JPH09212479A - Single-chip microcomputer - Google Patents

Single-chip microcomputer

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JPH09212479A
JPH09212479A JP8020902A JP2090296A JPH09212479A JP H09212479 A JPH09212479 A JP H09212479A JP 8020902 A JP8020902 A JP 8020902A JP 2090296 A JP2090296 A JP 2090296A JP H09212479 A JPH09212479 A JP H09212479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cpu
module
clock
modules
peripheral
Prior art date
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Pending
Application number
JP8020902A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kei Oouchi
系 大内
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH09212479A publication Critical patent/JPH09212479A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it easy to design a layout and to increase the degree of freedom of modules by placing a CPU and peripheral modules in operation with independent clocks and making them interact on a handshake basis. SOLUTION: The CPU 5 and peripheral modules 1-4 operate with the independent clocks ϕ0, and ϕ1-ϕ4. The clocks ϕ0-ϕ4 are generated by clock generators 6, and 14-17. Acknowledgement signals 18 for handshake interaction are outputted by all the peripheral modules, pulled up to Vcc and then wired- ORed, and inputted to the CPU module 5. Therefore, the CPU 5 and peripheral modules can operate with the independent clocks ϕ0-ϕ4, so maximum performance can be derived and inter-module interfacing is asynchronous, so the respective modules can easily be connected. Further, the performance of the whole microcomputer is affected little by the layout design of clock wiring, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シングルチップマ
イクロコンピュータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single chip microcomputer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術の一例を図1及び図2に示す。2. Description of the Related Art An example of the prior art is shown in FIGS.

【0003】シングルチップマイコン(マイクロコンピ
ュータ)は、CPUモジュール5とクロックジェネレー
タ6以外にROM7,RAM8と、複数個の周辺モジュ
ール1,2,3,4、さらにポート9を1チップに搭載
している。
In addition to the CPU module 5 and the clock generator 6, a single-chip microcomputer (microcomputer) has a ROM 7, a RAM 8, a plurality of peripheral modules 1, 2, 3, 4 and a port 9 mounted on one chip. .

【0004】CPU5以外のモジュールの、ROM7,
RAM8,周辺モジュール1,2,3,4およびポート
9は、アドレス上にユニークに割付けられ、CPUは、
アドレスを指定して、それに該当するモジュールをアク
セスする。アドレスは、アドレスバス10に、CPUが
出力する。リードアクセスする場合は、リード信号12
を、ライトアクセスする場合は、ライト信号13を、そ
れぞれCPUが出力する。リードまたはライトデータ
は、データバス11に出力され、該当するモジュールに
取り込まれる。これらの一連の動作は、ROMに格納さ
れたプログラムに従い、実行されていく。
ROM7 of modules other than CPU5,
The RAM 8, the peripheral modules 1, 2, 3, 4 and the port 9 are uniquely assigned to the addresses, and the CPU is
Specify the address to access the corresponding module. The CPU outputs the address to the address bus 10. For read access, read signal 12
When performing write access, the CPU outputs the write signal 13 respectively. The read or write data is output to the data bus 11 and taken into the corresponding module. These series of operations are executed according to the program stored in the ROM.

【0005】システムクロックφは、クロックジェネレ
ータ6により生成され、各モジュールへ供給される。本
システムクロックφによって、マイコンが動作する。即
ち、チップ上の全モジュールが、同期して、動作してい
る。
The system clock φ is generated by the clock generator 6 and supplied to each module. The microcomputer operates according to this system clock φ. That is, all the modules on the chip are operating in synchronization.

【0006】一方、LSI技術も微細化が進み、時代の
要求により、マイコンも高速化,機能の多様化が進んで
いる。
On the other hand, the miniaturization of the LSI technology has progressed, and the microcomputers have become faster and more diversified in function due to the demands of the times.

【0007】従って、マイコンも世代交替し、処理の高
速化,動作クロックの高速化が進んでいる。しかし、従
来の財産、特に種々の周辺モジュールを全て短期間に開
発することは、不可能であり、既存の周辺モジュールと
も接続できる様にしている。図2は、シングルチップマ
イコンの動作シーケンスの一例である。基本バスサイク
ルは、2クロックであるが、1サイクル3クロックで動
作する旧モジュールもアクセスできる様にしてある。こ
れは、CPU5内に、どちらのモジュールをアクセスす
るか判断する論理を入れて対応している。
Therefore, the generations of the microcomputers are changed, and the processing speed and the operation clock speed are increasing. However, it is impossible to develop all conventional assets, especially various peripheral modules in a short period of time, and it is possible to connect with existing peripheral modules. FIG. 2 is an example of an operation sequence of the single chip microcomputer. Although the basic bus cycle is 2 clocks, the old module operating in 1 cycle and 3 clocks can be accessed. This is dealt with by including in the CPU 5 logic for judging which module is to be accessed.

【0008】以上より、従来の技術における問題点を、
以下にまとめる。
From the above, the problems in the prior art are
It is summarized below.

【0009】1)CPU内に、モジュールの種類を判断
する論理が必要で、従って、搭載する周辺モジュールが
かわる毎に、論理変更が必要となる。
1) A logic for determining the type of module is required in the CPU, and therefore, a logic change is required every time the mounted peripheral module is changed.

【0010】2)チップ内のモジュールは、同じクロッ
クで同期して動作するため、最も速度の遅いモジュール
で、マイコンの性能が律速される。
2) Since the modules in the chip operate in synchronization with the same clock, the performance of the microcomputer is limited by the module with the slowest speed.

【0011】3)機能の多様化により、多くのモジュー
ルを搭載する場合、チップサイズが大きくなるため、ク
ロック配線が長くなり、端末のモジュールまでのクロッ
ク遅延量が大きくなる。チップ内のモジュールは、同じ
クロックで同期して動作するため、このクロック配線等
のレイアウト設計により、マイコンの性能が影響を受け
る。
3) Due to the diversification of functions, when many modules are mounted, the chip size becomes large, the clock wiring becomes long, and the clock delay amount to the module of the terminal becomes large. Since the modules in the chip operate in synchronization with the same clock, the performance of the microcomputer is affected by the layout design of the clock wiring and the like.

【0012】4)CPUより高速に動作する周辺モジュ
ールを搭載する場合、インタフェース部の同期化が必要
となり、それぞれの性能が制限されることも生じる。
4) When a peripheral module that operates at a higher speed than the CPU is mounted, it is necessary to synchronize the interface units, which may limit the performance of each.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のシ
ングルチップマイコンでは、 1)周辺モジュールがかわる毎に、CPUの論理変更が
必要となる。
As described above, in the conventional single-chip microcomputer, 1) it is necessary to change the logic of the CPU every time the peripheral module is changed.

【0014】2)最も速度の遅いモジュールで、マイコ
ン全体の速度が決まる。
2) The module with the slowest speed determines the speed of the entire microcomputer.

【0015】3)多くの周辺モジュールを搭載する場
合、マイコン全体の速度が、レイアウト設計の影響を受
けやすい。
3) When many peripheral modules are mounted, the speed of the entire microcomputer is easily affected by the layout design.

【0016】4)CPUより高速に動作する周辺モジュ
ールの搭載が困難である。
4) It is difficult to mount a peripheral module that operates faster than the CPU.

【0017】という問題があった。There is a problem.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】従来のシングルチップマ
イコンでは、チップ内の全モジュールは、同一のクロッ
クで、かつ、CPUモジュールと各モジュールは、同期
して動作していた。
In the conventional single-chip microcomputer, all the modules in the chip operate with the same clock, and the CPU module and each module operate in synchronization.

【0019】ここで、チップ内のバスインタフェースタ
イミングを非同期化、即ちモジュール間は、互いにハン
ドシェイクでやり取りし、さらに、各モジュールをそれ
ぞれ異なるスピードのクロックで動作できるよう、各モ
ジュール毎にクロックジェネレータを設けた。
Here, the bus interface timing in the chip is made asynchronous, that is, the modules are handshaked with each other, and a clock generator is provided for each module so that each module can operate at a different speed clock. Provided.

【0020】上記手段によれば、CPU及び周辺モジュ
ールは、独立したクロックで動作できるため、最大の性
能を引き出せ、また、モジュール間インタフェースが非
同期(ハンドシェイクにて動作)のため、各モジュール
の接続が容易となる。さらに、マイコン全体の性能にお
いて、クロック配線等のレイアウト設計の影響を受けに
くくできる。
According to the above means, since the CPU and the peripheral modules can operate with independent clocks, the maximum performance can be obtained, and since the inter-module interface is asynchronous (operates by handshake), each module is connected. Will be easier. Further, the performance of the entire microcomputer can be made less susceptible to the layout design of the clock wiring and the like.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図3,図4,図
5,図6により説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 4, 5 and 6.

【0022】図3では、CPU5及び各周辺モジュール
1,2,3,4は、独立したクロックφ0,φ1,φ
2,φ3,φ4で動作している。φ0,φ1,φ2,φ
3,φ4は、それぞれのクロックジェネレータ6,1
4,15,16,17によって生成される。
In FIG. 3, the CPU 5 and each of the peripheral modules 1, 2, 3, 4 have independent clocks φ0, φ1, φ.
It is operating at 2, φ3 and φ4. φ0, φ1, φ2, φ
3 and φ4 are clock generators 6 and 1 respectively.
It is generated by 4, 15, 16, 17.

【0023】ハンドシェイクによるやり取りを行うアク
ノリッジ信号18は、すべての周辺モジュールが出力
し、VccにプルアップすることでワイヤードORさ
れ、CPUモジュール5へ入力される。
The acknowledge signal 18, which is exchanged by handshake, is output from all the peripheral modules and wired-ORed by pulling up to Vcc and input to the CPU module 5.

【0024】図4ではCPUモジュール5から周辺モジ
ュール1をリードする動作シーケンスの、内部バスタイ
ミングを示している。
FIG. 4 shows the internal bus timing of the operation sequence for reading the peripheral module 1 from the CPU module 5.

【0025】CPUモジュール5は、φ0の立上げでア
ドレスをアドレスバス10へ、次の立下がりでリード信
号12を出力する。
The CPU module 5 outputs the address to the address bus 10 at the rise of φ0 and the read signal 12 at the next fall.

【0026】周辺モジュール1は、φ1の立上がりでリ
ード信号12のLOWを認識し、次の立上がりで、デー
タバス11へデータを出力すると同時にアクノリッジ信
号18をLOWとする。
The peripheral module 1 recognizes the LOW of the read signal 12 at the rise of φ1 and outputs the data to the data bus 11 at the next rise, and simultaneously sets the acknowledge signal 18 to the LOW.

【0027】CPUモジュール5は、φ0の立下がりで
アクノリッジ信号18をサンプリングし、LOWを認識
すると、次の立上がりで、データバス11上のデータを
取り込み、同時にリード信号をHighとし、周辺モジュー
ル1へリード動作が完了したことを知らせる。さらに、
次のφ0立上がりでアドレス出力をやめる。
When the CPU module 5 samples the acknowledge signal 18 at the falling edge of φ0 and recognizes LOW, it takes in the data on the data bus 11 at the next rising edge, and at the same time sets the read signal to High to the peripheral module 1. Notify that the read operation is completed. further,
Address output is stopped at the next rise of φ0.

【0028】周辺モジュール1は、φ1の立下がりでリ
ード信号12Highを認識すると、次のφ1立上がりで、
データの出力をやめると同時に、アクノリッジ信号18
をHighとする。
When the peripheral module 1 recognizes the read signal 12High at the fall of φ1, the next rise of φ1
At the same time as stopping the output of data, the acknowledge signal 18
Is High.

【0029】CPU5は、φ0の立下がりでアクノリッ
ジ信号18Highを認識して、完全にリードサイクルが終
了したこととなる。
The CPU 5 recognizes the acknowledge signal 18High at the falling edge of φ0, and the read cycle is completed.

【0030】CPU5から周辺モジュール1へのライト
動作も、ライト信号13により同様のやり取りで実行さ
れる。
The write operation from the CPU 5 to the peripheral module 1 is also executed by the same exchange by the write signal 13.

【0031】図5では、一つのクロックジェネレータ6
より生成されたクロックを、分周回路19,20,2
1,22,23により分周し、複数のクロックφ0,φ
1,φ2,φ3,φ4を得る例である。
In FIG. 5, one clock generator 6
The clock generated by the frequency dividing circuit 19, 20, 2
Frequency division by 1, 22, 23, multiple clocks φ0, φ
This is an example of obtaining 1, φ2, φ3, and φ4.

【0032】この時、クロックジェネレータ6の生成す
るクロックは、CPU5及び周辺モジュール1,2,
3,4が必要とする最小公倍数の周波数とする必要があ
る。これを分周して複数のクロックを生成し、CPU及
び周辺モジュールは、必要とするクロックをその中から
選択接続し、使用する。CPUと周辺モジュールのやり
取りは、図3及び図4の場合と同様である。
At this time, the clock generated by the clock generator 6 is the CPU 5 and the peripheral modules 1, 2 ,.
It is necessary to set the frequency to the least common multiple required by 3 and 4. This is frequency-divided to generate a plurality of clocks, and the CPU and peripheral modules selectively connect and use the required clocks. The exchange between the CPU and the peripheral module is the same as in the case of FIGS.

【0033】図6では、三つのクロックジェネレータ
6,28,29とクロックジェネレータ6出力より分周
して生成されたクロックφ0,φ1,φ2,φ3,φ
4,φ5,φ6から選択し、周辺モジュール1,2,
3,4へ供給する。クロックの選択は、セレクタ24,
25,26,27により行われる。
In FIG. 6, clocks φ0, φ1, φ2, φ3, φ generated by frequency division from three clock generators 6, 28, 29 and the output of the clock generator 6 are generated.
Select from 4, φ5, φ6, peripheral modules 1, 2,
Supply to 3 and 4. The clock is selected by the selector 24,
25, 26, 27.

【0034】このセレクタの制御は、クロック選択制御
部30が行う。本制御部30の設定値は、CPUモジュ
ール5により、ライトされる。本例では、周辺モジュー
ルの動作速度を任意に選択できる。
The clock selection controller 30 controls the selector. The setting value of the control unit 30 is written by the CPU module 5. In this example, the operating speed of the peripheral module can be arbitrarily selected.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、シングルチップマイク
ロコンピュータに搭載されるCPU モジュール及びクロッ
クで動作する周辺モジュールは、それぞれの独立したク
ロック源をもち、独立したクロックで動作し、かつ、C
PUと各周辺モジュールのやり取りは、ハンドシェイク
にて実行されるので、クロック配線などのレイアウト設
計が容易となり、さらにモジュールの自由度が増し、マ
イコン全体の性能を向上させることができる。
According to the present invention, the CPU module mounted on the single-chip microcomputer and the peripheral module operating with the clock have their own independent clock sources, operate with independent clocks, and
Since the exchange between the PU and each peripheral module is performed by handshake, layout design of clock wiring and the like is facilitated, the flexibility of the module is increased, and the performance of the entire microcomputer can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】シングルチップマイクロコンピュータの従来例
を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional example of a single-chip microcomputer.

【図2】内部バスタイミングの従来例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a conventional example of internal bus timing.

【図3】本発明の実施例のシングルチップマイクロコン
ピュータの内部構成を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of a single-chip microcomputer according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の内部バスのタイミングチャー
ト。
FIG. 4 is a timing chart of an internal bus according to the embodiment of this invention.

【図5】本発明の実施例のシングルチップマイクロコン
ピュータの内部構成を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of a single-chip microcomputer according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例のシングルチップマイクロコン
ピュータの内部構成を示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of a single-chip microcomputer according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4…周辺モジュール、5…CPUモジュー
ル、6,14,15,16,17…クロックジェネレー
タ、7…ROM、8…RAM、9…ポート、10…アド
レスバス、11…データバス。
1, 2, 3, 4, ... Peripheral module, 5 ... CPU module, 6, 14, 15, 16, 17, ... Clock generator, 7 ... ROM, 8 ... RAM, 9 ... Port, 10 ... Address bus, 11 ... Data bus .

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シングルチップマイクロコンピュータにお
いて、チップ上に搭載されたモジュールのうち、クロッ
クで動作するCPU及び周辺モジュールは、それぞれ独
立したクロックで動作し、前記、CPUと各周辺モジュ
ール間のやり取りは、ハンドシェイクで、動作すること
を特徴とするシングルチップマイクロコンピュータ。
1. In a single-chip microcomputer, among the modules mounted on the chip, the CPU and peripheral modules that operate on a clock operate on independent clocks, respectively, and the exchange between the CPU and each peripheral module is performed. , A single-chip microcomputer that operates by handshake.
【請求項2】請求項1において、それぞれのモジュール
毎にクロックジェネレータがあり、よってチップ上にク
ロックジェネレータを複数個有するシングルチップマイ
クロコンピュータ。
2. The single-chip microcomputer according to claim 1, wherein each module has a clock generator, and thus a plurality of clock generators are provided on a chip.
【請求項3】請求項1において、チップ内に一つ又は複
数個のクロックジェネレータを有し、そこから得られる
クロックを分周して複数のクロックを生成し、その中か
ら、それぞれのモジュール毎に必要なクロックを選択
し、そのクロックにより各モジュールが動作するシング
ルチップマイクロコンピュータ。
3. The chip according to claim 1, comprising one or a plurality of clock generators in a chip, dividing a clock obtained from the clock generators to generate a plurality of clocks, and selecting a plurality of clocks from each of them. A single-chip microcomputer in which each module operates by selecting the clock required for.
JP8020902A 1996-02-07 1996-02-07 Single-chip microcomputer Pending JPH09212479A (en)

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JP8020902A JPH09212479A (en) 1996-02-07 1996-02-07 Single-chip microcomputer

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4733877B2 (en) * 2001-08-15 2011-07-27 富士通セミコンダクター株式会社 Semiconductor device
JP2020177667A (en) * 2019-04-15 2020-10-29 インフィニオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトInfineon Technologies AG Electronic circuit

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