(57)【要約】　　　（修正有）【課題】外部機器との間で、データを非接触の状態で送受信するための送受信回路を内蔵したマイクロコンピュータを提供する。【解決手段】送受信回路３８は、データを送受信するためのアンテナ４０を有し、アンテナ４０は、半導体チップを固定するための基板上の一部に設けられる。データ書き換え可能なメモリを内蔵し、送受信回路３８を介してメモリの書き換えデータを受信する。さらに、送受信回路３８は、半導体チップ上に形成される回路の特性を補正するための抵抗値補正データを受信する。【選択図】　　　図１
2004110629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器との間で、データを非接触の状態で送受信するための送受信回路を内蔵したことを特徴とするマイクロコンピュータ。
【請求項２】
前記送受信回路は、データを送受信するためのアンテナを有し、前記アンテナは、マイクロコンピュータの半導体チップ上の一部に形成されることを特徴とする請求項１記載のマイクロコンピュータ。
【請求項３】
前記送受信回路は、データを送受信するためのアンテナを有し、前記アンテナは、マイクロコンピュータの半導体チップを固定するための基板上の一部に設けられることを特徴とする請求項１記載のマイクロコンピュータ。
【請求項４】
データを書き換え可能なメモリを内蔵し、前記送受信回路を介して前記メモリの書き換えデータを受信することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマイクロコンピュータ。
【請求項５】
前記メモリは、プログラムデータを書き換え可能な不揮発性メモリであることを特徴とする請求項４記載のマイクロコンピュータ。
【請求項６】
前記送受信回路を介して、マイクロコンピュータの半導体チップ上に形成される回路の特性を補正するための補正データを受信することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のマイクロコンピュータ。
【請求項７】
前記送受信回路を介して、使用の可否を判別するための認証データを受信することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のマイクロコンピュータ。
【請求項８】
前記メモリと、特性が補正される前記回路とを、単一の半導体チップ上に形成したことを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載のマイクロコンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロコンピュータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワンチップマイクロコンピュータとは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、周辺回路を単一の半導体チップ上に集積化してこの半導体チップを基板上に固定し、この半導体チップ上に形成されている入出力ポート（周辺回路）を外部ピンとワイヤーボンディングで接続し、外部ピンを露出させた状態でこの半導体チップを有する基板を樹脂部材（絶縁部材）で覆ったものである。
【０００３】
最近、ワンチップマイクロコンピュータとしては、ソフトウエアをＲＯＭに記憶するまでの時間、製造コスト等を考慮して、データを電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）をＲＯＭとして集積化したものがある。また、ワンチップマイクロコンピュータとしては、ＡＤコンバータ等の付加価値を集積化したものもある。
【０００４】
ところで、ワンチップマイクロコンピュータのＲＯＭに記憶されているデータ（例えばプログラムデータ、テーブルデータ等）は、ワンチップマイクロコンピュータが制御を行う被制御体に応じて異なるものである。そのため、ワンチップマイクロコンピュータが上記の不揮発性メモリをＲＯＭとして有しているとき、被制御体の種類が変更されるその都度、ＲＯＭに記憶されているデータを書き換える必要がある。また、ＡＤコンバータは、抵抗等のアナログ素子を有しているので、ＡＤコンバータの変換特性は、動作する環境変化（例えば温度変化）に応じてばらつく可能性がある。そのため、ワンチップマイクロコンピュータにおいて環境変化が生じるその都度、ＡＤコンバータの変換特性を補正する必要がある。
【０００５】
そこで、従来は、ＲＯＭ用の書き換えデータおよびＡＤコンバータ用の補正データを外部機器に予め用意しておき、ワンチップマイクロコンピュータを外部機器と接続することで、ＲＯＭ用の書き換えデータおよびＡＤコンバータ用の補正データをワンチップマイクロコンピュータに読み込むこととしていた。
なお、この技術は、例えば、以下の特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２８８４１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のワンチップマイクロコンピュータは、外部機器との間でデータの送受信を行うための専用外部ピンが必要となる。そのため、このワンチップマイクロコンピュータでは、外部機器との間でデータの送受信を行う際の作業が容易ではなく、更に、大型化してしまう問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための主たる発明は、外部機器との間で、データを非接触の状態で送受信するための送受信回路を内蔵したことを特徴とするマイクロコンピュータである。
本発明の上記以外の特徴とするところは、本明細書および添付図面の記載により明らかとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
外部機器との間で、データを非接触の状態で送受信するための送受信回路を内蔵したことを特徴とするマイクロコンピュータ。
前記マイクロコンピュータによれば、外部機器との間でデータの送受信を行うための外部ピンが不要となるので、外部機器との間でデータの送受信を行う際の作業を容易とでき、マイクロコンピュータ自体を小型化することもできる。
【００１１】
また、かかるマイクロコンピュータにおいて、前記送受信回路は、データを送受信するためのアンテナを有し、前記アンテナは、マイクロコンピュータの半導体チップ上の一部に形成されることとしてもよい。或いは、前記アンテナは、マイクロコンピュータの半導体チップを固定するための基板上の一部に設けられることとしてもよい。
前記マイクロコンピュータによれば、送受信回路を構成するアンテナも含めてマイクロコンピュータに内蔵するので、外部機器との間でデータの送受信を行う際の作業を容易とできる。
【００１２】
また、かかるマイクロコンピュータにおいて、データを書き換え可能なメモリを内蔵し、前記送受信回路を介して前記メモリの書き換えデータを受信することとしてもよい。特に、前記メモリは、プログラムデータを書き換え可能な不揮発性メモリとすればよい。
前記マイクロコンピュータによれば、量産用のマイクロコンピュータの不揮発性メモリが記憶しているプログラムデータを容易に書き換えできるので、被制御体の変更に迅速に対応できることとなる。
【００１３】
また、かかるマイクロコンピュータにおいて、前記送受信回路を介して、マイクロコンピュータの半導体チップ上に形成される回路の特性を補正するための補正データを受信することとしてもよい。
前記マイクロコンピュータによれば、量産用のマイクロコンピュータが有する回路の特性を環境変化に応じて容易に補正できるので、環境変化に関わらず正しい演算結果を得ることができることとなる。なお、補正の対象としては、ＲＣ発振器、ＡＤコンバータ等が考えられる。
【００１４】
また、かかるマイクロコンピュータにおいて、前記送受信回路を介して、使用の可否を判別するための認証データを受信することとしてもよい。
前記マイクロコンピュータによれば、認証データを用いてセキュリティを設けることができる。
【００１５】
また、かかるマイクロコンピュータにおいて、前記メモリと、特性が補正される前記回路とを、単一の半導体チップ上に形成してもよい。
前記マイクロコンピュータによれば、単一のマイクロコンピュータに対して、メモリのデータの書き換えおよび回路の特性の補正をあわせて実行できることとなる。
【００１６】
＝＝＝マイクロコンピュータの構成＝＝＝
図１を参照しつつ、本発明のマイクロコンピュータについて説明する。図１は、本発明のマイクロコンピュータの内部要素を示すブロック図である。なお、マイクロコンピュータは、量産品であることとする。
図１において、複数の内部要素が内部バス２を介して接続されている。なお、内部バス２は、アドレスバスおよびデータバスを有するものである。しかし、アドレスバスおよびデータバスを分けたものであってもよい。
【００１７】
先ず、ＲＯＭ４（不揮発性メモリ）は、マイクロコンピュータが演算処理を適宜実行するためのプログラムデータ、マイクロコンピュータが演算処理を適宜実行するときに参照するテーブルデータ等が予め記憶されているものである。なお、本実施形態において、ＲＯＭ４は、データを書き換え可能な不揮発性メモリとして、ＥＥＰＲＯＭ（フラッシュＲＯＭを含む）またはＥＰＲＯＭであることが望ましい。例えば、ＥＰＲＯＭを内蔵するマイクロコンピュータでは、半導体チップ上の樹脂部材を切り欠いて紫外線照射用の窓部を設けることで、量産品として使用可能となる。
【００１８】
プログラムカウンタ６は、ＲＯＭ４の全アドレスの中で、演算処理を実行するためのプログラムデータまたはテーブルデータが記憶されているアドレスを指定するものである。プログラムカウンタ６は、マイクロコンピュータが電源投入されたとき、マイクロコンピュータを初期化するためのＲＯＭ４のアドレスデータがプリセットされる。その後、プログラムカウンタ６のアドレスデータは、＋１インクリメントするか、ＲＯＭ４から読み出されるプログラムデータの解読結果または割り込み要求に従って所定のアドレスデータに変更（ジャンプ）される。これにより、ＲＯＭ４は、プログラムカウンタ６でアドレスを指定され、このアドレスに記憶されているプログラムデータまたはテーブルデータを読み出すこととなる。
【００１９】
インストラクションレジスタ８は、ＲＯＭ４から読み出されたプログラムデータをシステムクロックのタイミングで一時保持するものである。インストラクションデコーダ１０は、インストラクションレジスタ８から出力されるプログラムデータ（バイナリデータ）をＰＬＡ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ａｒｒａｙ）で解読し、演算処理を実行するための制御信号を出力するものである。
【００２０】
ＲＡＭ１２は、演算処理に関するデータの書き込みおよび読み出しを行うものである。なお、本実施形態において、ＲＡＭ１２は、演算処理に関するデータを効果的に書き換え可能な揮発性メモリとして、例えばＳＲＡＭであることが望ましい。
【００２１】
ＡＬＵ１４（演算論理ユニット）は、２入力および１出力からなり、ＲＯＭ４から読み出されたプログラムデータの解読結果に従って、２入力データを演算処理し、このとき得られる出力データを内部バス２へ転送するものである。ＡＬＵ１４は、必要に応じて、出力データを一方の入力に供給して再度演算処理を実行する。
【００２２】
アキュムレータ１６、レジスタ群１８は、ＡＬＵ１４から得られる出力データ等の演算処理に関するデータを一時保持するものである。
【００２３】
スタックポインタ２０は、所定の割り込み処理に応じて現プログラムルーチンとは異なるプログラムルーチンへ移行するとき、現プログラムルーチンの復帰先となるＲＯＭ４のアドレスデータを保持するものである。なお、マイクロコンピュータが多重の割り込み処理を実行可能である場合、スタックポインタ２０は、多重の割り込み処理数に応じた階層数を有することとする。
【００２４】
発振回路２２は、マイクロコンピュータの内部要素を駆動するためのシステムクロックの基となる発振クロックを発生するものである。本実施形態では、発振回路２２は、それ自体で発振周波数を生成する自走発振型であることとする。例えば、発振回路２２としては、固有振動子を有するセラミック発振回路、水晶発振回路、ＲＣ発振回路等を適用可能である。なお、発振回路２２の代わりに、外部クロックを発振クロックとして供給してもよい。
【００２５】
クロックジェネレータ２４は、発振回路２２から発生する発振クロックを所定分周して、マイクロコンピュータの内部要素を駆動するためのシステムクロックを発生するものである。
【００２６】
ＡＤコンバータ２８は、マイクロコンピュータのアナログ入力端子（不図示）へ供給されるアナログデータ（電圧値）を演算処理の対象となるデジタルデータに変換するものである。なお、ＡＤコンバータ２８は、所定ビット数のデジタルデータを得るためのビット分解能を有しており、複数の抵抗を有する逐次比較型または一括比較型の何れのＡＤコンバータを適用してもよい。
【００２７】
シリアル入出力ポート３６は、マイクロコンピュータと外部機器との間のインターフェースを行うものであり、一方の入出力側は内部バス２と接続され、他方の入出力側は以下に説明する送受信回路３８と接続されている。
【００２８】
送受信回路３８は、外部機器との間で、データを非接触の状態で送受信するためのものであり、以下の構成要素を有する。
【００２９】
≪送受信回路の構成の一例≫
外部機器から送信されるマイクロコンピュータのための信号は、アンテナ４０を介して同調回路４２に供給される。同調回路４２は、マイクロコンピュータのための信号が存在する周波数帯域のみを選択する。中間周波増幅器４４は、同調回路４２から得られる信号の中間周波増幅を行う。検波回路４６は、中間周波増幅器４４から得られる信号に対してＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）復調を行う。なお、検波回路４６では、ＦＳＫ復調に代えてＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）復調を適用してもよい。ローパスフィルタ４８は、検波回路４６から得られる信号の高調波成分の除去を行う。波形整形回路５０は、ローパスフィルタ４８から得られる信号をデジタルデータに変換する。受信用トランスミッションゲート５２は、インストラクションデコーダ１０からの制御信号に対応する論理値”１”または論理値”０”に従って、送信用トランスミッションゲート５４とは相補的にオンオフする。つまり、波形整形回路５０から得られるデジタルデータは、受信用トランスミッションゲート５２を介してシリアルデータとしてシリアル入出力ポート３６に供給される。これにより、外部機器から送信されるマイクロコンピュータのための信号は、マイクロコンピュータ内で、内部バス２から必要なところへ転送されることとなる。
【００３０】
一方、マイクロコンピュータからの送信データは、シリアル入出力ポート３６および送信用トランスミッションゲート５４を介して変調回路５６に供給される。変調回路５６は、この送信データに対してＦＳＫ変調を行う。なお、変調回路５６では、ＦＳＫ変調に代えてＰＳＫ変調を適用してもよい。増幅器５８は、変調回路５６から得られる信号を増幅し、この増幅信号をアンテナ４０を介して出力する。これにより、マイクロコンピュータからの送信データは、外部機器に供給されることとなる。
【００３１】
なお、送受信回路３８において、アンテナ４０以外の構成要素は、上記の構成要素に限定されるものではない。つまり、マイクロコンピュータと外部機器との間で、データを非接触の状態で送受信できる構成要素であれば、如何なる構成要素を適用してもよい。また、外部機器は、送受信回路３８との間でデータの送受信を可能とする送受信回路（不図示）を有していることとする。
【００３２】
＝＝＝マイクロコンピュータの動作＝＝＝
≪ＲＯＭ４のデータ書き換え≫
先ず、外部機器の内部回路にＲＯＭ４の書き換えデータ（プログラムデータ、テーブルデータ等）を予め用意しておく。そして、外部機器とマイクロコンピュータとを接近させ、外部機器の送受信回路からマイクロコンピュータの送受信回路３８へＲＯＭ４の書き換えデータを非接触の状態で送信する。送受信回路３８では、外部機器から送信されるＲＯＭ４の書き換えデータを適宜処理した後、受信用トランスミッションゲート５２を介してシリアル入出力ポート３６に供給する。なお、シリアル入出力ポート３６から内部バス２へ供給されたときのシリアルデータは、マイクロコンピュータがデータ種別判別を行うための所定ビット（例えばシリアルデータのヘッダとする）を有しており、マイクロコンピュータでは、この所定ビットのバイナリ値を解読して、ＲＯＭ４の書き換えデータが供給されていることを判別することとしてもよい。
【００３３】
シリアル入出力ポート３６から内部バス２へ供給されるＲＯＭ４の書き換えデータは、ＲＡＭ１２に一旦書き込まれた後、プログラムカウンタ６で指定されるＲＯＭ４のアドレスに書き込まれる。これにより、ＲＯＭ４のデータは、外部機器とマイクロコンピュータとを接近させることで、書き換えることが可能となる。
【００３４】
≪ＡＤコンバータの特性の補正≫
ＡＤコンバータ２８は、逐次比較型または一括比較型の何れであっても、抵抗等のアナログ素子を有しているので、ＡＤコンバータ２８の変換特性は、動作する環境変化（例えば温度変化）に応じてばらつく可能性がある。そこで、例えば、ＡＤコンバータ２８を構成する抵抗としては、抵抗値を補正できるように可変抵抗を適用することとする。
【００３５】
先ず、外部機器の内部回路には、マイクロコンピュータの環境温度とＡＤコンバータ２８の抵抗値補正データとを対応付けたテーブルを予め用意しておく。そして、外部機器とマイクロコンピュータとを接近させ、外部機器の送受信回路からマイクロコンピュータの送受信回路３８へ温度変化に対応する抵抗値補正データを非接触の状態で送信する。送受信回路３８では、外部機器から送信される抵抗値補正データを適宜処理した後、受信用トランスミッションゲート５２を介してシリアル入出力ポート３６に供給する。なお、シリアル入出力ポート３６から内部バス２へ供給されたときのシリアルデータは、ＲＯＭ４の書き換えデータと同様に、マイクロコンピュータがデータ種別判別を行うための所定ビットを有しており、マイクロコンピュータでは、この所定ビットのバイナリ値を解読して、ＡＤコンバータ２８のための抵抗値補正データが供給されていることを判別することとしてもよい。
【００３６】
シリアル入出力ポート３６から内部バス２へ供給されるＡＤコンバータ２８のための抵抗値補正データは、レジスタ群１８に一旦保持された後、ＡＤコンバータ２８を構成する可変抵抗の抵抗値を可変するための制御信号として供給される。これにより、ＡＤコンバータ２８の変換特性は、外部機器とマイクロコンピュータとを接近させることで、補正することが可能となる。
【００３７】
≪認証データの判別≫
ＲＯＭ４の記憶データに対する正当なアクセス等、マイクロコンピュータの正当な動作のみを許可するとき、認証データを用いてセキュリティを高めることが望ましい。
【００３８】
先ず、外部機器の内部回路に正当な認証データ（例えば個人情報）を予め用意しておく。そして、外部機器とマイクロコンピュータとを接近させ、外部機器の送受信回路からマイクロコンピュータの送受信回路３８へ認証データを非接触の状態で送信する。送受信回路３８では、外部機器から送信される認証データを適宜処理した後、受信用トランスミッションゲート５２を介してシリアル入出力ポート３６に供給する。なお、シリアル入出力ポート３６から内部バス２へ供給されたときのシリアルデータは、ＲＯＭ４の書き換えデータと同様に、マイクロコンピュータがデータ種別判別を行うための所定ビットを有しており、マイクロコンピュータでは、この所定ビットのバイナリ値を解読して、認証データが供給されていることを判別することとしてもよい。
【００３９】
シリアル入出力ポート３６から内部バス２へ供給される認証データは、ＲＯＭ４から読み出されるプログラムデータの解読結果に従って、ＡＬＵ１４で適宜演算処理されてその正当性を判別される。これにより、マイクロコンピュータは、正当な認証データが供給されたときのみ、動作することが可能となる。
【００４０】
＝＝＝アンテナの配置＝＝＝
次に、図２を参照しつつ、本発明のマイクロコンピュータのアンテナ配置について説明する。図２は、本発明のマイクロコンピュータを樹脂部材で覆う前の概略正面図である。
【００４１】
図２において、半導体チップ１０２は、図１に示すマイクロコンピュータのための構成要素を集積化したものである。基板１０４は、この半導体チップ１０２を載置して固定するためのものである。そして、半導体チップ１０２の入出力ポートは、基板１０４の周面に配置されている複数の外部ピン１０４とワイヤーボンディングで接続される。
【００４２】
ここで、マイクロコンピュータに内蔵されるアンテナ４０は、半導体チップ１０２の一部である斜線部Ａに設けることも、基板１０４の一部である斜線部Ｂに設けることも可能である。これにより、データ送受信用の外部ピンが不要となるのでマイクロコンピュータが大型化するのを防止でき、更に、外部機器との間でデータの送受信を行う際の作業を容易とできることとなる。
【００４３】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明に係るマイクロコンピュータについて説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００４４】
≪アンテナ≫
本実施形態では、アンテナ４０は半導体チップ１０２または基板１０４の一部に設けることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、アンテナ４０は、マイクロコンピュータ（ＩＣ）のフレーム上に設けることとしてもよい。また、半導体チップ１０２上の斜線部Ａは、図２の左下部分に限定されるものではなく、図１の構成要素の集積化パターンに応じて他の位置に設けることとしてもよい。同様に、基板１０４上の斜線部Ｂも図２の左下部分に限定されるものではなく、基板１０４の設計に応じて他の位置に設けることとしてもよい。
【００４５】
≪特性が補正される回路≫
本実施形態では、半導体チップ１０２上で特性が補正される回路はＡＤコンバータ２８であることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、上記の特性が補正される回路は、アナログ素子を有するＲＣ発振器、ＤＡコンバータ等であってもよい。
【００４６】
≪シリアル入出力ポート≫
本実施形態では、シリアル入出力ポート３６は送受信回路３８のみと接続されているが、これに限定されるものではない。例えば、シリアル入出力ポート３６は、他の外部ピンを共用することによって、無線および有線のデータ送受信に兼用されるものとしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、データ送受信用の専用外部ピンが不要となるのでマイクロコンピュータが大型化するのを防止でき、更に、外部機器との間でデータの送受信を行う際の作業を容易とできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロコンピュータの内部要素を示すブロック図である。
【図２】本発明のマイクロコンピュータを樹脂部材で覆う前の概略正面図である。
【符号の説明】
４　ＲＯＭ
１２　ＲＡＭ
１４　ＡＬＵ
２８　ＡＤコンバータ
３６　シリアル入出力ポート
３８　送受信回路
４０　アンテナ
１０２　半導体チップ
１０４　基板
１０６　外部ピン
【図１】
2004110629.tif 000003
【図２】
2004110629.tif 000004