(57)【要約】【課題】マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能なマイクロコントローラを得る。【解決手段】クロック信号を発振するクロック発振部３と、クロック信号が供給される通常動作モード、及びクロック信号の供給が停止される低消費電力モードで動作する内部モジュール９と、低消費電力モード時に内部モジュール９によって生成される充電信号ＣＳを出力する充電ポートＰ１と、充電信号ＣＳの出力の一定時間経過後にモード切換電圧に達するモード切換信号ＭＳを出力するタイマ回路８と、モード切換信号ＭＳがモード切換電圧に達すると割込信号ＩＳを出力し、内部モジュール９を通常動作モードに自己復帰させる割込コントローラ２とを備える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号が供給される通常動作モード、及び前記クロック信号の供給が停止される低消費電力モードで動作する内部モジュールと、
前記低消費電力モード時に前記内部モジュールによって生成される充電信号を出力する充電ポートと、
前記充電信号により生成されるモード切換信号を出力するタイマ回路と、
前記モード切換信号により割込信号を出力する割込コントローラ
とを備えることを特徴とするマイクロコントローラ。
【請求項２】
前記タイマ回路は、
前記充電ポートと前記割込コントローラの入力側との間に接続された抵抗と、
前記割込コントローラの入力側と低位電源間に接続された容量
とを備えることを特徴とする請求項１記載のマイクロコントローラ。
【請求項３】
前記充電ポート、前記割込コントローラ、前記内部モジュール、及び前記タイマ回路は同一のプロセッサ用基板の表面に搭載されることを特徴とする請求項１記載のマイクロコントローラ。
【請求項４】
前記充電ポート、前記割込コントローラ、前記内部モジュール、及び前記抵抗は同一のプロセッサ用基板の表面に搭載されることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロコントローラ。
【請求項５】
前記充電ポート、前記割込コントローラ、前記内部モジュール、及び前記容量は同一のプロセッサ用基板の表面に搭載されることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロコントローラ。
【請求項６】
前記充電ポート、前記割込コントローラ、及び前記内部モジュールは同一のプロセッサ用基板の表面に搭載され、前記抵抗、及び前記容量は、前記プロセッサ用基板にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロコントローラ。
【請求項７】
前記抵抗は、抵抗値を可変することが可能であることを特徴とする請求項２記載のマイクロコントローラ。
【請求項８】
前記容量は、容量値を可変することが可能であることを特徴とする請求項２記載のマイクロコントローラ。
【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トローラに係り、特に通常動作モードと低消費電力モードを切換えるマイクロコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロコントローラは、図９に示すように、電源ＶＤＤとグランドＧＮＤ間に接続され、モード切換端子１１０ｇを有するプロセッサ１０１と、プロセッサ１０１に接続されたクロック発振部１０３とにより構成される。
【０００３】
図９に示す従来のマイクロコントローラは、低消費電力制御を行わせるために、図１０に示すように、区間Ｔ１０１で示される通常動作モードと区間Ｔ１０２で示される低消費電力モードを間欠動作している。通常動作モード動作時には、プロセッサ１０１の内部モジュールはクロック信号を供給され、プログラム処理等の動作を行う。低消費電力モード動作時には、内部モジュールはクロック信号の供給を制限または停止される。図１０（ａ）に示すように、モード切換端子１１０ｇにハイレベルな信号である解除信号ＲＳが入力されると、プロセッサ１０１は、区間Ｔ１０１において通常動作モードで動作する。
【０００４】
低消費電力モードがスリープモードの場合は、内部モジュールの一部にクロック信号が供給され動作しているため、図１０（ｂ）に示すように、区間Ｔ１０２において若干の電力を消費している。そこで、特にマイクロコントローラを長期間にわたって電池で駆動させる用途等では、図１０（ｃ）に示すように、区間Ｔ１０２おいて、内部モジュールへ供給されるクロック信号をすべて停止するストップモードを用いる方法が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ストップモードを解除するためには、図１０（ａ）に示すように、区間Ｔ１０１でハイレベルとなる信号である解除信号ＲＳをプロセッサ１０１の外部からモード切換端子１１０ｇに入力する必要があった。すなわち、マイクロコントローラ自身ではストップモードを解除することができないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能なマイクロコントローラを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、クロック信号が供給される通常動作モード、及びクロック信号の供給が停止される低消費電力モードで動作する内部モジュールと、低消費電力モード時に内部モジュールによって生成される充電信号を出力する充電ポートと、充電信号により生成されるモード切換信号を出力するタイマ回路と、モード切換信号により割込信号を出力する割込コントローラとを備えることを特徴とするマイクロコントローラであることを要旨とする。
【０００８】
本発明の特徴によれば、マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能なマイクロコントローラを提供できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の第１〜第５の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
【００１０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るマイクロコントローラは、図１に示すように、クロック信号が供給される通常動作モード、及びクロック信号の供給が停止される低消費電力モードで動作する内部モジュール９と、低消費電力モード時に内部モジュールによって生成される充電信号ＣＳを出力する充電ポートＰ１と、充電信号ＣＳにより生成されるモード切換信号ＭＳを出力するタイマ回路８と、モード切換信号ＭＳにより割込信号ＩＳを出力する割込コントローラ２とを備える。
【００１１】
タイマ回路８は、充電ポートＰ１と割込コントローラ２の入力側との間に接続された抵抗Ｒ１、及び割込コントローラ２の入力側と低位電源ＶＳＳとの間に接続された容量Ｃ１とを備える。
【００１２】
充電ポートＰ１、割込コントローラ２、内部モジュール９、及びタイマ回路８は同一のプロセッサ用基板１の表面に搭載される。プロセッサ用基板１は半導体基板とし、モノリシックに集積化することが好ましい。しかし、セラミック基板やプリント基板上に集積化したハイブリッドＩＣの構造でも良い。プロセッサ用基板１は、内部モジュール９と割込コントローラローラ２にそれぞれ接続された高位電源端子１０ａ及び低位電源端子１０ｄ、ならびに内部モジュールにそれぞれ接続された第１のクロック入力端子１０ｂ及び第２のクロック入力端子１０ｃとを備える。高位電源端子１０ａは高位電源ＶＤＤに、低位電源端子１０ｄは低位電源ＶＳＳに接続される。
【００１３】
クロック発振部３は、端子ａと端子ｂとの間に接続された振動子Ｘ１、端子ａと低位電源ＶＳＳとの間に接続された第１の発振容量Ｃ１１、及び端子ｂと低位電源ＶＳＳとの間に接続された第２の発振容量Ｃ１２とを備える。ただし、端子ａは第１のクロック入力端子１０ｂに、端子ｂは第２のクロック入力端子１０ｃに接続されている。クロック発振部３をプロセッサ用基板１にモノリシックに集積化しても良い。
【００１４】
本発明の第１の実施の形態に係るマイクロコントローラの動作を、図２を用いて説明する。
【００１５】
（イ）先ず、図２（ａ）に示すように、区間Ｔ１では内部モジュール９は充電ポートＰ１を介してローレベル信号を出力する。充電ポートＰ１からタイマ回路８の入力側にローレベル信号が出力されると、図２（ｂ）に示すように、タイマ回路８は低位電源ＶＳＳレベルの電圧を出力する。タイマ回路８から低位電源ＶＳＳレベルの電圧が出力されると、図２（ｃ）に示すように、割込コントローラ２はハイレベル信号である割込信号ＩＳを出力する。割込コントローラ２からハイレベル信号が出力されると、内部モジュール９にはクロック信号が供給され、図２（ｄ）に示すように、内部モジュール９は通常動作モードで動作する。
【００１６】
（ロ）次に、内部モジュール９がプログラム動作等を終了すると、図２（ａ）に示すように、区間Ｔ２では内部モジュール９は充電ポートＰ１を介してハイレベル信号である充電信号ＣＳを出力する。充電ポートＰ１からハイレベル信号である充電信号ＣＳが出力されると、容量Ｃ１は抵抗Ｒ１の抵抗値と容量Ｃ１の容量値により決定される時定数に従い充電を開始される。タイマ回路８は、容量Ｃ１に充電された電圧であるモード切換信号ＭＳを出力する。このとき、内部モジュール９にはクロック信号が供給され、図２（ｄ）に示すように、内部モジュール９は低消費電力モードで動作する。
【００１７】
（ハ）次に、モード切換信号ＭＳが一定時間経過後にモード切換電圧（容量Ｃ１の充電電圧が割込コントローラ２の入力段の信号検出電圧であるスレッショルド電圧Ｖｔｈ）に到達すると、割込コントローラ２は、図２（ｃ）に示すように、割込信号ＩＳを出力する。内部モジュール９は、割込信号ＩＳが入力されると再びクロック信号を供給され、図２（ｄ）に示すように、再び通常動作モードに移行する。
【００１８】
（ニ）以後、マイクロコントローラは、低消費電力モード時に内部モジュール９から充電信号ＣＳを出力し、タイマ回路８により決められた時定数に従い一定時間経過後に低消費電力モードを解除することで、図２（ｄ）に示すように、通常動作モードと低消費電力モードの間欠動作を繰り返し行う。
【００１９】
本発明の第１の実施の形態に係るマイクロコントローラによれば、マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能となる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るマイクロコントローラは、図３に示すように、図１に示すマイクロコントローラの、抵抗Ｒ１を抵抗値が可変可能な可変抵抗ＶＲ１とし、容量Ｃ１を容量値を可変可能な可変容量ＶＣ１としている。他は第１の実施の形態と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。
【００２１】
可変抵抗ＶＲ１は、図４に示すように、第１の抵抗端子２０ａと第２の抵抗入力端子間２０ｂに順に直列に接続された第１の抵抗ＲＡ１、第２の抵抗ＲＡ２、第３の抵抗ＲＡ３、・・・、及び第ｎ番目の抵抗ＲＡｎからなる抵抗群１１と、第２の抵抗ＲＡ２、第３の抵抗ＲＡ３、・・・、第ｎ番目の抵抗ＲＡｎにそれぞれ並列に接続された、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、・・・、及び第（ｎ−１）番目のスイッチＳＷ（ｎ−１）からなるスイッチ群１２と、スイッチ群ＳＷの各スイッチの制御端子に接続された抵抗値コントロール回路５と、抵抗値コントロール回路５に接続された抵抗値設定レジスタ４とを備える。
【００２２】
また、可変容量ＶＣ１は、図５に示すように、一端をそれぞれ第１の入力端子３０ｂに接続した第１の容量ＣＡ１、第２の容量ＣＡ２、第３の容量ＣＡ３、・・・、及び第ｎ番目の容量ＣＡｎからなる容量群１３と、第１の主電極をそれぞれ第１の入端子３０ａ及び第１の容量ＣＡ１の他端に接続され、第２の主電極を第２の容量ＣＡ２、第３の容量ＣＡ３、・・・、及び第ｎ番目の容量ＣＡｎの他端にそれぞれ接続された第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、・・・、及び第（ｎ−１）番目のスイッチＳＷ（ｎ−１）からなるスイッチ群１４と、スイッチ群１４の制御端子にそれぞれ接続された容量値コントロール回路７と、容量値コントロール回路７に接続された容量値設定レジスタ６を備える。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロコントローラの動作を説明する。
【００２４】
（イ）先ず、抵抗値設定レジスタ４に抵抗値設定データＲＤが格納されると、図４に示す抵抗値コントロール回路５は抵抗値設定データＲＤに応じて各スイッチの制御信号に変換し、スイッチ群１２のオン／オフを制御する。例えば、第１のスイッチＳＷ１がオンすると第２の抵抗ＲＡ２の両端はショートされる。同様に第２のスイッチＳＷ２、・・・、及び第（ｎ−１）番目のスイッチＳＷ（ｎ−１）がオンすると、それぞれ第３の抵抗ＲＡ３、・・・、及び第ｎ番目の抵抗ＲＡｎの両端はショートされる。すなわち、図４で示す可変抵抗ＶＲ１は、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、第３のスイッチＳＷ３、・・・、及び第（ｎ−１）番目のスイッチＳＷ（ｎ−１）のオン／オフを制御することにより、第１の抵抗端子２０ａ及び第２の抵抗端子２０ｂ間の抵抗値を設定する。
【００２５】
（ロ）図５に示す容量値設定レジスタ６に容量値設定データＣＤが格納されると、容量値コントロール回路７は容量値設定データＣＤに応じて各スイッチの制御信号に変換し、スイッチ群１４のオン／オフを制御する。例えば、第１のスイッチＳＷ１がオンすると第１の容量ＣＡ１に第２の容量ＣＡ２が並列に接続される。同様に第２のスイッチＳＷ２、・・・、及び第（ｎ−１）番目のスイッチＳＷ（ｎ−１）がオンすると、第３の容量ＣＡ３、・・・、第ｎ番目の容量ＣＡｎが更に並列に接続される。すなわち、図５で示す可変容量ＶＣ１は、スイッチ群１４のオン／オフを制御することにより、第１の容量端子３０ａ及び第２の抵抗端子３０ｂ間の容量値を設定する。
【００２６】
（ハ）内部モジュール９から充電ポートＰ１を介してハイレベル信号が出力されると、タイマ回路８は可変抵抗ＶＲ１の抵抗値と可変容量ＶＣ１の容量値により決定される時定数に従って可変容量ＶＣ１に充電を開始し、一定時間経過後に低消費電力モードから通常動作モードに自己復帰する。以後、マイクロコントローラは通常動作モードと低消費電力モードの間欠動作を繰り返し行う。
【００２７】
本発明の第２の実施の形態に係るマイクロコントローラによれば、マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能となる。また、抵抗値設定データＲＤ及び容量値設定データＣＤをレジスタに格納することで、複数の時定数を設定することが可能である。
【００２８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るマイクロコントローラは、図６に示すように、図１に示すプロセッサ用基板１の表面に搭載されていた容量Ｃ１を、プロセッサ用基板１の外部に設けられた容量Ｃ２としている。容量Ｃ２は、抵抗Ｒ１と割込コントローラ２の接続点に設けられた容量接続端子１０ｇと低位電源ＶＳＳとの間に接続される。他は第１の実施の形態と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。
【００２９】
本発明の第３の実施の形態に係るマイクロコントローラは、内部モジュール９から充電ポートＰ１を介して充電信号ＣＳが出力されると、抵抗Ｒ１と容量Ｃ２で決まる時定数に従って容量Ｃ２を充電し、一定時間経過後に低消費電力モードから通常動作モードに自己復帰する。以後、マイクロコントローラは通常動作モードと低消費電力モードの間欠動作を繰り返し行う。
【００３０】
本発明の第３の実施の形態に係るマイクロコントローラによれば、マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能となる。
【００３１】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係るマイクロコントローラは、図７に示すように、図１で示した抵抗Ｒ１をプロセッサ用基板１の外部に接続された抵抗Ｒ２としている。プロセッサ用基板１は、外部出力端子として充電端子１０ｅ、抵抗入力端子１０ｆを設けている。ただし、充電端子１０ｅは充電ポートＰ１を介しプロセッサ用基板１の内部モジュール９に接続され、抵抗入力端子１０ｆは割込コントローラ２に接続される。抵抗Ｒ２は充電端子１０ｅと抵抗入力端子１０ｆ間に接続される。他は第１の実施の形態と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。
【００３２】
本発明の第４の実施の形態に係るマイクロコントローラは、内部モジュール９から充電ポートＰ１を介して充電信号ＣＳが出力されると、抵抗Ｒ２と容量Ｃ１で決まる時定数に従って容量Ｃ１を充電し、一定時間経過後に低消費電力モードから通常動作モードに自己復帰する。以後、マイクロコントローラは通常動作モードと低消費電力モードの間欠動作を繰り返し行う。
【００３３】
本発明の第４の実施の形態に係るマイクロコントローラによれば、マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能となる。
【００３４】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態に係るマイクロコントローラは、図８に示すように、図１で示した抵抗Ｒ１をプロセッサ用基板１の外部に接続した抵抗Ｒ２、容量Ｃ１をプロセッサ用基板１の外部に接続した容量Ｃ２としている。また、プロセッサ用基板１は、外部出力端子として充電端子１０ｅ、抵抗入力端子１０ｆ、及び容量接続端子１０ｇを設けている。ただし、充電端子１０ｅは、充電ポートＰ１を介し内部モジュール９に接続され、抵抗入力端子１０ｆ及び容量接続端子１０ｇは、割込コントローラ２に接続される。抵抗Ｒ２は、充電端子１０ｅ及び抵抗入力端子１０ｆ間に接続される。また、容量Ｃ２は容量接続端子１０ｇと低位電源ＶＳＳとの間に接続される。他は第１の実施の形態と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。
【００３５】
本発明の第５の実施の形態に係るマイクロコントローラは、内部モジュール９から充電ポートＰ１を介して充電信号ＣＳが出力されると、抵抗Ｒ２と容量Ｃ２で決まる時定数に従って容量Ｃ２を充電し、一定時間経過後に低消費電力モードから通常動作モードに自己復帰する。以後、マイクロコントローラは通常動作モードと低消費電力モードの間欠動作を繰り返し行う。
【００３６】
本発明の第５の実施の形態に係るマイクロコントローラによれば、マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能となる。
【００３７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第５の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３８】
既に述べた第１〜第５の実施の形態の説明においては、抵抗Ｒ１は固定抵抗として説明しているが、第２の実施の形態で示すような可変抵抗とすることが可能である。抵抗Ｒ２についても同様に可変抵抗とすることが可能である。
【００３９】
また、容量Ｃ１は固定容量として説明しているが、第２の実施の形態で示すような可変容量とすることが可能である。容量Ｃ２についても同様に可変容量とすることが可能である。
【００４０】
クロック発振部３については、振動子Ｘ１を用いているが、ＩＣ型の発振器を用いることも可能である。
【００４１】
また、割込コントローラ２にの入力側をプロセッサ用基板１上に設けた外部入力端子に接続した場合には、マイクロコントローラは図９で示した解除信号ＲＳと同様の信号をを外部入力端子に入力することで、通常動作モードに復帰することも可能となる。
【００４２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロコントローラ自身でストップモードを解除することができ、低消費電力動作が可能なマイクロコントローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロコントローラを説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロコントローラの動作タイミングチャートを説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロコントローラを説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る可変抵抗ＶＲ１を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る可変容量ＶＣ１を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るマイクロコントローラを説明する図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るマイクロコントローラを説明する図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係るマイクロコントローラを説明する図である。
【図９】従来のマイクロコントローラについて説明する図である。
【図１０】従来のマイクロコントローラの動作タイミングチャートを説明する図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　プロセッサ用基板
２　　　　　　　　割込コントローラ
３、１０３　　　　クロック発振部
４　　　　　　　　抵抗値設定レジスタ
５　　　　　　　　抵抗値コントロール回路
６　　　　　　　　容量値設定レジスタ
７　　　　　　　　容量値コントロール回路
８　　　　　　　　タイマ回路
９　　　　　　　　内部モジュール
１０ａ　　　　　　高位電源端子
１０ｂ　　　　　　第１のクロック入力端子
１０ｃ　　　　　　第２のクロック入力端子
１０ｄ　　　　　　低位電源端子
１０ｅ　　　　　　充電端子
１０ｆ　　　　　　抵抗入力端子
１０ｇ　　　　　　容量入力端子
２０ａ　　　　　　第１の抵抗端子
２０ｂ　　　　　　第２の抵抗端子
３０ａ　　　　　　第１の容量端子
３０ｂ　　　　　　第２の容量端子
１０１　　　　　　プロセッサ
Ｐ１　　　　　　　充電ポート
Ｘ１　　　　　　　振動子
【図１】
2004046535.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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