(57)【要約】【課題】ＣＰＵの少数のポートを有効に使用することのできるマイコンの入出力回路を提供する。【解決手段】入力ポート及び出力ポートとして切り換え動作可能な入出力ポートを含む複数のポートを備えたＣＰＵ１と、入力端子と少なくとも前記入出力ポート間を接続する入力回路を開閉するスイッチ回路４１，４２と、前記入出力ポートを含む複数のポートからの出力データを入力して格納し、前記ＣＰＵからの指令に基づいて前記格納したデータを出力する出力回路５を備え、前記ＣＰＵは、データを入力するときに前記スイッチ回路４１，４２を閉に駆動し、データを前記出力回路に出力するときに前記スイッチ回路４１，４２を開に駆動する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポート及び出力ポートとして切り換え動作可能な入出力ポートを含む複数のポートを備えたＣＰＵと、
入力端子と少なくとも前記入出力ポート間を接続する入力回路の作動状態を切り替えるスイッチ回路と、
前記入出力ポートを含む複数のポートからの出力データを入力して格納し、前記ＣＰＵからの指令に基づいて前記格納したデータを出力する出力回路を備え、
前記ＣＰＵは、データを入力するときに前記スイッチ回路を作動可能状態にし、データを前記出力回路に出力するときに前記スイッチ回路を差動不能状態にすることを特徴とするマイコンの入出力回路。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記出力回路は、前記入出力ポートからのシリアルデータを蓄積する複数のシフトレジスタと、該複数のシフトレジスタに蓄積したデータを前記ＣＰＵからの指令に基づいてそれぞれ転送して格納し、格納したデータを並列に出力する出力レジスタを備えたことを特徴とするマイコンの入出力回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイコンの入出力回路に係り、特に少数のポートを有効に利用することのできるマイコンの入出力回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のマイコンの入出力回路を示す図である。図において、１はＣＰＵ、２１及び２２はそれぞれ自動車のドアスイッチ等からなる入力スイッチ、３１，３２はそれぞれ外部入力端子、４１，４２は入力スイッチ２１，２２の状態をＣＰＵ１に伝達するためのトランジスタ、ｒはトランジスタ４１，４２の負荷抵抗であり、外部入力端子３１，３２、トランジスタ４１，４２及び負荷抵抗ｒにより入力回路を構成する。
【０００３】
Ｐ０１ないしＰ０６はＣＰＵ１の入出力ポートであり、ポートＰ０１、Ｐ０２はそれぞれ入力ポート、ポートＰ０３、Ｐ０４、Ｐ０５、Ｐ０６はそれぞれ出力ポートとして割り当てられている。
【０００４】
５は出力回路であり、入力端子として、チップセレクト信号が入力される入力端子（ＣＳ）、レジスタクロック信号が入力される入力端子（ＲＣＫ）、シリアルイン信号が入力される入力端子（ＳＥＲＩＮ）、シリアルクロック信号が入力される入力端子（ＳＲＣＫ）を備える。
【０００５】
例えば利用者が自動車のドアスイッチ等を操作すると、入力スイッチ２１あるいは２２が開または閉する。この入力スイッチの開または閉信号はトランジスタ４１あるいは４２を介してＣＰＵ１のポートＰ０１あるいはＰ０２に入力する。ＣＰＵ１はポートＰ０１あるいはＰ０２に入力した信号を取込み、所定の演算処理を施した後、処理データをポートＰ０３、Ｐ０４、Ｐ０５、Ｐ０６にそれぞれ出力する。
【０００６】
出力回路５は、チップセレクト信号がＣＰＵ１から出力されたとき、ポートＰ０５から出力されるシリアルデータをポートＰ０６から出力するシリアルクロック信号に同期して読み込み、読み込んだシリアルデータをパラレルデータに変換した後、ポートＰ０４から出力されるレジスタクロック信号に同期して図示しない出力端子から出力し、例えば、窓開閉装置へドアスイッチの状態情報を出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のマイコンの入出力回路においては、ＣＰＵ１が備える入出力ポートＰ０１ないしＰ０６のうち、ポートＰ０１，Ｐ０２を入力ポートに割り当て、ポートＰ０３，Ｐ０４，Ｐ０５，Ｐ０６を出力ポートに割り当てている。すなわち、ポートＰ０３，Ｐ０４，Ｐ０５，Ｐ０６は出力回路５の動作に必須のデータを供給するポートであるから、入力ポートとしては、ポートＰ０１，Ｐ０２のみしか割り当てることができない。
【０００８】
このように少数の入出力ポート（入出力ピン）しか持たないＣＰＵ１を使用してシステムを構築する場合、そのＣＰＵ１が保有する入出力ポート数により制限を受けることになる。例えば、図４に示すように入出力ポートが全て使用されている場合、追加回路に割り当てるポートは存在しないため、入力回路の追加を必要とするシステムは構築することができない。構築しようとする場合には上位ＣＰＵを使用することが必要となり、この場合はコストアップに繋がる。
【０００９】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、ＣＰＵの少数のポートを有効に使用することのできるマイコンの入出力回路を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１１】
入力ポート及び出力ポートとして切り換え動作可能な入出力ポートを含む複数のポートを備えたＣＰＵと、入力端子と少なくとも前記入出力ポート間を接続する入力回路の作動状態を切り替えるスイッチ回路と、前記入出力ポートを含む複数のポートからの出力データを入力して格納し、前記ＣＰＵからの指令に基づいて前記格納したデータを出力する出力回路を備え、前記ＣＰＵは、データを入力するときに前記スイッチ回路を作動可能状態にし、データを前記出力回路に出力するときに前記スイッチ回路を作動不能状態にする。これにより、ＣＰＵの少数のポートを有効に使用することができる。また、入力信号と干渉することなく出力信号（シリアルデータ）を出力回路に出力することができる。
【００１２】
また、前記出力回路は、前記入出力ポートからのシリアルデータを蓄積する複数のシフトレジスタと、該複数のシフトレジスタに蓄積したデータを前記ＣＰＵからの指令に基づいてそれぞれ転送して格納し、格納したデータを並列に出力する出力レジスタを備える。これによりＣＰＵは、その出力をシリアルデータとして１つのポートから出力することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるマイコンの入出力回路を示す図である。図において、１はＣＰＵ、２１，２２及び２３はそれぞれ例えば自動車のドアスイッチ等からなる入力スイッチ、３１，３２，３３はそれぞれ外部入力端子、４１，４２はそれぞれ入力スイッチ２１，２２の状態をＣＰＵ１に伝達するためのトランジスタであり、入力回路の作動状態を切り替えるスイッチ回路として機能する。４３は入力端子３３に印加された入力信号をＣＰＵ１に伝達するためのトランジスタである。ｒはそれぞれトランジスタ４１，４２及びトランジスタ４３の負荷抵抗、６は後述するポートＰ０１から供給される作動状態切り替え信号を伝達するトランジスタである。外部入力端子３１，３２，トランジスタ４１，４２及び負荷抵抗ｒにより入力回路を構成する。
【００１４】
Ｐ０１ないしＰ０６はＣＰＵ１の入出力ポートであり、ポートＰ０１はトランジスタ４１，４２にそれぞれ作動状態切り替え信号を供給する出力ポートとして使われる。
【００１５】
ポートＰ０２はポートＰ０１から出力される作動状態切り替え信号が「Ｌ」レベルのとき、スイッチ回路を構成するトランジスタ４１が作動可能状態に切り替わって入力端子３１を介してポートＰ０２に供給される入力信号を取り込み、ポートＰ０１の作動状態切り替え信号が「Ｈ」レベルのとき、トランジスタ４１が作動不能状態に切り替わって、ＣＰＵ１がポートＰ０２に出力した出力信号（シリアルクロック信号）を出力回路５に出力する入出力ポートであり、同様にポートＰ０３はポートＰ０１から出力される作動状態切り替え信号が「Ｌ」レベルのとき、トランジスタ４２を作動可能状態に切り替わって入力端子３２を介してポートＰ０３に供給される入力信号を取り込み、ポートＰ０１の作動状態切り替え信号が「Ｈ」レベルのとき、トランジスタ４２が作動不能状態に切り替わってＣＰＵ１がポートＰ０３に出力した出力信号（シリアルデータ）を出力回路５に出力する入出力ポートである。
【００１６】
また、Ｐ０４は入力端子３３を介してポートＰ０４に供給される入力信号を取り込む入力ポートとして使われ、Ｐ０５はチップセレクト信号を出力する出力ポートとして使われ、Ｐ０６はレジスタクロック信号を出力する出力ポートとして使われる。
【００１７】
５は出力回路であり、入力端子として、チップセレクト信号が入力される入力端子（ＣＳ）５１、レジスタクロック信号が入力される入力端子（ＲＣＫ）５２、シリアルイン信号が入力される入力端子（ＳＥＲＩＮ）５３、シリアルクロック信号が入力される入力端子（ＳＲＣＫ）５４を備える。
【００１８】
例えば利用者が自動車のドアスイッチ等を操作すると、入力スイッチ２１、２２，あるいは２３が開または閉する。この入力スイッチの開または閉を示す入力信号は、ポートＰ０１から出力される作動状態切り替え信号が「Ｌ」レベルの場合、それぞれトランジスタ４１、４２を介してＣＰＵ１のポートＰ０２あるいはＰ０３に入力される。ＣＰＵ１はポートＰ０２あるいはＰ０３に入力した信号を取込み、所定の演算処理を施した後、ポートＰ０１の作動状態切り替え信号を「Ｈ」レベルとして、処理データをポートＰ０２，Ｐ０３，Ｐ０５，Ｐ０６にそれぞれ出力する。
【００１９】
出力回路５は、チップセレクト信号がＣＰＵ１から出力されたとき、ポートＰ０３から出力されるシリアルデータをポートＰ０２から出力するシリアルクロック信号に同期して読み込み、読み込んだシリアルデータをパラレルデータに変換した後、ポートＰ０６から出力するレジスタクロック信号に同期して後述する出力端子から出力し、例えば、窓開閉装置へドアスイッチの状態情報を出力する。
【００２０】
図２は、出力回路５の詳細を示す図である。図において、７１，７２，７３，７４はそれぞれシフトレジスタであり、入力端子（ＳＥＲＩＮ）５３から入力されるシリアルデータであるシリアルイン信号を、入力端子（ＳＲＣＫ）５４から入力されるシリアルクロック信号に同期して読み込み、読み込んだシリアルデータをシフトレジスタ７１ないし７４に順次格納する。
【００２１】
８１，８２，８３、８４はそれぞれ出力レジスタであり、シフトレジスタ７１，７２，７３，７４に格納したシリアルデータを入力端子（ＲＣＫ）５２に供給されるレジスタクロック信号に同期して読み込み、読み込んだデータを出力端子９１，９２，９３，９４からパラレルデータとして出力する。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態にかかるマイコンの入出力回路の動作を説明するタイムチャートであり、図３（ａ）はポートＰ０１の出力波形、図３（ｂ）はポートＰ０２の入出力波形、図３（ｃ）はポートＰ０３の入出力波形、図３（ｄ）はポートＰ０６の出力波形を示す。また、図において、ｔ１ないしｔ２は入力スイッチ２１ないし２３の状態を読み込む入力動作期間、ｔ２ないしｔ４はＣＰＵがその演算処理結果を出力する出力動作期間である。
【００２３】
前述のように、入力動作期間（ｔ１〜ｔ２）において、ポートＰ０１から出力する作動状態切り替え信号が「Ｌ」レベルとなる。このときトランジスタ４１，４２は作動可能状態に切り換えられ、入力端子３１に入力された入力信号はトランジスタ４１を介してポートＰ０２に供給される。また、入力端子３２に入力された入力信号はトランジスタ４２を介してポートＰ０３に供給される。
【００２４】
出力動作期間（ｔ２〜ｔ４）期間において、ポートＰ０１から出力する作動状態切り替え信号は「Ｈ」レベルとなる。このときトランジスタ４１，４２は作動不能状態に切り換えられ、入力端子３１、３２とポートＰ０２，Ｐ０３間はそれぞれ断絶状態になる。このときポートＰ０２，Ｐ０３は出力ポートに設定され、ポートＰ０２はシリアルクロック信号を出力する。また、ポートＰ０３はシリアルデータとして「ｂｉｔ０」、「ｂｉｔ１」、「ｂｉｔ２」、「ｂｉｔ３」を直列に出力してシフトレジスタ７１ないし７４に格納する。また、この期間の終わりにおいて、前記シフトレジスタに格納したシリアルデータをレジスタクロック信号に同期して出力レジスタ８１ないし８４に格納する。なお、以上の説明では入力ポート及び出力ポートとして使用する入出力ポートを、ポートＰ０２、Ｐ０３の２つのポートとしたが１または２以上の数に設定することができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、ポートＰ０２、Ｐ０３をＣＰＵ１の内部制御信号に基づき入力ポート及び出力ポートとして時分割して使用し、更に出力ポートとして使用するときには入力回路を構成するトランジスタ４１，４２を作動不能状態に駆動するので、ＣＰＵ１の少数のポートを有効に使用して、入力回路を追加することができる。また、前述のように、ポートを入力ポート及び出力ポートとして時分割して使用するので、入力信号と干渉することなく出力信号（シリアルデータ）を出力回路に出力することができる。また、出力データをラッチして格納する出力回路を備えるため、ＣＰＵ１はその出力をシリアルデータとして１つのポートから出力することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＣＰＵの少数のポートを有効に使用することのできるマイコンの入出力回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるマイコンの入出力回路を示す図である。
【図２】出力回路５の詳細を示す図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるマイコンの入出力回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図４】従来のマイコンの入出力回路を示す図である。
【符号の説明】
１　ＣＰＵ
５　出力回路
２１、２２，２３　入力スイッチ
３１，３２，３３　入力端子
４１，４２，４３　トランジスタ
５１、５２，５３，５４　入力端子
７１，７２，７３，７４　シフトレジスタ
８１，８２，８３，８４　出力レジスタ
９１，９２，９３，９４　出力端子
Ｐ０１，Ｐ０２，Ｐ０３，Ｐ０４，Ｐ０５，Ｐ０６　入出力ポート
【図１】
2004145829.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004145829.tif 000005
【図４】
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