JPS5991528A - マイクロコンピユ−タの拡張制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 （大規模集積回路）のチップ外部に拡張するためのマイ
クロコンピュータの拡張制御回路に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、シングルチップ・マイクロコンピータ１よ応用分
野の拡大に伴なって、その使用形態も変化に富んで来た
。シングルチップ・マイクロコンピュータ単体で使用す
る場合、外部にＲＯＭ　、　（＋）−ド・オンリー−メ
モリン、ＲＡＭ（ランダ、ム−アクセス・メモリ）、タ
イマー、などのＣＰＵ（センタ・−プロセッシング・ユ
ニット）周辺チップを拡張接続して使用する場合もある
。そして単体で使用するか、拡張して使用するかを使用
者が選択する目的で、動作のモードを指定する端子が設
けられる。この端子をロー又はハイレベルに指定するこ
とにより、同一のシングルチップマイクロコンピュータ
の使用形態を変えている。

以下に従来のマイクロコンピュータの拡張制御回路につ
いて説明する。

第１図は従来の拡張制御回路の呑待≠ブロック構成を示
すものであり、１はブルアッフ；トランジスタ、２は拡
張制御端子であり、ジノグルチップマイクロコンピュー
タ（以下、単にマイコンと呼ぶ）を単体で使用するか、
マイコン外部にＲＯＭ。

ＲＡＭ、周辺チップなどを機能拡張するかを指示する。

３は入出力ポート／データバス端子であり、マイコン単
体での使用時は入出力ポートの値を、また拡張時にはデ
ータバスの値を人出力できる。

４はポート制御用デコーダで、入出力ポート回路の動作
を決める信号を生成する。第２図に入力と出力の対応テ
ーブルを示す。同図において、入力信号は、（（イ）、
（に）、（（ホ）、（ハ）である。（イ）は拡張制御信
号であり、ハイレベル時にマイコン単体で使用すること
を意味する。また（に）はポートアドレス信号であり、
対応するポートアドレスが命令実行により指示された時
に能動になる。（（ホ）は、入力命令信号であり、入力
命令実行時に能動レベルに々る。

（ハ）は出力命令信号であり、出力命令実行時に能動レ
ベルに々る。

一方（）））（力、（１の、（ヌ）、←９（ｔ−ｊ：、
出力信号である。（ト）はシングルチップ時−人力指示
信号、（（７）はシングルチップ時−出力指示信号、（
１力は拡張時−人力指示信号、（ヌ）は拡張時−出力指
示信号である。（／→は拡張モード指示信号であシ、拡
張時にハイレベルを出力する。

さて、第１図にもどり５はポート／データバス拡張回路
であり、マイコンを単体使用時は入出力ポート回路とし
て働き、拡張使用時はデータバスの信号を通過させるバ
ッファ回路として働く。６゜７．８，９，１０はゲート
、１１はラッチ、１２はプルダウントランジスタである
。なおＣＰはクロックパルス信号、ＤＢはデータバス、
（ｚ）　はデータバス信号、（ロ）はポート出力信号を
それぞれ示す。

以上の様に構成された従来の拡張制御回路について、以
下その動作を説明する。

まず、シングルチップマイクロコンピュータ単体で使用
する場合は、拡張制御端子２をハイレベルに保持する。

入力命令を実行すると、入力命令信号（（ホ）が能動（
ハイレベル）゛になり、ポート制御用デコーダ４はシン
グルチップ時−人力指示信号（ト）をハイレベル出力す
る。そしてゲート８、全開き、クロックパルスＣＰに同
期してゲート７を開き、ゲート６を開くことにより、入
出力ポート／データバス端子３に与えられる信号をデー
タバスＤＢに転送する。

さて出力命令を実行すると、出力命令信号（ハ）がハイ
レベルになり、シングルチップ時−出力指示信号（イ）
をハイレベルにする。そしてクロックパルスＣＰに同期
してゲート９を開き、ラッチ１１にラッチパルスを与え
、ラッテ１１はデータバス信号−（）ｉｔクラッチ、ポ
ート出力信号（ｌニア１をゲート１０のＡ人、刃側に与
える。

次に拡張モード指示信号（７０がローレベル々ので。

グー）１０はへ入力側を選択して開き、プルダウントラ
ンジスタ１２を、駆動し、ポート出力信号（ロ）を入出
力ポート／データバス端子３に出力する。

次に拡張モード時は、拡張制御端子２をローレベルに保
つ。入力命令を実行すると拡張時−人力指示信号（１の
と、拡張モード信号（〕９とをノ・イレベルにし、入出
力ポート／データフくス端子３の信号レベルをデータバ
スＤＢに転送する。同様に出力命令全実行すると、ゲー
ト１０はＢ入力側を開き、データバス信号０９ヲ入出力
ボート／データノゝス端子３に転送する。すなわち、ポ
ート／デージノくス拡張回路５は、バスバ・ンファーと
して働き、データバスＤＢの信号レベル全マイコン外部
に転送。

あるいはマイコン外部の信号をデータノくスに転送する
ことによって、外部にＲＯＭ、ＣＰＵ周辺チップ乞拡張
して使用できるものである。

そのＣＰＵ周辺チ、ツブの代表的なものとして、タイマ
ー、Ａ／Ｄ変換器、液晶ドライ・く−、ＵＡＲＴなどが
ある。

しかしながら上記の様な構成では拡張制御端子を必要と
し、その端子ケ専用に割当てて、プルアップ ない。マイクロコンピュータの端子数はコスト面から大
きく制約されるので、１本の端子でも有効に使用したい
という要求；さらには複数の拡張モードを使い分けたい
とい，う要求がある。しかし従来の方法によれば拡張制
御専用の端子をモードの数に応じて設けなければならず
、容易に拡張モード数も増やせなかった。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、拡張制御
だけに専用の入力端子ケ設けずに、豊富で、きめ細かな
拡張制御を行なうことの出来るマイクロコンピュータの
拡張制御回路を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は双方向のデータを扱える２個の拡張制御用の端
子を設け、切換回路により前記端子の状態を制御するこ
とにより、上記目的を達するものである。

第３図は本発明の一実施例におけるシングルチップ・マ
イクロコンピュータの拡張制御回路の結線図を示すもの
である。第３図において、１はプルアップトランジスタ
、２−１，２−２は拡張制御端子、３は入出力ポート／
データバス端子、４はポート制御用デコーダ、５はポー
ト／データバス拡張回路、６，７，８，９及び１０はゲ
ート、１０は、切換回路（マルチプレクサ）、１　１　
、　１３。

１４、１５及び１６はラッチ、１．２−１　、　１　２
　−２。

１２−３は、ドライバー用のプルダウントランジスタで
ある。

なお１３，１４，１５及び１６は、拡張モード用のう、
、チで、ラッチ１１は入出力ポート用である。

またＣＰＯ　、ＣＦ２　、ＣＰΔ，ＣＦ２はクロックパ
ルス信号、ＤＢはデータバス、Ｑつはデータバス信号、
口はポート出力信号、ｘｌ　は拡張制御端子２−１の信
号、同様にｘ２は拡張制御端子２−２の信号である。Ｙ
ｌ，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４はそれぞれう、ンチ１　３　、　
−＋　４　、　１　５　、　１６の出力信号である。

以上のように構成された回路について、以下その動作を
述べる。

まず、シングルテンプ・マイクロコンピュータ単体で使
用する場合は、拡張制御端子２−１。

２−２を解放状態にする。プルダウントランジスタ１２
−１．１２−２は、それぞれＣＦ２及びＣＰＯの期間中
導通するので、第４図すに示す波形が拡張制御端子２　
−”１　、　２−２に出力される。

ラッチ１３ばＣＰｏの立下りエツジに同期して動作し、
この場合、拡張制御端子２−１がこの時・・イレベル々
ので、ラッチ１３はハイレベルを保持する。同様に、ラ
ッチ１４，１５．１６もハイレベルを保持する。ラッチ
出力信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３及びＹ４の組み合わせによっ
て、マイコンの動作モードが決まり、このコード割当て
の例が第６図に示されるようなものである。すなわちこ
の場合はシングルチップモードが選択されることになる
。

入力命令を実行すると、入力命令信号ＩＮが・・イレベ
ルになり、該当するポートアドレスが指示された時ゲー
）６　、７ｉＣＰ６タイミングで開き、入出力ポート／
データバス端子３に与えられる信号をデータバスＤＢに
転送する。出力命令を実行すると出力命令信号ＯＵＴが
ハイレベルにｈす、該当するポートアドレスが指示され
た時データバスＤＢの信号０９ヲ、入出力ポート用のラ
ッチ１１にＣＦ２のタイミングに同期してラッチする。

このラッチ出力であるポート信号（ｏ）　勿ゲー）１０
のＡ側に加える。ゲート８の出力がローレベルなので、
ゲート１０はＡ側ケ開くことにより、ドライバ１２−３
ｉポ一ト出力信号（→で駆動し、入出力ポート／データ
バス端子３にはポート用ラッチ１１の値が転送される。

シングルチップ時の動作はモード入力部を除き従来と同
様となる。

次に、拡張モード時は拡張制御端子２−１゜２−２をロ
ーレベルに保つ。どちら側の端子そどのクロックタイミ
ング期間中にローレベルに保−）かによっていくつかの
動作モードが決められる。

例えば拡張制御端子２−１をローレベルに保つと、第４
図（Ｃ）に示すタイミングになシ、ラッチ１３゜１４．
１５．１６の出力信号Ｙ１．Ｙ２．Ｙ３及びＹ４はｒ’
Ｈ，Ｈ，Ｌ、ＬＪレベルになる。すなわち第６図よりＲ
ＯＭ拡張モードを選択する。このモードが選択されると
、拡張モード信号ｚ１　がハイレベルになり、ゲート８
を開き、ゲート１０はＢ入力側を選択する。入力命令を
実行するとマイコン外部に拡張した部分のアドレスが選
択された時、入出力ポート／データバス端子３に与えら
れる外部に拡張されたデータバスの信号に１マイコン内
部のデータバスＤＢに転送する。同様にして、出力命令
？実行時は、アドレスに関係なく、マイコン内部のデー
タバスＤＢの信号０ウヲ入出力ポート／データバス端子
３に転送する。この時、ゲート１０はＢ側が選択される
が、入出力ポート用のラッチ１１の状態によっては禁止
することも出来る。

そして入出力ポート用のラッチ１１はハ・イレベルを出
力するようにプリセットされる。ところが、このポート
ラッチ１１にゼロを書込むと、拡張モード時にゲート１
０のＢ入力側も閉じられることになる。この機能は、拡
張されたポート回路を入力専用ポートとして使うために
設けられたものであり、例えばアドレスバスを１６本拡
張モードにセットした後、上位２ビツトはアドレス情報
として不要々ので、入力ポートに転用するととができる
。

同様にして拡張制御端子２−２をローレベルに保つと、
第４図（ｄ）の様なタイミングになり、う・ンチ１３，
１４，１５．１６の出力すなわちＹつ、Ｙ２゜Ｙ３．Ｙ
４は、それぞれ「Ｌ、Ｌ、Ｈ２Ｈ」レベルになり、第６
図に示されるＲＡＭ拡張モードが選択される。同様にし
て、拡張制御端子２−１゜２−２共にプルダウンすると
、第４図（ｅ）のタイミングになりラッチ１３〜１６の
出力はＩ−Ｌ、Ｌ。

Ｌ、Ｌ、Ｊレベルになる。また、前記端子２−２と２−
１を短絡することにより、第４図のタイミングになり前
記ラッチ１３〜１６の出力は「Ｌ、Ｈ。

Ｌ、ＨＪレベルになる。さらに、前記端子２−１と２−
２の間にダイオードを入れることにより、第４図（Ｅｌ
）　１　（ｈ）のタイミングになり前記ラッチ１３〜１
６の出力は、「Ｈ，Ｈ，Ｌ・Ｈ］または「ＬうＨ，Ｈ，
ＨＪレベルになる。第５図に、上記の拡張モード選択の
ための拡張制御端子２−１．２−２の処理ｋｉとめて示
す。

第５図中では、これらのモードの具体的な一例を示して
いる。第７図は第５図の様に割当てた各モードを設定し
た時の外部回路の一例を示したものである。ＲＯＭの使
用法、及びＲＡＭの使用法、接続などについては公知で
あるので、これらのモードにおける詳細な説明は省く。

以上の様に本実施例によれば、双方向のデータを扱える
２本の拡張制御端子を設けることにより、通常は２本で
４個が限度であったものが、７個最大１６個の拡張制御
モードを簡単に選択することができる。さらに、拡張モ
ードで動作中にも、開放されている側の制御端子の信号
を有効に利用で−きる。例えば、第７図（ｂ）では外付
のＲＯＭの出力イネーブル信号として使用できる。さら
に、入出力ポートラッチのラッチ出力値によって、拡張
されているポート端子を、入力専用の端子に切換える手
段を設けることによって、アドレス線の上位未使用ビッ
トなどを入力端子として活用できる。

また、各モードの設定はプルダウンなどの簡単な処理で
、モード間の移行も自由であり、リセソト状態から再起
動しなくても良い。

発明の効果 本発明は以上のように、切換回路により拡張制御用の端
子から入力される情報を制御することにより、豊富で、
きめ細かな拡張制御を行なうことができ、その価値は犬
なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマイクロコンピュータの拡張制御回路の
ブロック結線図、第２図は従来のポート制御用デコーダ
の入出力テーブルを示す図、第３図は本発明の一実施例
におけるマイクロコンピュ↓ 一夕拡張制御回路のプロ１．り結線図、第４図は同タイ
ミング図、第５図は同拡張モードを示す図、第６図は拡
張モードのラッチ出力を示した図、第７図は第３図の回
路を用いて拡張した時の外部回路のブロック図である。 ２−１．２−２・・・・・・拡張制御端子、１２７１゜
１２−２・・・・・・プルダウントランジスタ、１３，
１４゜１５．１６・・・・・・フラグ用のラッチ、１１
・・・・・・入出力ポート用のラッチ、１ｏ・・・・・
・切換回路としての代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏
　男　はが１名第１図 第２図 第　　４　　図 （吹）ＸＩ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｆ？ＯＭ２ 第５図 ｇ；−５Ｇ図 ７図 （（Ｌ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（ｂ）（Ｃ）　　　　　　　（Ｌ：
：Ｌ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　マイクロコンピュータの動作モードを指示す
   るために情報を入力する第１及び第２端子と、能動レベ
   ルが重複しないクロック信号を発生する第１及び第２ク
   ロツク源と、前記第１クコツク源のクロック信号を前記
   第１端子に送出する第１ドライバーと、前記第２クロツ
   ク源のクロック信号を前記第２端子に送出する第２ドラ
   イバーと、前記第１端子の信号レベルを入力して前記第
   ２ドライバーが能動期間中に前記第１端子の信号レベル
   をラッチする第１フラグと、前記第１端子の信号レベル
   を入力して前記第２ドライバーが非能動に々ってから、
   前記第１ドライバーが能動になるまでの期間に前記第１
   端子の信号レベルをラッチする第２フラグと、前記第２
   端子の信号レベルを入力して前記第１ドライバーか能動
   期間中に前記第２端子の信号レベルをラッチする第３フ
   ラグと、前記第２端子の信号レベルを入力して前記第１
   ドライバーカ〜非能動頷なってから、前記第２ドライバ
   ーが能動になるまでの期間に前記第２端子の信号レベル
   をランチする第４フジグと、データバスの信号を入力し
   てポートに出力する命令実行時に前記データバスの信号
   をラッチする出力ポートラノチと、前記マイクロコンピ
   ュータの機能拡張をする時にマイクロコンピュータ外部
   に出力する出力信号及び前記出力ポートラノチの出力信
   号とを入力して前記第１．第２．第３及び第４フラグの
   情報により切換えてマイクロコンピュータ外部に出力す
   る切換回路とを具備するマイクロコンピュータの拡張制
   御回路。
2. （２）　　切換回路は会巷ヰ出力ボートラッチの出力値
   が、あらかしめ決めておいた「１」又は「○」でなけれ
   ば、マイクロコンピュータの機能拡張をするとき外部に
   出力する信号をしゃ断する回路を有するこ　と特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のマイクロコンピュータの
   拡張制御回路。 （３１第１ドライバー及び第２ドライバーを、駆動する
   信号として、マイクロコンピュータ外部に接続するＲＯ
   Ｍ、ＲＡＭの出力イネーブル信号を用いることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のマイクロコンピュータ
   の拡張制御回路。