JPH10123267A - タイマカウンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲のクロックを入力クロックとして選択
でき、しかも、基準クロック周波数と同一または近接し
ている周波数のクロックをも選択できるタイマカウンタ
を提供する。 【解決手段】 入力クロック選択回路１には非同期クロ
ックおよび同期化クロックの双方が与えられ、同期化ク
ロックの他に非同期クロックをもカウンタ部７へ入力さ
せることが出来る。また、システムの動作状態の遷移は
動作状態判別部１７によって検出され、切換制御部１８
はこの動作モードの変化に応じて各セレクタ１４，１
５，１６の出力を切り換える。このため、入力クロック
選択回路１には同期化クロックに換えて非同期クロック
が出力され、分周／選択回路５の出力Ｘには同期化クロ
ックに換わって非同期クロックが現れる。従って、シス
テムの動作モードが変化してもカウンタ部７にはクロッ
クが安定供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の入力クロック
のいずれかのクロックを用いて一定周期間隔のタイミン
グ信号を生成するタイマカウンタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のタイマカウンタとして
は、例えば、ロジックＬＳＩ（大規模集積回路）等の内
部に構成された図３に示す構成のものがある。

【０００３】入力クロック選択回路１には周波数が異な
る２つの非同期クロックＡ，Ｂおよびシステム内で周波
数が最速である基準クロックＳが入力されている。入力
クロック選択回路１はこれら非同期クロックＡ，Ｂおよ
び基準クロックＳの中から１つのクロックを選択する。
この選択は制御部２からこの入力クロック選択回路１に
与えられる制御信号に従って行われる。制御部２は設定
記憶部３に記憶された設定状態に基づいてこの制御信号
を出力する。設定記憶部３には設定部４から入力される
設定状態が記憶されている。この設定部４はマイコンも
しくはディップスイッチ等によって構成されている。

【０００４】分周／選択回路５は入力クロック選択回路
１によって選択されたクロックを分周し、さらに、所定
比に分周されたクロックまたは入力クロック選択回路１
によって選択されたクロックの中から１つのクロックを
選択する。選択されたこのクロックは同期回路６へ出力
され、同期回路６においてシステム内基準クロックＳに
より同期化され、カウンタ部７へ出力される。カウンタ
部７は同期回路６の出力クロック数をカウントする。

【０００５】タイミング検出部８はカウンタ部７のカウ
ント値が所定カウント値になる毎にタイミング信号Ｔを
出力する。この所定カウント値は、設定記憶部３の設定
状態に基づき、制御部２により定められる。このように
得られたタイミング信号Ｔは、周辺デバイスの動作条件
と同調させるため、ワンショットパルスおよびトグル信
号の生成等に使用される。また、このタイミング信号Ｔ
は制御部２に戻され、制御部２は設定部４に割り込み信
号を発生する。設定部４はこの割り込み信号が入力され
る毎に所定の処理を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のタイマカウンタにおいては、カウンタ部７へ与えら
れる入力クロックは、同期回路６によって全て基準クロ
ックＳに同期化されたものとなっている。従って、カウ
ンタ部７へ与えられる入力クロックの周波数範囲は限ら
れたものとなり、選択可能な入力クロックの範囲は狭か
った。このため、従来のタイマカウンタにおいては、よ
り極め細かいタイミングでタイミング信号Ｔを生成する
ことが出来なかった。

【０００７】また、上記従来のタイマカウンタにおいて
は、同期回路６により入力クロックを基準クロックＳで
同期化する際、これら両者のクロック周波数が同一また
は近接すると、同期回路６の出力が不定状態に陥る場合
がある。つまり、この不定状態の発生により、カウンタ
部７の動作の補償が出来なくなり、タイミング信号Ｔが
一定周期毎に生成されない現象が発生する。

【０００８】例えば、システムの低消費電力化のため、
システム内基準クロックＳがより低い周波数のクロック
に切り替わった場合、分周／選択回路５で選択されたク
ロックの周波数と基準クロックＳの周波数とが同一また
は近接することがある。このような場合には、前述と同
様にカウンタ部７の動作補償が出来なくなる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、複数の入力クロック
の中から１つのクロックを選択する入力クロック選択回
路と、この入力クロック選択回路によって選択されたク
ロックを分周し、かつ、所定比に分周されたクロックま
たは入力クロック選択回路によって選択されたクロック
の中から１つのクロックを選択する分周／選択回路と、
この分周選択回路によって選択されたクロックをカウン
トするカウンタとを備えて構成されるタイマカウンタに
おいて、上記入力クロックを基準クロックに同期させる
同期回路と、この同期回路出力の同期化クロックまたは
非同期である入力クロックのいずれかを上記入力クロッ
ク選択回路へ切り換え出力するセレクタとを設けたこと
を特徴とする。

【００１０】また、システムの動作状態を判別する動作
状態判別部と、この動作状態判別部の判別結果に応じて
上記セレクタの切り換えを制御する切換制御部とを備え
たことを特徴とする。

【００１１】このように入力クロック選択回路の前段に
上記の同期回路およびセレクタを備えることにより、入
力クロック選択回路には、セレクタの切り換えに応じて
同期化クロックおよび非同期クロックの双方が与えられ
る。従って、カウンタにはこの入力クロック選択回路を
介して同期化クロックおよび非同期クロックのいずれを
も与えることが可能となり、カウンタが動作可能なクロ
ックの選択範囲が拡大される。

【００１２】また、動作状態判別部および切換制御部を
備え、システムの動作状態に応じて入力クロック選択回
路に与えるクロックを適宜選択する構成をとることによ
り、カウンタに入力されるクロック数をシステムの動作
状態の遷移および動作状態にかかわらず一定に保つこと
が可能となる。

【００１３】つまり、システムの動作状態に応じて基準
クロックの周波数が切り換わり、選択されているクロッ
クの周波数と基準クロックの周波数とが同一または近接
しても、セレクタの出力を非同期クロックに切り換え、
カウンタに非同期クロックを供給することにより、基準
クロック周波数の影響を受けることなく、カウンタへク
ロックを安定供給することが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態による
タイマカウンタについて説明する。

【００１５】図１は本実施形態によるタイマカウンタの
構成を示すブロック図であり、同図において図３と同一
または相当する部分には同一符号を付してその説明は省
略する。

【００１６】本実施形態によるタイマカウンタは、同期
回路１１，１２，１３、セレクタ１４，１５，１６、動
作状態判別部１７および切換制御部１８を入力クロック
選択回路１の前段に備えており、また、分周／選択回路
５がカウンタ部７に接続されている。

【００１７】各同期回路１１，１２，１３には周波数が
異なる非同期クロックＡ，Ｂ，Ｃおよびシステム内で周
波数が最速の基準クロックＳが入力クロックとして与え
られている。この基準クロックＳの周波数は各非同期ク
ロックＡ，Ｂ，Ｃを十分にサンプリングできるスピード
である。各同期回路１１，１２，１３は入力される各非
同期クロックＡ，Ｂ，Ｃをシステム内基準クロックＳに
同期させる。

【００１８】また、各セレクタ１４，１５，１６には同
期回路１１，１２，１３の各出力および非同期クロック
Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ与えられている。各セレクタ１
４，１５，１６は、切換制御部１８からの切換制御信号
に基づき、同期回路１１，１２，１３から出力される同
期化クロックＡ′，Ｂ′，Ｃ′か、または非同期クロッ
クＡ，Ｂ，Ｃかのいずれかを入力クロック選択回路１へ
切り換え出力する。

【００１９】切換制御部１８は動作状態判別部１７の判
別結果に応じて切換制御信号を各セレクタ１４，１５，
１６へ出力する。動作状態判別部１７はシステムの動作
状態を後述のように判別する。

【００２０】次に、このような本実施形態の構成による
タイマカウンタの動作について、図２のタイミングチャ
ートを参照しつつ説明する。

【００２１】同図（ａ）は基準クロックＳ，同図（ｂ）
は非同期クロックＡのクロックタイミングを示してい
る。同期回路１１はこれら基準クロックＳおよび非同期
クロックＡを入力し、非同期クロックＡを基準クロック
Ｓに同期させる。つまり、同期回路１１は基準クロック
Ｓの立ち上がりエッジタイミングで非同期クロックＡの
信号レベルを監視しており、３回のこのエッジタイミン
グにおいて検出される非同期クロックＡの信号レベルが
一定していると、３回目の立ち上がりエッジタイミング
で同期をとる。同図（ｃ）はこのようにして同期化がと
られた同期化クロックＡ′のクロックタイミングを示し
ており、同期回路１１の出力を示している。

【００２２】切換制御部１８からの切換制御信号によ
り、セレクタ１４の出力が同期化クロックＡ′に切り換
えられ、さらに、入力クロック選択回路１でこの同期化
クロックＡ′が制御部２によって選択されたものと仮定
する。さらに、分周／選択回路５において、分周される
前のこの同期化クロックＡ′が制御部２によって選択さ
れると、同図（ｅ）に示す分周／選択回路５の出力Ｘ
は、同図（ｃ）に示す同期化クロックＡ′と同じタイミ
ングのクロックになる。

【００２３】カウンタ部７は分周／選択回路５のこの出
力Ｘを計数する。そして、このカウント値をタイミング
検出部８へ出力する。タイミング検出部８は、前述のよ
うにカウント部７のカウント値が所定カウント値になる
毎にタイミング信号Ｔを生成する。

【００２４】システムはその動作モードが低消費電力モ
ードになると、システム内で消費される電力を抑制する
ため、基準クロックＳの周波数がより低い周波数に切り
換わり、最低限の処理動作しかしなくなる。このような
低消費電力モードとしては例えばスリープモードやスタ
ンバイモード等がある。システムのこの動作状態の推移
は同図（ｄ）に示す動作状態信号Ｍに現れ、この動作状
態信号Ｍの信号レベルがハイレベルになることを認識す
ることにより、システムが低消費電力モードに移行した
ことを認識することが出来る。動作状態判別部１７は常
にこの動作状態信号Ｍを監視し続けることにより、シス
テムの動作状態を把握している。

【００２５】システムが低消費電力モードに移行し、動
作状態信号Ｍがハイレベルになると、基準クロックＳは
これに追従して同図（ａ）の中程に示すように、より低
いクロック周波数に切り換わる。従って、同期化クロッ
クＡ′は同図（ｃ）の中程の斜線部に示すようにレベル
の定まらない不定状態になる。

【００２６】分周／選択回路５からカウンタ部７へ与え
られるクロックは前述の仮定の下ではこの同期化クロッ
クＡ′と同じであるため、同期化クロックＡ′が不定状
態であると、カウンタ部７の動作が補償出来なくなる。

【００２７】図３に示す従来のタイマカウンタにおい
て、同期回路６で図２（ｂ）に示す非同期クロックＡが
同図（ａ）に示す基準クロックＳと同期がとられている
とすると、同期回路６の出力Ｙは同図（ｃ）に示す同期
化クロックＡ′と同様な同図（ｆ）に示すクロックとな
る。従って、従来のタイマカウンタでは、システムの動
作モードが低消費電力モードに移行すると、カウンタ部
７に入力される同期回路６の出力Ｙに、同図（ｆ）の中
程の斜線部に示す期間ｔにおいて不定領域が発生する。
この不定領域ではカウンタ部７の動作が補償できなくな
る。よって、従来構成のタイマカウンタにおいては、前
述のようにタイミング検出部８において一定周期間隔で
タイミング信号Ｔが生成されなくなる。

【００２８】しかし、本実施形態によるタイマカウンタ
においては、システムの動作モードの低消費電力モード
への移行は動作状態判別部１７によって速やかに検出さ
れ、切換制御部１８は動作モードの変化に対応してセレ
クタ１４の出力を切り換える。つまり、動作状態信号Ｍ
がハイレベルになった後、非同期クロックＡのハイレベ
ルへのレベル変化に引き続いて同期化クロックＡ′の信
号レベルがローレベルからハイレベルに変化した時点
で、切換制御部１８からセレクタ１４へ切換制御信号が
出力される。

【００２９】このため、セレクタ１４から入力クロック
選択回路１には、同期化クロックＡ′に換えて非同期ク
ロックＡが出力されるようになる。従って、分周／選択
回路５の出力Ｘには、図２（ｅ）に示すように、同期化
クロックＡ′に換わって非同期クロックＡが現れるよう
になり、この結果、分周選択回路５は低消費電力モード
に移行した後にもカウンタ部７へクロックを安定供給し
続けるようになる。

【００３０】また、システムの動作モードが低消費電力
モードから通常の動作モードに復帰する際にも、この動
作モード変化が動作状態判別部１７によって判別され、
切換制御部１８は再びセレクタ１４の出力を切り換え
る。つまり、動作状態信号Ｍがハイレベルからローレベ
ルへ変化した後、非同期クロックＡのハイレベルへのレ
ベル変化に引き続き、同期化クロックＡ′の信号レベル
がローレベルからハイレベルに変化した時点で、切換制
御部１８からセレクタ１４へ切換制御信号が出力され
る。

【００３１】このため、入力クロック選択回路１には非
同期クロックＡに換えて同期化クロックＡ′が出力され
るようになる。従って、分周／選択回路５の出力Ｘに
は、図２（ｅ）に示すように、非同期クロックＡに換わ
って以前の同期化クロックＡ′が現れるようになり、こ
の結果、分周選択回路５は通常動作モードに復帰した後
にも定常的にカウンタ部７へクロックを出力し続ける。

【００３２】また、システムの動作モードが通常動作モ
ードから低消費電力モードへ移行しても、また、低消費
電力モードから通常動作モードに復帰しても、分周選択
回路５からカウンタ部７へ出力されるクロックの数は、
同期化クロックＡ′が出力され続ける場合のときに比べ
て変わることはない。

【００３３】つまり、非同期クロックＡから同期化クロ
ックＡ′への切り換え、および同期化クロックＡ′から
非同期クロックＡへの切り換えは、非同期クロックＡが
ハイレベルへ立ち上がった後、同期化クロックＡ′がハ
イレベルへ立ち上がって両クロックＡ，Ａ′が同じ信号
レベルになってから行われている。同期化クロックＡ′
は非同期クロックＡが立ち上がってから少し遅れて立ち
上がるため、両クロックＡ，Ａ′が共にハイレベルの時
にセレクタ１４を切り換えることにより、クロック数に
違いが生じることはない。すなわち、分周／選択回路５
からカウンタ部７へは、システムの動作モード変化の影
響を受けることなく、常に一定数のクロックが与えられ
る。

【００３４】なお、上記の本実施形態では３回のエッジ
タイミングで信号レベルの監視を行っている場合につい
て説明しているが、この回数は、システムの条件と整合
をとるためなら何回であっても構わない。

【００３５】また、低消費電力モードになると動作状態
信号Ｍといった制御信号の信号レベルがハイレベルにな
る場合について説明しているが、低消費電力モードにな
ると制御信号の信号レベルがハイレベルからローレベル
に変化する設定とすることも可能である。上記の説明で
は、一例として、低消費電力モードになると制御信号の
信号レベルがハイレベルになる場合について説明してい
る。

【００３６】また、セレクタ１４の出力の切り換えは、
各信号が上記と逆のハイレベルからローレベルに変化す
るタイミングに設定することも可能である。

【００３７】非同期クロックＡから同期化クロックＡ′
への切り換え、および同期化クロックＡ′から非同期ク
ロックＡへの切り換えを、このように上記と逆のハイレ
ベルからローレベルに変化する時点で行う場合にも、上
記と同様に両クロックＡ，Ａ′が同じ信号レベルになっ
てから行えば、クロック数に違いが生じることはない。

【００３８】このような本実施形態によるタイマカウン
タによれば、入力クロック選択回路１の前段に同期回路
１１，１２，１３およびセレクタ１４，１５，１６を上
述のように備えることにより、入力クロック選択回路１
には、セレクタ１４，１５，１６の切り換えに応じて基
準クロックＳに同期化したクロックＡ′，Ｂ′，Ｃ′お
よび非同期クロックＡ，Ｂ，Ｃの双方が与えられる。こ
のため、カウンタ部７にはこの入力クロック選択回路１
を介して同期化クロックＡ′，Ｂ′，Ｃ′および非同期
クロックＡ，Ｂ，Ｃのいずれをも与えることが可能とな
り、カウンタ部７の動作の補償が可能な入力クロックの
選択範囲を、従来のタイマカウンタに比べ、拡大させる
ことが可能となる。

【００３９】このため、タイミング検出部８で検出され
るタイミング信号Ｔの種類は増加し、極めの細かいタイ
ミングで所望のタイミング信号Ｔを生成することが可能
となる。

【００４０】また、システムの動作状態に応じて基準ク
ロックＳの周波数が切り換わった場合でも、動作状態判
別部１７および切換制御部１８を備え、セレクタ１４，
１５，１６を切り換えて入力クロック選択回路１に出力
される同期化クロックＡ′，Ｂ′，Ｃ′を非同期クロッ
クＡ，Ｂ，Ｃに上述のように切り換えることにより、カ
ウンタ部７には、同期化クロックＡ′，Ｂ′，Ｃ′と同
周期である非同期クロックＡ，Ｂ，Ｃが与えられる。

【００４１】このため、システムの動作状態に応じて基
準クロックの周波数が切り換わった場合でも、カウンタ
部７の動作は補償され、タイミング検出部８は一定周期
でタイミング信号Ｔを生成することが可能となる。

【００４２】また、入力クロック選択回路１で基準クロ
ックＳが選択され、分周／選択回路５で選択されるクロ
ックの分周比が小さく、分周クロックと基準クロックＳ
との周波数が近接する場合においても、この低分周比の
クロックがカウンタ部７へ与えられてカウントされる。
さらに、入力クロック選択回路１で基準クロックＳが選
択され、分周／選択回路５で分周前の同一周波数の基準
クロックＳ自身が選択された場合においても、基準クロ
ックＳがカウンタ部７へ与えられてカウントされる。

【００４３】従って、本実施形態によれば、低分周比の
クロックを分周／選択回路５で選択してカウンタ部７へ
与えることが可能となり、しかも、基準クロックＳ自体
をカウンタ部７へ与えることも可能となる。よって、カ
ウンタ部７へ与えることの出来るクロックの種類はより
豊富になり、より極めの細かいタイミング信号Ｔをタイ
ミング検出部８に生成させることが可能となる。

【００４４】また、他の機能デバイスが出力する非同期
クロックを、このタイマカウンタにおいて、システム中
最速の基準クロックＳに同期させることにより、マクロ
間インターフェイスの標準化を図ることができる。つま
り、各機能デバイス間におけるデータ授受の際に本タイ
マカウンタを用いることにより、各デバイス間の同期を
とることが可能となる。

【００４５】また、入力クロック選択回路１や分周／選
択回路５におけるクロック種類の選択を設定部４で設定
したり変更する時、また、タイミング検出部８で検出す
るカウント値を設定したり変更する時、また、制御部２
からタイミング信号Ｔを設定部４が読みとる時に、設定
部４の動作クロックをシステム内基準クロックＳとして
使用することで、誤動作を防止することが可能となると
共に、前述までと同様な効果が得られる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力クロック選択回路の前段に同期回路およびセレクタを
備えることにより、入力クロック選択回路には、セレク
タの切り換えに応じて同期化クロックおよび非同期クロ
ックの双方が与えられる。従って、カウンタにはこの入
力クロック選択回路を介して同期化クロックおよび非同
期クロックのいずれをも与えることが可能となり、カウ
ンタに入力されるクロックの種類を増加させることが可
能となる。

【００４７】このため、カウンタの動作を補償できるク
ロックの選択可能範囲は拡大し、タイミング検出部で検
出されるタイミングは増加する。よって、極めの細かい
タイミングで所望のタイミング信号を生成することが可
能となる。

【００４８】また、動作状態判別部および切換制御部を
備え、システムの動作状態に応じて入力クロック選択回
路に与えるクロックを適宜選択する構成をとることによ
り、カウンタに入力されるクロック数をシステムの動作
状態の遷移および動作状態にかかわらず一定に保つこと
が可能となる。

【００４９】このため、システムの動作状態が変化して
も、カウンタの動作は補償され、タイミング検出部は一
定周期でタイミング信号を生成することが可能となる。

【００５０】さらに、分周クロック選択回路で選択され
るクロックの周波数と基準クロックの周波数とが同一ま
たは近接しても、セレクタの出力を非同期クロックに切
り換え、カウンタに非同期クロックを供給することによ
り、基準クロックの周波数の影響を受けることなく、カ
ウンタへクロックを安定供給することが出来る。

【００５１】このため、より広い範囲の分周比のクロッ
ク並びに基準クロック自身を分周／選択回路で選ぶこと
が可能となり、カウンタの動作を補償できるクロックの
選択範囲は拡大する。よって、より極めの細かいタイミ
ング信号を得ることが可能となる。

【００５２】このような本発明によるタイマカウンタ
は、複数の非同期クロックを有するロジック、ＬＳＩお
よび電子式電力量計ＬＳＩ等に応用すると、特に高い効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるタイマカウンタの構
成を示すブロック図である。

【図２】本実施形態によるタイマカウンタ各部および従
来のタイマカウンタの所定部のクロックタイミングチャ
ートである。

【図３】従来のタイマカウンタの構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１…入力クロック選択回路 ２…制御部 ３…設定記憶部 ４…設定部 ５…分周／選択回路 ７…カウンタ部 ８…タイミング検出部 １１，１２，１３…同期回路 １４，１５，１６…セレクタ １７…動作状態判別部 １８…切換制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力クロックの中から１つのクロ
   ックを選択する入力クロック選択回路と、この入力クロ
   ック選択回路によって選択されたクロックを分周しかつ
   所定比に分周されたクロックまたは前記入力クロック選
   択回路によって選択されたクロックの中から１つのクロ
   ックを選択する分周／選択回路と、この分周／選択回路
   によって選択されたクロックをカウントするカウンタと
   を備えて構成されるタイマカウンタにおいて、 前記入力クロックを基準クロックに同期させる同期回路
   と、この同期回路出力の同期化クロックまたは非同期で
   ある入力クロックのいずれかを前記入力クロック選択回
   路へ切り換え出力するセレクタとを設けたことを特徴と
   するタイマカウンタ。
2. 【請求項２】 システムの動作状態を判別する動作状態
   判別部と、この動作状態判別部の判別結果に応じて前記
   セレクタの切り換えを制御する切換制御部とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載のタイマカウンタ。