JPH06162225A - 自己テスト機能内蔵シングルチップマイコン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シングルチップマイコン動作中に周辺モジュー
ルの故障検出を自動的に行う。 【構成】ＣＰＵ１００，内蔵メモリ１０１，割込み制御
回路１０３および周辺モジュール１０２より構成される
シングルチップマイコンにおいて、周辺モジュール１０
２にテスト動作設定手段２０５，期待値保存手段２０６
および比較手段２０７を新たに付加する。 【効果】動作中に発生した故障が原因で誤動作が生じる
ことを周辺モジュールの性能劣化を引き起こすことなく
防止することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周辺モジュールを内蔵
したシングルチップマイコンのテスト回路に係り、特
に、シングルチップマイコン動作中に、内蔵された周辺
モジュールの故障検出を自動的に行う自己テスト回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のシングルチップマイコンの
構成例を示す。このチップはCPU100，内蔵メモリ１０
１，周辺モジュール１０２，割込み制御回路１０３，周
辺モジュール１０４およびパッド２０９を有している。
内蔵メモリ１０１には、CPU100が実行すべきプログラム
とデータ(いずれも図示していない)が格納されている。
周辺モジュール１０２は、データパス２００，制御手段
２０１，終了信号発生手段２０４，動作モード取込み手
段２０８および動作モード設定手段２０３より構成され
ている。

【０００３】図２の回路では、周辺モジュール１０４か
らの信号線３１１を通して、あるいはチップ外部からパ
ッド２０９と信号線３１２を通して入力される信号によ
って、割込み制御回路１０３へ起動要求が入力される。
起動要求が発生すると、割込み制御回路１０３はＣＰＵ
１００へ割込み指令として信号線３１０に信号を出力す
る。ＣＰＵ１００では、この割込み要求に対応したプロ
グラムが起動され、周辺モジュール１０２へ周辺モジュ
ール１０２を起動するためのビットパターン列(以後、
動作モード設定値と略す)を書き込み、周辺モジュール
１０２を動作させることになる。

【０００４】以下、この機能と動作について詳細に説明
する。まず、接続関係を以下に示す。ＣＰＵ１００は、
バス４０１に接続されている。内蔵メモリ１０１は、バ
ス４０２に接続されている。周辺モジュール１０２は、
バス４０３およびバス406に接続されている。割込み制
御回路１０３は、バス４０４に接続されている。周辺モ
ジュール１０４は、バス４０７に接続されている。バス
４０１，４０２，４０３，４０４，４０６および４０７
は、内部共通バス４００に接続されている。ＣＰＵ１０
０と割込み制御回路１０３は、信号線３１０で接続され
ている。周辺モジュール１０２と割込み制御回路１０３
は、信号線３０４で接続されている。周辺モジュール１
０４と割込み制御回路１０３は、信号線３１１で接続さ
れている。パッド２０９と割込み制御回路１０３は、信
号線３１２で接続されている。

【０００５】周辺モジュール１０２内部の接続関係を以
下に示す。動作モード設定手段203は、ＣＰＵ１００か
らバス４０１，４００および４０６を通して送られた動
作モード設定値を取り込み、信号線３０５に出力する。
動作モード取込み手段２０８は、信号線３０５の動作モ
ード設定値を取り込み、信号線３０１に出力する。制御
手段２０１は、信号線３０５より送られた動作モード設
定値をもとに、データパス２００を制御する信号を作成
し、信号線３０２に出力する。データパス200は、動作
モード設定手段２０３で指定されたモジュールよりバス
４００および４０３を介してデータを取り込み、制御信
号線３０２に従って処理を行い、動作モード設定手段２
０３で指定されたモジュールにバス４０３および４００
を介してデータを出力し、実行が終了すると信号線３０
３に終了信号を出力する。終了信号発生手段２０４は、
信号線３０３から送られる終了信号のタイミングを取っ
て、信号線３０４に実行終了信号として出力する。

【０００６】次に、図２の回路の動作を述べる。通常、
ＣＰＵ１００は内蔵メモリ１０１からプログラムおよび
データを読み込み、実行している。

【０００７】周辺モジュール１０２の起動は、周辺モジ
ュール１０４から信号線３１１を通して、あるいはチッ
プ外部からパッド２０９と信号線３１２を通して割込み
制御回路１０３へ周辺モジュール起動要求信号が送られ
ることにより始まる。割込み制御回路１０３は、信号線
３１１または信号線３１２より周辺モジュール起動要求
信号を受けると、信号線３１０へ割込み要求信号を出力
する。

【０００８】ＣＰＵ１００は、信号線３１０より割込み
要求信号を受け取ると、それまでの処理を中断する。そ
して割込み処理を実行し、内蔵メモリ１０１に格納され
ている割込み要求に対応するプログラムを起動する。そ
して、このプログラムに従い、バス４０１，内部共通バ
ス４００およびバス４０６を通して周辺モジュール１０
２内の動作モード設定手段２０３に動作モード設定値を
設定する。この処理が終わるとＣＰＵ１００は、中断し
ていた処理を再開する。

【０００９】一方、周辺モジュール１０２では、動作モ
ード設定手段２０３に設定された動作モード設定値を信
号線３０５へ出力する。動作モード取込み手段２０８
は、信号線３０５の動作モード設定値を取り込み、信号
線３０１へ出力する。制御手段２０１は、信号線３０１
の動作モード設定値をデコードし、信号線３０２にデー
タパス２００の制御信号として出力する。データパス２
００は、信号線３０２のデータパス２００の制御信号の
値にもとづき、実行を開始する。

【００１０】実行が終了すると、データパス２００は信
号線３０３へ終了信号を出力する。終了信号発生手段２
０４では、信号線３０３の終了信号のタイミングを取っ
て、信号線３０４へ実行終了信号として出力する。割込
み制御回路１０３は、信号線３０４より実行終了信号を
受けると、信号線３１０へ割込み要求信号を出力する。
ＣＰＵ１００は、信号線３１０より割込み要求信号を受
け取ると、それまでの処理を中断し、周辺モジュール１
０２による処理の後処理を行う。その後、ＣＰＵ１００
は中断した処理を再開する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の周辺モジ
ュールでは、動作中にモジュール内に発生した故障に関
しては考慮されていない。そのため、動作中に発生した
故障が原因でモジュールが誤動作を起こすという問題が
あった。

【００１２】本発明の目的は、シングルチップマイコン
動作中に内蔵周辺モジュールの故障検出を自動的に行う
自己テスト回路を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】周辺モジュール内部にテ
スト動作設定手段，期待値保存手段および比較手段を新
たに付加することにより上記課題を解決する。

【００１４】また上記テスト動作設定手段と期待値保存
手段を内部共通バスに接続することにより、ＣＰＵから
の指令によって多様な自己テストを行うことも可能とす
る。

【００１５】

【作用】周辺モジュール内部にテスト動作設定手段，期
待値保存手段および比較手段を新たに付加することによ
り、周辺モジュールが本来の動作を行わない間、周辺モ
ジュールの自己テストを行うことが可能になる。すなわ
ち、シングルチップマイコン動作中に周辺モジュール内
に発生した故障を検出することが可能になる。それによ
り、動作中に発生した故障が原因で周辺モジュールが誤
動作を起こすことを、周辺モジュールの性能劣化を引き
起こすことなく防止することが可能になる。

【００１６】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。図１は、周辺
モジュール内部にテスト動作設定手段，期待値保存手段
および比較手段を設けることにより、周辺モジュールが
本来の動作を行わない間、周辺モジュールの自己テスト
を可能にしたシングルチップマイコンの構成を示すブロ
ック図である。

【００１７】図１のシングルチップマイコンは、ＣＰＵ
１００，内蔵メモリ１０１，周辺モジュール１０２，割
込み制御回路１０３，周辺モジュール１０４およびパッ
ド２０９より構成されている。内蔵メモリ１０１には、
ＣＰＵ１００が実行すべきプログラムとデータ(いずれ
も図示していない)が格納されている。周辺モジュール
１０２は、データパス２００，制御手段２０１，選択手
段２０２，動作モード設定手段２０３，テスト動作設定
手段２０５，期待値保存手段２０６，比較手段２０７お
よび終了信号発生手段２１０より構成されている。

【００１８】まず、接続関係を以下に示す。ＣＰＵ１０
０は、バス４０１に接続されている。内蔵メモリ１０１
は、バス４０２に接続されている。周辺モジュール１０
２はバス４０３およびバス４０５に接続されている。割
込み制御回路１０３は、バス４０４に接続されている。
周辺モジュール１０４は、バス４０７に接続されてい
る。バス４０１，４０２，４０３，４０４，４０５およ
び４０７は、内部共通バス４００に接続されている。Ｃ
ＰＵ１００と割込み制御回路１０３は、信号線３１０お
よび信号線３１３で接続されている。周辺モジュール１
０２と割込み制御回路１０３は、信号線３０４と信号線
３０９で接続されている。周辺モジュール１０４と割込
み制御回路１０３は、信号線３１１で接続されている。
パッド２０９と割込み制御回路１０３は、信号線３１２
で接続されている。

【００１９】次に、周辺モジュール１０２内部の接続関
係を以下に示す。動作モード設定手段２０３は、ＣＰＵ
１００よりバス４０１，４００および４０５を通して送
られた動作モード設定値を取り込み、その値を信号線３
０５に出力し、動作モード設定手段２０３に動作モード
設定値が設定されたことを知らせる動作モード選択信号
を信号線３０６に出力する。テスト動作設定手段２０５
は、ＣＰＵ１００よりバス４０１，４００および４０５
を通して送られた周辺モジュール１０２をテスト動作さ
せるためのビットパターン列(以後、テスト動作設定値
と略す)を取り込み、信号線３０６に出力する。

【００２０】選択手段２０２は、信号線３００より動作
モード選択信号が送られている場合は信号線３０５の動
作モード設定値を取り込み、信号線３０１に出力し、信
号線３００より動作モード選択信号が送られていない場
合は信号線３０６のテスト動作設定値を取り込み、信号
線３０１に出力する。また信号線３１４からの終了信号
を認識すると、次の動作を選択する機能をもっている。
さらに信号線３０９の不一致信号を認識すると、周辺モ
ジュール１０２が停止する値を信号線３０１に出力す
る。

【００２１】制御手段２０１は、信号線３０５より送ら
れた動作モード設定値をもとに、データパス２００を制
御する信号を作成し、信号線３０２に出力する。通常動
作時は、データパス２００は、動作モード設定手段２０
３で指定されたモジュールよりバス４００および４０３
を介してデータを取り込み、制御信号線３０２に従って
処理を行い、動作モード設定手段２０３で指定されたモ
ジュールにバス４０３および４００を介してデータを出
力し、実行が終了すると信号線３０３に終了信号を出力
する機能である。テスト動作時は、データパス２００
は、他のモジュールとのデータの受渡しは行わず、制御
信号線３０２に従って処理を行い、信号線３０７にテス
ト結果を出力し、実行が終了すると信号線３０３に終了
信号を出力する。

【００２２】期待値保存手段２０６は、バス４０５を介
して期待値を取り込み、保存し、信号線３０８に出力す
る。比較手段２０７は、信号線３０７に出力されたテス
ト結果の信号と信号線３０８に出力された期待値を比較
し、一致していなければ不一致信号を信号線３０９に出
力する。通常動作時は、終了信号発生手段２１０は、信
号線３０３から送られる終了信号のタイミングを取っ
て、信号線３０４に実行終了信号として出力する。テス
ト動作時は、終了信号発生手段２１０は、信号線３０３
から送られる終了信号のタイミングを取って、信号線３
１４に実行終了信号として出力する。

【００２３】以下、図１の回路の動作を述べる。通常、
ＣＰＵ１００は内蔵メモリ１０１からプログラムおよび
データを読み込み、実行している。この間、周辺モジュ
ール１０２は、周辺モジュール１０２内の動作モード設
定手段２０３に書き込まれたかどうかによって、通常動
作を行うかテスト動作を行うかが決まる。

【００２４】この際の周辺モジュール１０２の処理手順
を図３に示す。全体の状態は、状態５００，状態５０
１，状態５０２，状態５０３より構成されている。

【００２５】図１の周辺モジュールの動作状態を図３の
状態遷移と合わせて説明する。

【００２６】リセット直後、周辺モジュール１０２は、
初期状態５００に入る。テスト動作設定手段２０５およ
び動作モード設定手段２０３の初期値は、周辺モジュー
ル１０２を動作しない値になる。そのため、テスト動作
設定手段２０５および動作モード設定手段２０３に動作
モード設定値が書き込まれない間は、周辺モジュール１
０２は動作せず、初期状態５００のままである。

【００２７】周辺モジュール１０２が、通常動作状態５
０１に入る場合について述べる。周辺モジュール１０２
が動作を行うときは、始めに周辺モジュール１０４から
信号線３１１を通して、あるいはチップ外部からパッド
２０９と信号線３１２を通して、割込み制御回路１０３
へ周辺モジュール１０２起動要求信号が送られる。割込
み制御回路１０３は、信号線３１１または信号線３１２
より周辺モジュール１０２起動要求信号を受けると、信
号線３１０へ割込み要求信号を出力する。

【００２８】ＣＰＵ１００は、信号線３１０から割込み
要求信号を入力すると、それまでの処理を中断する。そ
して割込み処理を実行し、内蔵メモリ１０１に格納され
ている割込み要求に対応するプログラムを起動する。そ
して、このプログラムに従って、バス４０１，内部共通
バス４００およびバス４０５を通して周辺モジュール１
０２内の動作モード設定手段２０３へ動作モード設定値
を設定する。その後、ＣＰＵ１００は、中断していた処
理を再開する。

【００２９】一方、周辺モジュール１０２内の動作モー
ド設定手段２０３は、ＣＰＵ１００より動作モード設定
値を書き込まれると、書き込まれた動作モード設定値を
信号線３０５へ出力する。このとき、動作モード設定手
段２０３に書き込みがあったことを知らせるために、動
作モード選択信号を信号線３００に出力する。選択手段
２０２は、信号線３００に動作モード選択信号が送られ
ているかどうかで、動作モード設定手段２０３に書き込
みがあったかどうかを判定する。この場合、信号線３０
０に信号が送られているため、状態５０１に移る。

【００３０】選択手段２０２は、動作モード設定手段２
０３からの出力信号線３０５の動作モード設定値を受け
入れて、出力信号線３０１に動作モード設定値を出力す
るように動作する。

【００３１】制御手段２０１は、信号線３０１の動作モ
ード設定値をデコードし、信号線３０２に出力する。信
号線３０２のデータパス２００を制御する信号にもとづ
き、データパス２００は実行を開始する。

【００３２】データパス２００の実行が終了すると、デ
ータパス２００は信号線３０３へ終了信号を出力する。
なお、周辺モジュール１０２が通常動作をする場合は、
信号線３０７へ実行結果の値を出力しない。そのため自
己テストのために設けた比較手段２０７は動作しない。
終了信号発生手段２１０では、信号線３０３の信号のタ
イミングを取って、信号線３０４および信号線３１４へ
実行終了信号を出力する。

【００３３】割込み制御回路１０３は、信号線３０４よ
り実行終了信号を受けると、信号線３１０へ割込み要求
信号を出力する。

【００３４】ＣＰＵ１００は、信号線３１０より割込み
要求信号を受け取ると、それまでの処理を中断し、周辺
モジュール１０２による処理の後処理を行う。その後、
ＣＰＵ１００は中断した処理を再開する。

【００３５】一方、選択手段２０２は、信号線３１４よ
り終了信号を受け取ると、周辺モジュール１０２の動作
が終了したことを確認する。信号線３００より新たな動
作モード選択信号が送られていたら、通常動作状態５０
１に入る。信号線３００より新たな動作モード選択信号
が送られず、かつ、テスト動作設定手段２０５にテスト
動作設定値が設定されていないときは、初期状態５００
に戻る。また、信号線３００より新たな動作モード選択
信号が送られず、かつテスト動作設定手段205にテスト
動作設定値が設定されているときは、テスト動作状態５
０２に移る。

【００３６】次に周辺モジュール１０２が、テスト動作
状態５０２の場合について述べる。

【００３７】初期状態５００または通常動作状態５０１
で、テスト動作設定手段２０５にテスト動作設定値を設
定し、動作モード設定手段２０３に動作モード設定値を
設定しないと、テスト動作状態５０２に入る。

【００３８】周辺モジュール１０４からの信号線３１
１、あるいはチップ外部からパッド２０９を通して信号
線３１２からの周辺モジュール１０２起動要求信号が割
込み制御回路１０３に送られないため、割込み制御回路
１０３は、信号線３１０に割込み要求信号を出力しな
い。ＣＰＵ１００は、信号線３１０より割込み要求信号
を受け取らないので、動作モード設定手段２０３に動作
モード設定値を書き込まない。動作モード設定手段２０
３は、値を書き込まれないので、信号線３００に動作モ
ード選択信号を出力しない。

【００３９】選択手段２０２は、信号線３００より動作
モード選択信号が送られないことを確認し、テスト動作
状態５０２に入る。選択手段２０２は、テスト動作設定
手段２０５より出力されている信号線３０６のテスト動
作設定値を選択して、信号線３０１に出力する。制御手
段２０１では信号線３０１のテスト動作設定値にもとづ
き、データパス２００の制御信号を生成し、信号線３０
２に出力する。信号線３０２のデータパス２００の制御
信号にもとづき、データパス２００は実行を行う。そし
て信号線３０３に終了信号を出力する。終了信号発生手
段２１０は、信号線３０３より終了信号を受け取ると信
号線３１４に実行終了信号を出力する。テスト動作時
は、テスト動作が終了しても、信号線３０４には実行終
了信号を出力しない。選択手段２０２は、信号線３１４
から実行終了信号を受け取ると、実行終了を確認する。

【００４０】データパス２００は、実行結果を信号線３
０７へ出力する。期待値保存手段２０６は、期待値を信
号線３０８へ出力する。比較手段２０７は、信号線３０
７と信号線３０８の結果を用いて、実行結果と期待値が
不一致かどうかを比較する。比較結果が一致していた場
合、比較手段２０７は信号線３０９に不一致信号を出力
しない。割込み制御回路１０３は、信号線３０９から不
一致信号が送られないことを確認すると、ＣＰＵ１００
へ信号線３１３へ割込み要求信号を出力しない。この場
合、故障が存在しなかったため、選択手段２０２は、信
号線３００から動作モード選択信号が送られているかを
確認する。このとき動作モード選択信号が送られていな
ければ、再びテスト動作状態５０２に入る。また、動作
モード選択信号が送られていれば、通常動作状態５０１
に入る。

【００４１】一方、比較手段２０７を実行した結果が不
一致だった場合、比較手段２０７は、信号線３０９に故
障検出信号を割込み制御回路へ出力する。

【００４２】選択手段２０２は、信号線２０２の不一致
信号を受け取ると、故障が検出されたことを認識し、信
号線３０１にデータパス２００が実行しない信号を出力
し、周辺モジュール１０２を停止する。周辺モジュール
１０２は、停止状態５０３に入る。

【００４３】割込み制御回路１０３は、信号線３０９か
ら不一致信号が送られたことを確認すると、周辺モジュ
ール１０３の故障検出による割込みを示す割込み要求信
号を信号線３１３に出力する。

【００４４】ＣＰＵ１００は、信号線３１３より送られ
た割込み要求信号を受取ると、周辺モジュール１０２に
故障が生じたことを認識し、割込み処理を行う。そして
ＣＰＵ１００は、内蔵メモリ１０１に格納されている割
込み要求に対応するプログラムに起動をかけて処理を実
行する。このプログラムにテスト動作設定手段２０５の
値の読み出し命令を含めておくことにより、どのような
動作のときに周辺モジュール１０２に生じた故障の影響
が出たのかを確認することができる。

【００４５】このように本実施例では、従来の周辺モジ
ュール１０２にテスト動作設定手段２０５，期待値保存
手段２０６および比較手段２０７を新たに付加すること
により、シングルチップマイコン動作中において周辺モ
ジュール１０２に生じた故障を検出することが可能にな
る。そのため、発生した故障による周辺モジュール１０
２の誤動作を防止することが可能になる。

【００４６】尚、本実施例では、テスト動作設定手段２
０５と期待値保存手段２０６を内部共通バス４００に接
続している。そのため、テスト動作設定値と、それに対
応する期待値を、テスト動作設定手段２０５と期待値保
存手段２０６にそれぞれを書き込むことで、周辺モジュ
ール１０２の多様な自己テストを行うことが可能にな
る。また、このテストは、周辺モジュールが本来の動作
を行っていない間に実行するので、周辺モジュールの性
能劣化を引き起こさない。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、周辺モジュールが本来
の動作を行わない間、周辺モジュールの自己テストを行
うことが可能になる。すなわち、シングルチップマイコ
ン動作中に周辺モジュール内に発生した故障を検出する
ことが可能になる。そのため、シングルチップマイコン
動作中に周辺モジュール内に発生した故障が原因で誤動
作が生じることを、周辺モジュールの性能劣化を引き起
こすことなく防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シングルチップマイコンに搭載した周辺モジュ
ールの自己テストを実現するブロック図。

【図２】シングルチップマイコンに搭載した周辺モジュ
ールの従来のブロック図。

【図３】周辺モジュールの状態遷移を示す説明図。

【符号の説明】

１００…ＣＰＵ、１０１…内蔵メモリ、１０２…周辺モ
ジュール、１０３…割込み制御回路、１０４…周辺モジ
ュール、２００…データパス、２０１…制御手段、２０
２…選択手段、２０３…動作モード設定手段、２０４…
終了信号発生手段、２０５…テスト動作設定手段、２０
６…期待値保存手段、２０７…比較手段、２０８…動作
モード取込み手段、２０９…パッド、２１０…終了信号
発生手段、３００〜３１４…信号線、４００…内部共通
バス、４０１〜４０７…バス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれバスで接続されたＣＰＵ，内蔵メ
   モリ，割込み制御回路および内蔵周辺モジュールによっ
   て構成された論理ＬＳＩにおいて、周辺モジュール内部
   にテスト動作設定手段、テスト動作時に故障がないと仮
   定したとき得られる結果を保存する期待値保存手段およ
   び動作結果と期待値を比較する比較手段を備えたことを
   特徴とする自己テスト機能内蔵シングルチップマイコ
   ン。
2. 【請求項２】請求項１において、前記テスト動作設定手
   段および前記期待値保存手段をバスを介して前記ＣＰＵ
   に接続した自己テスト機能内蔵シングルチップマイコ
   ン。