタ
62 ブリッジモード(io_bridge_mode)設定レジスタ
63 SPIマスタイネーブル(spi_mas_en)レジスタ
64、65 論理ゲート
80 汎用IC
81〜84 スイッチ回路
90 ラッチ
95 インバータ
97〜99 プルアップ抵抗
100 コントローラIC(半導体装置)
101 表示パネル
102 タッチパネル
103 不揮発性メモリ
200 ヒューマンインターフェースモジュール
201 モジュール側コネクタ
300 ホスト側ボード
301 メインコントローラ
302 ホスト側ブリッジ回路
303 ホスト側コネクタ
311 I2Cバスマスタ(I2C bus master)
312 SPIバスマスタ(SPI bus master)
313 割り込み制御回路(Interrupt source)
314 汎用IOポート(GPIO: General Purpose Input / Output port)
1000 電子機器

Claims (11)

  1. 外部制御装置に接続するように構成された第1データ端子と、
    不揮発性メモリに接続するように構成されたデータ出力端子と、
    ヒューマンインターフェースパネルを制御するように構成された制御回路と、
    前記制御回路と前記外部制御装置との間で第1のシリアル通信を提供するように構成された第1通信インターフェースと、
    前記制御回路と前記不揮発性メモリとの間で前記第1のシリアル通信より高速である第2のシリアル通信を提供するように構成された第2通信インターフェースと、
    前記不揮発性メモリに接続するように構成されたチップセレクト端子と、
    ブリッジ回路と、
    を備え、
    前記ブリッジ回路は、
    通常モード時に、前記第1データ端子を前記第1通信インターフェースと接続し、前記データ出力端子を前記第2通信インターフェースと接続し、
    ブリッジモード時に、前記外部制御装置が前記不揮発性メモリに直接に高速アクセスを行えるように、前記第1データ端子を前記データ出力端子に接続し、
    信号を前記チップセレクト端子に出力して前記不揮発性メモリを選択する
    ように構成され
    前記ブリッジ回路は、前記ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベルを制御するためのチップセレクトレベル設定レジスタを有する
    半導体装置。
  2. 前記外部制御装置に接続するように構成された割り込み要求端子と、
    前記不揮発性メモリに接続するように構成されたデータ入力端子と、
    前記外部制御装置に割り込み要求を出すように構成された割り込み要求回路と、
    をさらに備え、
    前記ブリッジ回路が、さらに、
    前記ノーマルモード時に、前記割り込み要求端子を前記割り込み要求回路に接続し、前記データ入力端子を前記第2通信インターフェースに接続し、
    前記ブリッジモード時に、前記データ入力端子を前記割り込み要求端子に接続するように構成された
    請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記ノーマルモード時に、第1データが前記第1通信インターフェースと前記外部制御装置の間で前記第1データ端子を介して転送され、第2データが、前記第2通信インターフェースから前記不揮発性メモリに前記データ出力端子を介して転送され、第3データが、前記不揮発性メモリから前記第2通信インターフェースに転送される
    請求項2に記載の半導体装置。
  4. 前記外部制御装置に接続するように構成された第1クロック端子と、
    前記不揮発性メモリに接続するように構成された第2クロック端子と、
    をさらに備え、
    前記ブリッジ回路が、さらに、
    前記ノーマルモード時に、前記第1クロック端子を前記第1通信インターフェースに接続し、前記第2クロック端子を前記第2通信インターフェースに接続し、
    前記ブリッジモード時に、前記第1クロック端子を前記第2クロック端子に接続するように構成された
    請求項1に記載の半導体装置。
  5. 前記第1のシリアル通信は、前記外部制御装置がマスタとして動作し、前記半導体装置がスレーブとして動作するI2C(Inter−Integrated Circuit)通信であり、
    前記第2のシリアル通信は、前記半導体装置がマスタとして動作し、前記不揮発性メモリがスレーブとして動作するSPI(Serial Peripheral Interface)通信である
    請求項1に記載の半導体装置。
  6. 前記外部制御装置と接続するように構成された選択制御端子をさらに有し、
    前記ブリッジ回路は、さらに、前記ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子と前記選択制御端子とを接続するように構成された、
    請求項に記載の半導体装置。
  7. 表示パネル、タッチパネルまたは表示タッチパネルの少なくとも一を備えるヒューマンインターフェースパネルと、
    不揮発性メモリと、
    半導体装置と、
    を備え、
    前記半導体装置は、
    外部制御装置に接続するように構成された第1データ端子と、
    前記不揮発性メモリに接続するように構成されたデータ出力端子と、
    前記ヒューマンインターフェースパネルを制御するように構成された制御回路と、
    前記制御回路と前記外部制御装置との間で第1のシリアル通信を提供するように構成された第1通信インターフェースと、
    前記制御回路と前記不揮発性メモリとの間で前記第1のシリアル通信よりも高速である第2のシリアル通信を提供するように構成された第2通信インターフェースと、
    前記不揮発性メモリに接続するように構成されたチップセレクト端子と、 ブリッジ回路と、
    を備え、
    前記ブリッジ回路は、
    通常モード時に、前記第1データ端子を前記第1通信インターフェースと接続し、前記データ出力端子を前記第2通信インターフェースと接続し、
    ブリッジモード時に、前記第1データ端子を前記データ出力端子と接続して前記外部制御装置に前記不揮発性メモリへの直接的な高速アクセスを提供し、
    信号を前記チップセレクト端子に出力して前記不揮発性メモリを選択する
    ように構成され
    前記ブリッジ回路は、前記ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベルを制御するためのチップセレクトレベル設定レジスタを有する
    ヒューマンインターフェース装置。
  8. 前記外部制御装置に接続するように構成された割り込み要求端子と、
    前記不揮発性メモリに接続されたデータ入力端子と、
    前記外部制御装置に割り込み要求を出すように構成された割り込み要求回路と、
    をさらに備え、
    前記ブリッジ回路が、さらに、
    前記ノーマルモード時に、前記割り込み要求端子を前記割り込み要求回路に接続し、前記データ入力端子を前記第2通信インターフェースに接続し、
    前記ブリッジモード時に、前記データ入力端子を前記割り込み要求端子に接続するように構成された
    請求項に記載のヒューマンインターフェース装置。
  9. 前記第1のシリアル通信は、前記外部制御装置がマスタとして動作し、前記半導体装置がスレーブとして動作するI2C通信であり、
    前記第2のシリアル通信は、前記半導体装置がマスタとして動作し、前記不揮発性メモリがスレーブとして動作するSPI通信である
    請求項に記載のヒューマンインターフェース装置。
  10. メインコントローラと、
    ホスト側コネクタと、
    ホスト側ブリッジ回路と、
    ヒューマンインターフェース装置と、
    を備え、
    前記メインコントローラは、
    半導体装置との第1のシリアル通信を行うように構成されたホスト側第1データ端子と、
    第2のシリアル通信と同じ通信規格に従って不揮発性メモリとの第3のシリアル通信を行うように構成されたホスト側データ出力端子と、
    を備え、
    前記ホスト側ブリッジ回路は、
    通常モード時に、前記ホスト側第1データ端子を前記半導体装置の第1データ端子に接続し、
    ブリッジモード時に、前記ホスト側データ出力端子を前記半導体装置の前記第1データ端子に接続するように構成され、
    前記ヒューマンインターフェース装置は、
    表示パネル、タッチパネルまたは表示タッチパネルの少なくとも一を備えるヒューマンインターフェースパネルと、
    前記不揮発性メモリと、
    前記半導体装置と、
    を備え、
    前記半導体装置が、前記ヒューマンインターフェースパネルと、前記不揮発性メモリとに接続され、前記ホスト側コネクタと前記ホスト側ブリッジ回路とを介して前記メインコントローラに接続され、
    前記半導体装置は、
    前記ホスト側コネクタに接続された前記第1データ端子と、
    前記不揮発性メモリに接続されたデータ出力端子と、
    前記不揮発性メモリに接続するように構成されたチップセレクト端子と、
    制御回路と、
    前記制御回路と前記メインコントローラとの間で前記第1のシリアル通信を提供するように構成された第1通信インターフェースと、
    前記制御回路と前記不揮発性メモリとの間で前記第2のシリアル通信を提供するように構成された第2通信インターフェースと、
    モジュール側ブリッジ回路と、
    を備え、
    前記モジュール側ブリッジ回路は、
    通常モード時に、前記第1データ端子を前記第1通信インターフェースと接続し、前記データ出力端子を前記第2通信インターフェースと接続し、
    ブリッジモード時に、前記第1データ端子と前記データ出力端子とを接続し、
    信号を前記チップセレクト端子に出力して前記不揮発性メモリを選択する
    するように構成され
    前記モジュール側ブリッジ回路は、前記ブリッジモード時に、前記チップセレクト端子に前記不揮発性メモリを選択する信号レベルを制御するためのチップセレクトレベル設定レジスタを有する
    電子機器。
  11. 前記第2のシリアル通信は、前記第1のシリアル通信よりも高速であり、
    ブリッジモード時に、前記メインコントローラが前記不揮発性メモリへの直接的な高速アクセスを行えるように、前記第1データ端子が、前記データ出力端子に接続される
    請求項10に記載の電子機器。
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