CN1138213C - 微型计算机 - Google Patents

Abstract

消除向低耗电模式转移时的尖峰耗电。控制信号发生电路4通过控制振荡电路2和控制电路3A、3B，实现供给时钟MC、PC二者的常规模式、只供给时钟PC的低耗电模式即等待模式和停止供给时钟MC、PC二者的另一低耗电模式即停止模式三种模式。指示控制信号发生电路4的控制的控制输入信号EI、SI不通过CPU5、而是根据外部请求信号ERA、ERB直接从ICU6输入。向低耗电模式的转移不需要CPU5动作，故没有尖峰耗电。

Description

微型计算机

技术领域

本发明涉及适用于用电池驱动的单片型微型计算机，特别涉及用于不消耗多大的电力就实现了向低功耗方式的转移的改良。

背景技术

近年来，家电产品及信息的高性能化、小型化急速发展，即使在这些家电产品及信息设备中，便携式小型设备的发展也是惊人的。作为实现了该便携式小型设备的主要部件之一，举出了在单个半导体芯片(半导体基片)上组装了所有电路部件的单片型微型计算机。在便携用小型设备中，通过采用微型计算机，可实现使用部件的集成化、小型化和低耗电化。特别是，为便携式小型设备供电的部件即电池的小型化、轻量化得以实现，这样，划时代地促进了小型设备的便携性。

<现有装置的结构>

图8是表示本发明背景的现有单片型微型计算机的内部结构的框图。在该微型计算机150中，电路部件中的主要部分即主要电路包括CPU(中央运算处理单元)5、ICU6(中断控制部)6、存储器7、输入输出接口8和周边电路9。CPU5根据程序进行运算处理。存储器是存储由CPU5执行的程序和由CPU5读写的数据的半导体存储元件，是由CPU5访问的ROM和RAM的总称。

输入输出接口8是控制与外部装置间交换数据的输入输出端口的装置部分，作为对外部装置接口的功能。该输入输出接口8包括并行接口、串行接口或它们两个。在周边电路9中通常包括定时器、模数变换器、数模变换器和脉宽调制器等。

ICU6是控制CPU5的中断处理的装置部分。ICU6响应从属于周边电路9的定时器发送的、通过信号线91输入的内部请求信号IR和通过外部端口13输入的外部请求信号ER，通过信号线65向ICU6传递控制信号。

内部请求信号IR和外部请求信号ER都是向CPU5请求中断处理的信号即中断请求信号。内部请求信号IR由微型计算机150的内部生成，外部请求信号ER从外部输入，这一点有所不同。外部端子13是中继外部请求信号ER即外部中断请求信号的端子，即外部中断输入端子。

这些主要电路的各部件通过三种总线51、52、53相互结合。总线51是传递地址信号的地址总线，总线52是担负数据传送的数据总线，总线53是用于在CPU5和其他电路部件间传送控制信号的控制信号总线。

在主要电路中，通过控制电路3A和信号线31A，向除了周边电路9的装置部分(假设称为“中心电路”)即CPU5、ICU6、存储器7和输入输出接口8供给时钟MC。时钟MC是中心电路中使用的时钟信号即主要系统时钟信号。控制电路3A是控制时钟MC的输出的主系统时钟输出控制电路。还有，信号线31A是传递时钟MC的信号线即主系统时钟线。

另一方面，通过控制电路3B和信号线31B，向周边电路9供给时钟PC。时钟PC是周边电路9中使用的时钟信号即周边电路用时钟信号。控制电路3B是控制时钟PC的输出的周边电路用时钟输出控制电路。还有，信号线31B是传递时钟PC的信号线即周边电路用时钟线。

控制电路3A、3B通过振荡电路2和信号线21接收时钟源SC的供给。端子11、21与振荡电路2相连。未图示的外部振荡器(陶瓷振荡器、晶体振荡器等)与这些端子11、12相连。连接的振荡器由于振荡电路2中包括的振荡放大元件的作用而自激振荡。结果，从振荡电路2输出时钟源SC。

通常，在振荡电路2中包括时钟波形成型电路，将由振荡器的自激振荡而生成的正弦波的原振荡信号成型为矩形波波形，或者进一步分频，作为时钟源SC输出。还有，也可以不连接振荡器，而代之以通过端子11输入波形成型的外部时钟。此时，向端子12输入和端子12断开或输入到端子11的外部时钟反相的信号。

控制电路3A、3B的动作由控制信号发生电路4控制。即，控制电路3A响应由控制信号发生电路4生成的、通过信号线41A输入的控制信号MCS即主系统时钟控制信号，作为时钟MC输出时钟源SC或者停止输出时钟MC。同样，控制电路3B响应由控制信号发生电路4生成的、通过信号线41B输入的控制信号PCS即周边电路用时钟控制信号，作为时钟PC输出时钟源SC，或者停止输出时钟PC。

振荡电路2也由控制信号发生电路4控制。即，振荡电路2响应由控制信号发生电路4生成的、通过信号线42输入的控制信号ECS即外部时钟振荡控制信号，输出时钟源SC或停止输出时钟源SC。

还有，振荡电路2、控制电路3A、3B和控制信号发生电路4构成基准时钟控制电路120，控制微型计算机150的基准时钟(系统时钟)即时钟MC、PC的输出。

<三种时钟模式>

控制信号发生电路4根据从CPU5和ICU6送出的各种触发信号生成控制信号MCS、PCS、ECS。这样，控制信号发生电路4响应CPU5的处理或输入到ICU6的外部请求信号ER或内部请求信号IR，实现三种时钟模式。这些多时钟模式是考虑到电力是由电池供给、为节约微型计算机150的耗电而导入的技术。

即，控制信号发生电路4在没有从CPU5或ICU6来的特别指示的常规动作状态中，实现了输出时钟源SC及时钟MC、PC的时钟模式即常规模式。这样，CPU5、存储器7等中心电路接收时钟MC的供给而正常工作，同时，周边电路9也接受时钟PC的供给而正常工作。

即，常规方式对应于主要电路都正常动作的通常动作状态。在常规方式中，微型计算机150的耗电最高。因而，电池等供给的微型计算机150的电源电压十分高时，因CPU5或请求信号ER、IR而选择常规模式，发挥微型计算机150的所有功能。

在处于常规模式时，如果触发信号SQ即系统时钟停止触发信号由CPU5生成、通过信号线55输入到控制信号发生电路4的话，则控制信号发生电路4通过控制信号MCS，向控制电路3A指示停止时钟MC的输出。这样，实现了时钟MC的输出停止、另一方面、时钟PC的输出继续的时钟模式即等待模式。此时，信号线31A的信号被固定到一定的电平值(高电平或低电平)。

在等待模式中，在主要电路中，只有周边电路9接受时钟PC的供给而继续正常的动作，与时钟MC同步动作的CPU5、存储器7等中心电路停止动作。结果，在总线51、52、53的信号中实现了没有变化的状态，与常规模式相比，微型计算机150的耗电被大幅度节减。

即，等待模式是作为节约耗电的低耗电技术而导入的时钟模式，因而，从常规模式向等待模式的转移在微型计算机150的电源电压降低到规定的基准值之下时才被选择。该选择由CPU5进行。

在处于常规模式或等待模式时，如果触发信号EQ即外部时钟振荡停止触发信号由CPU5生成、通过信号线54输入到控制信号发生电路4的话，则控制信号发生电路4通过控制信号ECS，向振荡电路2指示停止动作。这样，时钟源SC的输出停止，因此，时钟MC、PC双方停止。或者，已知有如下的技术，通过控制信号MCS向控制电路3A指示停止输出时钟MC，同时，通过控制信号PCS向控制电路3B指示停止输出时钟PC，这样，实现时钟MC、PC双方的停止。

这样，实现了时钟MC和时钟PC双方的输出都停止的时钟模式即停止模式。此时，信号线31A、31B的信号分别被固定到一定的信号电平(高电平或低电平)上。在停止模式中，主要电路全部停止动作。结果，微型计算机150的耗电比等待模式时更加节减。特别是，在振荡电路2的动作停止时，耗电进一步减少。

即，停止模式是作为实现比等待模式更有效地降低耗电的超低耗电技术而被导入的时钟模式。因而，从常规模式或等待模式向停止模式的转移通常在微型计算机150的电源电压降低到设定得比上述规定基准值还低的其他基准值之下时才被选择。该选择也由CPU5进行。

与此相反，在从停止模式向等待模式或常规模式的转移即停止模式的解除通过向ICU6输入内部请求信号IR或外部请求信号ER来进行。同样，从等待模式向常规模式的转移即等待模式的解除通过向ICU6输入外部请求信号ER或内部请求信号IR来进行。ICU6在外部请求信号ER或内部请求信号IR被输入时，通过信号线65向控制信号发生电路4及CPU5输入触发信号SS。这样，实现了停止模式和等待模式的解除。

图9是表示ICU6的内部结构的框图。通过外部端子13(不限于一个)输入的外部请求信号ER和通过信号线91输入的内部请求信号IR都由闩锁电路67锁住。即，闩锁电路67作为中断请求信号闩锁电路而构成。

闩锁的外部请求信号ER和内部请求信号IR由判定电路68进行是否许可中断的判定。即，判定电路68作为中断许可判定电路构成。例如，在时钟方式是等待模式或停止模式时，对为解除这些模式而输入的外部请求信号ER或内部请求信号IR进行应许可中断的判定。

由判定电路68许可了中断的外部请求信号ER或内部请求信号IR被输入到判定电路69。定别电路69是中断顺序判定电路，从输入的多个请求信号中选择优先顺序最高的信号，作为触发信号SS输出到信号线65。

<时钟模式转移的详细情况>

回到图8，下面，对伴随时钟模式的转移的各装置部分的动作详细地进行说明。首先，对常规模式和等待模式间的转移进行说明。

在以从等待模式向常规模式的转移是响应内部请求信号而进行为前提的情况下，在从常规模式向等待模式转移时，CPU对周边电路9所含的未图示的定时器进行设定。也就是说，对附属于定时器的未图示的动作模式寄存器写入规定的数据。这样，向定时器设定时钟模式转移的时间。在以从等待模式向常规模式的返回是响应外部请求信号ER而进行为前提的情况下，不需要定时器设定。

CPU5还同时对ICU6进行规定的设定。这样，在ICU6由定时器生成、通过信号线91输入时，或者在外部请求信号ER通过外部端子13输入时，成为可输出指示解除等待模式的触发信号SS的状态。这些设定结束后，指示固定时钟MC的触发信号SQ被从CPU5输入到控制信号发生电路4。结果，由已述的要旨，结束从常规模式向等待模式的转移。

触发信号SQ的发送依CPU5是执行特定命令即等待命令还是执行访问命令而对模式项寄存器(具有控制向等待模式及停止模式转移的功能的特定寄存器)写入、读出还是任意而进行。如上，在从常规模式向等待模式转移时，CPU的动作是不可缺少的。

在等待模式中，包括定时器的周边电路9继续动作。因此，在设定定时器时，定时器在经过了设定的时间时，输出请求解除等待模式的内部中断请求信号即内部请求信号。该内部请求信号IR通过信号线91而赋予ICU6。

如果ICU6输入内部请求信号IR或外部请求信号ER的话，就通过信号线65向控制信号发生电路4输入指示再次开始供给时钟MC的触发信号SS。与此同时，ICU6通过相同的信号线65，对CPU5输入请求执行中断的规定的请求信号。

结果，开始供给从控制电路3A来的时钟MC，包括CPU5的中心电路可以动作。CPU5首先根据从ICU6接受的规定的请求信号进行规定的中断处理。结果，CPU5再次开始数据传送和运算处理等常规模式中的处理。

接着，对常规模式和停止模式间的转移进行说明。在停止模式中，由于周边电路9的动作也停止，所以，停止模式的解除不是基于内部请求信号IR进行，停止模式的解除只响应外部请求信号ER执行。因此，在从常规模式向停止模式转移时，不进行向周边电路9的定时器的设定。

CPU5在从常规模式转移到停止模式时，对ICU6进行规定的设定。这样，ICU6在通过外部端子13输入外部请求信号ER时，成为可输出指示解除停止模式的触发信号SS的状态。这些设定结束后，指示固定时钟MC和时钟PC双方或固定时钟源SC的触发信号EQ被从CPU5输入到控制信号发生电路4。结果，由已述的要旨，结束从常规模式向停止模式的转移。

触发信号EQ的发送依CPU5是执行特定命令即停止命令还是执行访问命令而对模式项寄存器写入、读出还是任意而进行。如上，在从常规模式向停止模式的转移时，CPU5的动作也是不可缺的。

ICU6在处于停止模式时，如果接受外部请求信号ER的输入的话，就通过信号线65向控制信号发生电路4输入再次开始供给时钟MC和时钟PC或时钟源SC的触发信号SS。与此同时，对CPU5，ICU6通过相同的信号线65输入请求执行中断的规定的请求信号。

结果，开始供给时钟MC、PC，包括CPU5的中心电路及周边电路可以动作。CPU5首先根据从ICU6接受的规定的请求信号，执行规定的中断处理。结果，CPU5再次开始进行数据传送和运算处理等常规模式的处理。

还有，在从等待模式向停止模式转移时的各装置部分的动作和从常规模式向停止模式转移时的动作同样地进行。即，在等待模式下停止动作的CPU5在时钟模式从等待模式向停止模式转移时，再次打开一次动作，对ICU6和控制信号发生电路4执行规定的动作。为此，即使供给时钟MC，也暂时再次打开。即，从等待模式向停止模式的转移利用暂时地通过向常规模式的恢复来实现。

即使从停止模式向等待模式的转移，也与从停止模式向常规模式的转移同样地进行。即，响应通过外部端子13输入到ICU6的外部请求信号，开始从停止模式向等待模式转移。即，ICU6处于停止模式时，如果接受外部信号ER的输入的话，就通过信号线65向控制信号发生电路4输入指示再次打开时钟PC的供给或时钟源SC的供给的触发信号SS。

结果，开始时钟PC的供给，周边电路9可以动作。然而，和向常规模式的转移不同，触发信号SS不被输入到CPU5，CPU5不进行中断处理，结束向等待模式的转移。

如上，在微型计算机150中，其动作状态根据电源电压的大小而在三种时钟模式间转移，因此，耗电被大幅度地节减。结果，大大地促进了向将电池用作电源的便携用小型设备的利用。

然而，在现有装置的微型计算机150中，如下所述，在时钟模式转移到低耗电模式(等待模式、停止模式等抑制耗电的、与常规模式不同的时钟模式)时，存在着发生过大电力浪费的问题。

如上所述，在从常规模式向等待模式的转移、从常规模式向停止模式的转移及从等待模式向停止模式的转移任一中，通过CPU是执行等待命令、停止命令等特定命令还是执行访问命令而对模式项寄存器写入、读出还是任意来实现。即，在转移到耗电模式时，不可避免地要进行CPU5的动作和CPU5用于读出命令的存储器7的读出动作。

随着该动作，微型计算机150短时间就消耗比等待模式和停止模式中的耗电多相当多的耗电。伴随着向低耗电模式的转移，在将电池用作电源的便携用小型设备中，尖峰耗电经常引起大的问题。

例如，在用电池驱动装有微型计算机150的设备时，在时钟模式处于等待模式时，电池的剩余电力变少，结果，电池供给的电源电压一直降低到与CPU5的动作界限相当的电压(动作界限电压)。即使在这时，为抑制耗电，为将时钟模式从等待状态移动到停止状态，也需要经过短时而消耗大的功率的上述动作。

还有，在常规模式的动作中，为降低电池供给的电源电压，即使在需要使时钟模式从常规模式转移到等待模式时，在不经过尖峰耗电时，就得不到向等待模式的转移。这样，在电池的残留电力变少、需要节减耗电时，为实现节减电力，相反情形的、短时消耗大的电力的情况被抑制。

因此，在电池的剩余电力变少、进行向低耗电模式的转移时，大量地消耗电力，有时电池供给的电源电压一直降低到CPU5的动作界限电压。结果，CPU5在不能正常动作时，CPU5时常发生失控。CPU5一旦发生失控，由于CPU5的不能预期的动作，存储器7具有的、存储在RAM等易失性存储器中的数据仍以正常值保持的保证就得不到了，结果，即使电池的电压恢复到正常的大小，CPU5有时也不能恢复成以前的状态。

发明内容

本发明是为消除现有装置中的上述问题而做的，目的在于提供不消耗大的电力就可能转移到低耗电模式的微型计算机。

有关本发明的第一方面，一种微型计算机，用于具有集成电路元素的单一半导体芯片，包括：主要电路，至少包括中央处理器(CPU)，上述CPU访问的存储器，和用以控制由上述CPU响应中断请求信号而进行的中断处理的中断处理单元(ICU)；向上述主要电路供给时钟的基准时钟控制电路，上述基准时钟控制电路响应控制输入信号在至少两个模式间转移，上述至少两个模式包括将上述时钟供给到包含在主要电路中的所有电路并与上述时钟同步运作的常规模式，和中断上述时钟供给到上述主要电路中的至少一部分的上述电路，包括上述CPU的低耗电模式；第一外部端子，用以将从外部供给的外部请求信号中继到上述ICU作为上述中断请求信号；和信号线，用以传送来自上述ICU的响应上述外部请求信号的信号输出到上述基准时钟控制电路，作为上述控制输入信号而不将上述信号中断到上述CPU。从而不通过上述CPU处理而进行上述转移。

有关本发明的第二方面，在第一方面的微型计算机中，还包括将从外部输入的外部输入信号中继到上述信号线的第二外部端子。

有关本发明的第三方面，在第一或第二方面的微型计算机中，上述主要电路还包括周边电路，生成内部请求信号，作为上述中断请求信号，送出到ICU。上述ICU也响应上述内部请求信号，输出上述控制输入信号。

有关本发明的第四方面，在第一或第二方面的微型计算机中，上述主要电路还包括周边电路，生成作为上述控制输入信号的内部请求信号，送出到上述信号线。

有关本发明的第五方面，在第三或第四方面的微型计算机中，上述低耗电模式包括只停止向上述周边电路供给上述时钟的等待模式和停止对上述主要电路的所有电路供给上述时钟的停止模式，上述基准时钟控制电路响应上述控制输入信号，可在上述等待模式和上述停止模式间转移。

有关本发明的第六方面，在第五方面的微型计算机中，作为上述主要电路部件，还包括电源电压检测电路，该电源电压检测电路监视供给上述微型计算机的电源电压，该电源电压降低到超过给定的第一基准电压时，作为上述控制输入信号，向上述信号线送出指示向上述等待模式转移的信号，在上述电源电压降低到超过给定的第二基准电压时，作为上述控制输入信号，向上述信号线送出指示向上述停止模式转移的信号。

有关本发明的第七方面，在第五或第六方面的微型计算机中，上述基准时钟控制电路包括：生成时钟源的振荡电路；将上述时钟源作为上述时钟供给到上述主要电路中上述周边电路之外的、需要上述时钟电路的第一控制电路；将上述时钟源作为上述时钟供给上述周边电路的第二控制电路；以及响应上述控制输入信号、通过将控制信号输入到上述第一及第二控制电路而进行该第一及第二控制电路的控制的控制信号发生电路。

并且，上述控制信号发生电路在上述控制输入信号指示向停止模式转移时，上述第一及第二控制电路进行上述控制，停止供给上述时钟，在上述控制输入信号指示向等待模式转移时，进行上述控制，使上述第一控制电路停止供给上述时钟，使上述第二控制电路供给上述时钟，在上述控制输入信号指示向常规模式转移时，进行上述控制，使上述第一和上述第二控制电路都供给上述时钟。

有关本发明的第八方面，在第五或第六方面的微型计算机中，上述基准时钟控制电路包括：生成时钟源的振荡电路；将上述时钟源作为上述时钟供给到上述主要电路中上述周边电路之外的需要上述时钟的电路的第一控制电路；将上述时钟源作为上述时钟供给上述周边电路的第二控制电路；以及响应上述控制输入信号、通过将控制信号输入到上述振荡电路及第一控制电路而进行上述振荡电路及上述第一控制电路的控制的控制信号发生电路。

并且，上述控制信号发生电路在上述控制输入信号指示向停止模式转移时，进行上述振荡电路的控制，停止生成上述时钟源，在上述控制输入信号指示向等待模式转移时，进行上述控制，使上述振荡电路生成上述时钟源，使上述第一控制电路停止供给上述时钟，在上述控制输入信号指示向常规模式转移时，进行上述控制，使上述振荡电路生成上述时钟源，使上述第一控制电路供给上述时钟。

附图说明

图1是实施形态1的装置的框图；

图2是实施形态1的ICU的内部框图；

图3是实施形态2的装置的框图；

图4是实施形态3的装置的框图；

图5是实施形态4的装置的框图；

图6是实施形态5的装置的框图；

图7是实施形态6的装置的框图；

图8是现有装置的框图；

图9是现有ICU的内部框图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施形态的微型计算机进行说明。下面说明的各实施形态的装置都和图8及图9所示的现有的微型计算机150相同，都作为单片型微型计算机构成。这些装置在不通过CPU5的动作实现向低耗电模式的转移这一点与现有装置150有特征上的不同。这样，消除了伴随向低耗电模式转移的尖峰耗电。

然而，对现有装置150，该特征动作主要通过仅仅改变布线来实现。即，各实施形态在构成现有装置150的半导体芯片中主要是仅仅改变位置位于其上层部的布线图，换句话说，只改变用于形成布线图的掩膜图，现有装置150就可改变为具有特征的新的装置。

对不产生尖峰耗电问题的低耗电模式的解除，同现有装置150没有实质上的改变，即，利用和现有装置150相同的构成和动作来实现低耗电模式的解除。

还有，在如下的各实施例中，为避免冗长的说明，在下面参照的图1-图9中，对与图8和图9相同的部分，标明相同的符号，省略其详细说明。

<实施形态1>

图1是表示实施形态1的微型计算机的结构框图。在该微型计算机101中，用于从CPU5向控制信号发生电路4传送触发信号EQ、SQ的信号线54、55(图8)被除去。并且，设置了将控制控制信号ECS的输出的控制输入信号EI和控制控制信号MCS、PCS的输出的控制输入信号SI从ICU6传到控制信号发生电路4的信号线61、62来代替它们。

控制输入信号EI是利用控制信号ECS对控制信号发生电路4指示控制振荡电路2的外部时钟控制输入信号，信号线61是传递该信号的外部时钟控制输入信号线。还有，控制输入信号SI是用控制信号MCS、PCS对控制信号发生电路4指示控制电路3A、3B的控制的系统时钟控制输入信号，信号线62是传送该信号的系统时钟控制输入信号线。

控制输入信号EI、SI基于通过外部端子13A、13B输入到ICU6的外部请求信号ERA、ERB，用ICU6输出。在图2的框图中示出了装置101的ICU6的内部结构。如图2所示，传送控制输入信号EI、SI的信号线61、62直接与判定电路68的输出相连。

回到图1，使用装置101时，与现有装置150相同，未图示的外部的电源电压检测电路通常与装置101相连。该电源电压检测电路是监测供给装置101的电源电压的装置。电源电压检测电路在电源电压降低到预先设定的第一基准电压(例如CPU的动作界限电压)时，就输出第一规定信号，在降低到第二基准电压(例如ICU6的动作界限电压)时，就输出第二规定信号。

装置101分别通过外部端子13A、13B接收这些第一和第二规定信号。接收的信号分别作为外部请求信号ERA、ERB传到ICU6。

时钟模式在从常规模式转移到等待模式时，装置101的各部件如下那样动作。

在时钟模式为常规模式时，ICU6的判定电路68设定为应许可外部请求信号ERA、ERB。因此，外部的电源电压检测电路检测到电源电压一直降低到第1基准电压，结果，如果向ICU6输入外部请求信号ERA的话，则外部请求信号ERA就作为控制输入信号SI传到控制信号发生电路4。控制信号发生电路4接收到控制输入信号SI时，就进行和接收到触发信号SQ(图8)时相同的动作。

即，控制信号发生电路4通过向控制电路3A送出控制信号MCS，对控制电路3A指示应固定时钟MC的输出。结果，时钟MC被固定，另一方面，时钟PC继续输出，实现了等待模式。这样，在装置101中，从常规模式向等待模式的转移不通过CPU、而是用外部请求信号ERA的输入实现。

接着，时钟模式从等待模式转移到停止模式时，装置1010的各部件如下那样动作。

在等待模式中，ICU6的设定继续维持常规模式中的设定。因而，外部的电源电压检测电路检测到电源电压一直降低到第二基准电压，结果，在外部请求信号ERB被输入到ICU6时，外部请求信号ERB作为控制输入信号EI被传到控制信号发生电路4。控制信号发生电路4接受到控制输入EI时，就和接收到触发信号EQ(图8)时同等地动作。

即，控制信号发生电路4通过向振荡电路2送出控制信号ECS，对振荡电路2停止其动作，指示应固定时钟源SC的输出。结果，实现了时钟MC、PC都被固定的停止模式。这样，在装置101中，从等待模式向停止模式的转移不通过CPU5、而是利用外部请求信号ERB的输入来实现。

还有，从常规模式向停止模式的转移也是和从等待模式向停止模式的转移相同，通过向作为外部请求信号ERB的ICU6输入电源电压检测电路输出的第二规定信号来实现。控制信号发生电路4通过送出控制信号ECS，将振荡电路2控制为固定时钟源SC。这样，在装置101中，从常规模式向停止模式的转移也不通过CPU5、而利用外部请求信号ERB的输入来实现。

如已经说明的那样，对停止模式的解除和等待模式的解除，装置101和现有装置150实质上没有改变。如果对从停止状态向等待状态的转移进行简单说明的话，则电源电压检测电路在电源电压例如超过CPU5的动作界限电压时，则向外部端子13A输出第一规定信号。ICU6接收该信号作为外部请求信号ERA，作为控制输入信号EI，或和现有装置150同样，作为触发信号SS(另一控制输入信号)，送出到控制信号发生电路4。

控制信号发生电路4接收到控制输入信号EI或触发信号SS时，送出控制信号ECS，这样，控制振荡电路2，解除时钟源SC的固定。这样，时钟PC的输出再次被打开，实现了等待模式。即使ICU6送出触发信号SS，对CPU5，触发信号SS也不具有作为中断请求信号的功能，不随CPU5动作，在这点上和现有装置150相同。

从等待模式和停止模式向常规模式的转移与现有装置150相同，响应外部请求信号ER或内部请求信号IR，从ICU6向控制信号发生电路4传送触发信号SS，指示解除等待模式，同时，即使将触发信号SS传送到CPU5，也是通过请求执行规定的中断处理来实现。

如上所述，在装置101中，从常规模式向等待模式的转移和/或从常规模式或等待模式向停止模式的转移都不经过CPU5的动作，而是根据外部请求信号ERA、ERB的输入来进行。因此，消除了伴随这些转移的暂时的耗电的上升，结果，实现了规定的动作，提高了装置的可靠性。还有，停止模式伴随振荡电路2的停止，所以，特别有效地节减了停止模式中的耗电。

<实施形态2>

图3是表示实施形态2的微型计算机的结构的框图。在该微型计算机102中，设置从ICU6向控制信号发生电路4传送控制控制信号MCS的输出的控制输入信号MI和控制控制信号PCS的输出的控制输入信号PI的信号线64、63来代替装置101的信号线61、62。

还有，没设置从控制信号发生电路4向振荡电路2传递控制信号ECS的信号线42(图1)，不利用控制信号发生电路4进行振荡电路2的控制。即，装置102不利用振荡电路2的停止来实现停止模式，而是通过控制电路3A、3B固定时钟MC、PC的输出来实现停止模式，这一点和装置101有特征上的区别。

控制输入信号MI是用控制信号MCS对控制信号发生电路4指示控制电路3A的控制的主系统时钟控制输入信号，信号线64是传送该信号的主系统时钟控制输入信号线。还有，控制输入信号PI是用控制信号PCS对控制信号发生电路4指示控制电路3B的控制的周边电路用时钟控制输入信号，信号线63是传送该信号的周边电路用时钟控制输入信号线。

控制输入信号MI、PI根据通过外部端子13A、13B而输入到ICU6的外部请求信号ERA、ERB而输出。虽然省略了图示，但信号线63、64和图2的框图中的信号线61、62相同，直接与判定电路68的输出相连。与装置102连接的外部的电源电压检测电路输出的第一和第二规定信号分别通过外部端子13A、13B而被接收。接收的信号分别作为外部请求信号ERA、ERB传到ICU6。

时钟模式从常规模式转移到等待模式时，装置102的各部件如下动作。

时钟模式为通常方式时，与装置101相同，ICU6的判定电路68设定为应许可外部请求信号ERA、ERB。因此，外部的电源电压检测电路检测到电源电压一直降低到第一基准电压，结果，如果向ICU6输入外部请求信号ERA的话，则外部请求信号ERA作为控制输入信号MI被传送到控制信号发生电路4。如果控制信号发生电路4接收控制输入信号MI的话，则与接收触发信号SQ(图8)时同样地动作。

即，控制信号发生电路4通过向控制电路3A发送控制信号MCS，对控制电路3A指示应固定时钟MC的输出。结果，时钟MC被固定，另一方面，时钟PC继续输出，实现了等待模式。这样，即使在装置102中，从常规模式到等待模式的转移也不通过CPU5，而是由外部请求信号ERA的输入来实现。

接着，在时钟模式从等待模式转移到停止模式时，装置102的各种部件如下动作。

在等待模式中，与装置101相同，ICU6的设定照样维持常规模式中的设定。因此，外部的电源电压检测电路检测到电源电压一直降低到第2基准电压，结果，如果将外部请求信号ERB输入到ICU6的话，则外部请求信号ERB被作为控制输入信号PI传送到控制信号发生电路4。

如果控制信号发生电路4接收到控制输入信号PI的话，则通过向控制电路3B送出控制信号PCS，对控制电路3B指示应固定时钟PC的输出。结果，实现了固定了时钟MC、PC二者的停止模式。这样，在装置102中，从等待模式向停止模式的转移不通过CPU5，而是由外部请求信号ERB的输入来实现。

还有，即使在从常规模式向停止模式转移时，通作将电源电压检测电路输出的第二规定信号作为外部请求信号输入到ICU6中，也同样地实现了从等待模式向停止模式的转移。控制信号发生电路4通过发送控制信号MCS和PCS，控制控制电路3A、3B应固定时钟MC和PC。这样，在装置102中，即使从常规模式向停止模式转移，不通过CPU5、利用外部请求信号ERB的输入就实现了。

如果对从停止模式向等待模式的转移简单说明的话，则电源电压通过提高到例如超过CPU5的动作界限电压，如果第1规定信号被从电源电压检测电路输入到外部端子13的话，则ICU6作为外部请求信号ERA接受该信号，作为控制输入信号PI，或者和现有装置相同，作为触发信号SS，送出到控制信号发生电路4。

如果控制信号发生电路4接收到控制输入信号PI或触发信号SS的话，则通过发送控制信号PCS控制控制电路3B，以解除时钟PC的固定。这样，时钟PC的输出被再次打开，实现了等待模式。即使ICU6发送触发信号SS，触发信号也不具有作为CPU5的中断请求信号的功能，不伴随CPU5的动作，这一点和现有装置150相同。

从等待模式和停止模式向常规模式的转移和现有装置150、装置101同样地进行。

如上所述，在装置102中，从常规模式向等待模式的转移及从常规模式或等待模式向停止模式的转移都不通过CPU5的动作，而是根据外部请求信号ERA、ERB的输入来进行。因此，消除了基于这些转移的暂时性的耗电的上升，结果，实现了稳定的动作，提高了装置的可靠性。

还有，停止模式不使振荡电路2的动作停止就能实现，所以，即使对不构成为控制信号发生电路4通过信号线42(图1)控制振荡电路2的结构的微型计算机，也具有只改变与信号线63、64有关的布线图就能构成装置102的优点。

<实施形态3>

图4是表示实施形态3的微型计算机的结构的框图。该装置103在控制控制信号ECS的输出的控制输入信号EI不中继ICU6、而是直接从外部端子14通过信号线61输入到控制信号发生电路4这一点与装置101有本质上的不同。信号线61被从ICU6切离。即，外部端子14被作为直接连接到控制信号发生电路4的外部时钟控制输入端子而设置。

在从常规模式和等待模式转移到停止模式时，控制输入信号EI直接通过外部端子14及信号线61输入。如果控制信号发生电路4接受到控制输入信号EI的输入的话，则通过和装置101相同的动作，固定时钟源SC，实现停止模式。

即使从停止模式向等待模式转移时，控制输入信号EI也直接通过外部端子14和信号线61输入到控制信号发生电路4。如果控制信号发生电路4接受到控制输入信号EI的输入的话，则通过和装置101相同的动作，解除时钟源SC的固定，实现向等待模式的转移。

控制信号发生电路4为对输入的控制输入信号EI识别向停止模式的转移指示和停止模式的解除指示，例如把控制输入信号EI的下降沿配置到向停止模式转移的指示中，也可以反之，将上升沿配置到停止模式的解除指示中。

如上，在装置103中，控制输入信号EI不中继ICU6而是直接输入到控制信号发生电路4，因此，除装置102的效果外，还得到了使ICU6的电路结构简单化的效果。

<实施形态4>

图5是表示实施形态4的微型计算机的结构的框图。该装置104在中继用于控制控制信号ECS的输出的控制输入信号EI的外部端子14被分离成两个外部端子14A、14B这一点与装置103有特征上的不同。向一边的外部端子14A中输入指示转移到停止模式的控制输入信号EI，向另一方的外部端子14B中输入指示解除停止模式的控制输入信号EI。即，两个系统的信号被通过不同的外部端子14A、14B输入。

例如，控制信号发生电路4响应通过外部端子14A输入的控制输入信号EI的下降沿，控制振荡电路2以固定时钟源SC，实现停止模式。或者，控制信号发生电路4响应通过外部端子14B输入的控制输入信号EI的上升沿，控制振荡电路2，解除时钟源的固定。对基于控制输入信号EI、SI的控制信号发生电路4的动作及基于其时钟模式的转移，和装置103相同，省略其说明。

<实施形态5>

图6是表示实施形态5的微型计算机的结构的框图。该装置105在用于指示控制信号发生电路4的动作的控制输入信号EI、SI不通过ICU6而是可通过外部端子14A、14B直接从外部输入、同时也可以不通过ICU6而是通过信号线91A、91B直接从周边电路9输入这一点，和装置104有特征上的不同，因而，产生了ICU6的电路结构可进一步简化的优点。

通过外部端子14A输入的外部请求信号ERA通过信号线61、作为控制输入信号EI输入到控制信号发生电路4。同样，内部中断请求信号即内部请求信号IRA被从周边电路9所含的定时器等输出，该内部请求信号IRA可通过信号线91A，作为控制输入信号EI输入到控制信号发生电路4。

控制信号发生电路4和装置101相同，根据控制输入信号EI控制振荡电路，实现了时钟源SC的固定开始和固定解除，即，不通过ICU6，而是利用外部请求信号ERA和内部请求信号IRA任一进行停止模式的开始及解除。

通过外部端子14B输入的外部请求信号ERB通过信号线62，作为控制输入信号SI输入到控制信号发生电路4。同样，内部中断请求信号即内部请求信号IRB从周边电路9的定时器等输出，该内部中断请求信号IRB可通过信号线91B，作为控制输入信号SI输入到控制信号发生电路4。

控制信号发生电路4和装置101相同，根据控制输入信号控制控制电路3A，执行时钟MC的固定开始和固定解除。即，不通过ICU6而是可根据外部请求信号ERB和内部请求信号IRB之一进行等待模式的开始及解除。

对基于控制输入信号EI和控制输入信号SI的控制信号发生电路4的动作及基于其的时钟模式的转移，由于和装置101相同，故省略详细说明。

<实施形态6>

图7是表示实施形态6的微型计算机的结构的框图。在该装置106包括电源电压检测电路200、其输出信号可输入到信号61、62的构成这一点，与装置105有特征上的区别。电源电压检测电路200和构成装置106的其他电路一起被组装到单个芯片中。

电源电压检测电路200包括基准电压发生电路20和时钟模式改变请求信号发生电路10。虽未图示，但基准电压发生电路20包括发生上述第一及第二基准电压的电路和将这些基准电压与电源电压进行比较的比较电路。比较电路生成表现电源电压和第一基准电压间的比较结果的检测信号CV和表现电源电压和第二基准电压间的比较结果的检测信号PV。

CPU动作电压范围检测信号即检测信号CV通过信号线201传送到请求信号发生电路10。同样，周边电路动作电压范围检测信号即检测信号PV通过信号线202传送到请求信号发生电路10。请求信号发生电路10根据检测信号CV和PV输出请求信号WT和ST。

即，电源电压降低到第一基准电压以下时，输出应指示从常规模式转移到等待模式的请求信号WT。还有，电源电压进而降低到第二基准电压以下时，输出应指示从等待模式转移到停止模式的请求信号ST。电源电压上升到第二基准电压以上时，输出应指示从停止模式转移到等待模式、请求解除停止模式的请求信号ST。

电源电压上升时，也可以输出将与第二基准电压不同的第三基准电压作为比较对象、指示从停止模式转移到等待模式的请求信号ST。即，在某一转移与和其相反的转移间，不需要相互将同一基准电压作为电源电压的比较对象。

请求信号WT通过信号线101和信号线62，作为控制输入信号SI被输入到控制信号发生电路4。还有，请求信号ST通过信号线102和信号线61，作为控制输入信号EI输入到控制信号发生电路4。基于控制输入信号EI和控制输入信号SI的控制信号发生电路4的动作及基于此的时钟模式的转移和装置101相同，故省略其详细说明。

如上，在装置106中内装有电源电压检测电路200，所以，能根据电源电压的大小自动进行时钟模式的转移。因此，具有不需要将电源电压检测电路作为外部装置连接到装置106、利用装置106的设备的设计变得容易的优点。

在本发明的第一方面的装置中，不从ICU向实现基于控制输入信号的两个时钟模式的基准时钟控制电路中提供控制输入信号，CPU不参与到控制输入信号的赋予中。因此，不存在现有装置中不可避免的、随着向某一低耗电模式的转移而发生的尖峰耗电，解除了装置误动作的问题。

还有，在现有装置中，仅仅将从CPU连接到基准时钟控制电路的布线置换为从ICU连接到基准时钟控制电路的布线就实现了本发明的装置。即，在半导体芯片制造过程中，只改变规定布线图的掩膜图，原样采用与现有装置的制造有关的其他资源，就能实现新特征的装置。这不仅使制造工序价廉化，还不比现有装置扩大装置规模即芯片面积，意味着得到了本发明的装置。

在第二方面的装置中，可不通过ICU而直接将控制输入信号输入到基准时钟控制电路中。因此，例如在向低耗电模式的转移或其解除或低耗电模式包括多个模式时，其中控制输入信号的一部分可以不通过ICU而直接从外部将向其中的特定模式的转移及其解除等赋予基准时钟控制电路。这样，可使ICU的结构简化。

在第三方面的装置中，包括周边电路且连接到ICU，因此，例如可由定时器等生成内部请求信号，以此为契机实现从低耗电模式向常规模式的转移等。

在第四方面的装置中，包括周边电路且其输出作为控制输入信号直接被输入到基准时钟控制电路，因此，例如可由定时器等生成内部请求信号，以此为契机实现从低耗电模式向常规模式的转移。由于ICU不介入，所以，能够简化ICU的结构。

在第五方面的装置中，基准时钟控制电路作为低耗电模式包括周边电路继续动作的等待模式和所有主要电路停止动作、更有效地节约耗电的停止模式两种，基于控制输入信号，可以在其间转移。因此，实现了更便于实用且有效地节约耗电。

在第六方面的装置中内装有电源电压检测电路，所以，不需要在装置外部设置电源电压检测电路。因此，应用本发明的装置的设备的设计变得更容易，且实现了装置的进一步小型化。

在第七方面的装置中，第一和第二控制电路停止供给时钟，这样实现了停止模式。因此，能够有效地利用与不停止振荡电路就实现了停止模式的简便型的现有装置制造有关的资源。

在第八方面的装置中，通过停止供给振荡电路的时钟源，实现了停止模式，因此，停止模式中的耗电降低效果高。

Claims (12)

1.一种微型计算机，用于具有集成电路元素的单一半导体芯片，包括：

主要电路，至少包括中央处理器(CPU)，上述CPU访问的存储器，和用以控制由上述CPU响应中断请求信号而进行的中断处理的中断处理单元(ICU)；

向上述主要电路供给时钟的基准时钟控制电路，上述基准时钟控制电路响应控制输入信号在至少两个模式间转移，上述至少两个模式包括将上述时钟供给到包含在主要电路中的所有电路并与上述时钟同步运作的常规模式，和中断上述时钟供给到上述主要电路中的至少一部分的上述电路，包括上述CPU的低耗电模式；

第一外部端子，用以将从外部供给的外部请求信号中继到上述ICU作为上述中断请求信号；和

信号线，用以传送来自上述ICU的响应上述外部请求信号的信号输出到上述基准时钟控制电路，作为上述控制输入信号而不将上述信号中断到上述CPU。从而不通过上述CPU处理而进行上述转移。

2.权利要求1记载的微型计算机，其特征在于：

还包括将从外部输入的外部输入信号中继到上述信号线的第二外部端子。

3.权利要求1或2记载的微型计算机，其特征在于：

上述主要电路还包括可生成内部请求信号、作为上述中断请求信号送出到上述ICU的周边电路；

上述ICU响应上述内部请求信号，输出上述控制输入信号。

4.权利要求1或2记载的微型计算机，其特征在于：

上述主要电路还包括生成内部请求信号作为上述控制输入信号并送出到上述信号线的周边电路。

5.权利要求3记载的微型计算机，其特征在于：

上述低耗电模式包括不停止向上述周边电路供给上述时钟的等待模式和停止对上述主要电路的所有电路供给上述时钟的停止模式；

上述基准时钟控制电路响应上述控制输入信号，可在上述等待模式和上述停止模式间转移。

6.权利要求5记载的微型计算机，其特征在于：

作为上述电路部件，还包括电源电压检测电路；

该电源电压检测电路监视供给上述微型计算机的电源电压，该电源电压降低到超过所给的第一基准电压时，作为上述控制输入信号，向上述信号线送出指示向上述等待模式转移的信号，还有，在上述电源电压降低到低于所给的第二基准电压时，作为上述控制输入信号，向上述信号线送出指示向上述停止模式转移的信号。

7.权利要求5记载的微型计算机，其特征在于：

上述基准时钟控制电路包括：

生成时钟源的振荡电路；

连接于所述振荡电路，向上述主要电路中上述周边电路之外的需要上述时钟的电路供给上述时钟源作为上述时钟的第一控制电路；

连接于所述振荡电路，向上述周边电路供给上述时钟源作为上述时钟的第二控制电路；和

通过响应上述控制输入信号向上述第一、第二控制电路输入控制信号、进行该第一、第二控制电路的控制的控制信号发生电路；

上述控制信号发生电路在上述控制输入信号指示向停止模式转移时，进行上述控制，使上述第一和第二控制电路双方停止供给上述时钟；

上述控制信号发生电路在上述控制输入信号指示向等待模式转移时，进行上述控制，使上述第一控制电路停止供给上述时钟，使上述第二控制电路供给上述时钟；

在上述控制输入信号指示向常规模式转移时，进行上述控制，使上述第一和上述第二控制电路双方供给上述时钟。

8.权利要求5记载的微型计算机，其特征在于：

上述基准时钟控制电路包括

生成时钟源的振荡电路；

连接于所述振荡电路，向上述主要电路中上述周边电路之外的、需要上述时钟的电路供给上述时钟源作为上述时钟的第一控制电路；

连接于所述振荡电路，向上述周边电路供给上述时钟源作为上述时钟的第二控制电路；和

通过响应上述控制输入信号向上述振荡电路和上述第一控制电路输入控制信号、进行上述振荡电路和上述第一控制电路的控制的控制信号发生电路；

上述控制信号发生电路在上述控制信号指示向停止模式转移时，进行上述振荡电路的控制，使上述时钟源的生成停止；

在上述控制输入信号指示向等待模式转移时，进行上述控制，使上述振荡电路生成上述时钟源，使上述第一控制电路停止供给上述时钟；

在上述控制输入信号指示向常规模式转移时，进行上述控制，使上述振荡电路生成上述时钟源，使上述第一控制电路供给上述时钟。

9.权利要求4记载的微型计算机，其特征在于：

上述低耗电模式包括不停止向上述周边电路供给上述时钟的等待模式和停止对上述主要电路的所有电路供给上述时钟的停止模式；

上述基准时钟控制电路响应上述控制输入信号，可在上述等待模式和上述停止模式之间转移。

10.权利要求9记载的微型计算机，其特征在于：

作为上述电路部件，还包括电源电压检测电路；

该电源电压检测电路监视供给上述微型计算机的电源电压，该电源电压降低到低于所给的第一基准电压时，作为上述控制输入信号，向上述信号线送出指示向上述等待模式转移的信号，还有，在上述电源电压降低到超过所给的第二基准电压时，作为上述控制输入信号，向上述信号线送出指示向上述停止模式转移的信号。

11.权利要求9记载的微型计算机，其特征在于：

上述基准时钟控制电路包括

生成时钟源的振荡电路；

连接于所述振荡电路，向上述主要电路中上述周边电路之外的需要上述时钟的电路供给上述时钟源作为上述时钟的第一控制电路；

连接于所述振荡电路，向上述周边电路供给上述时钟源作为上述时钟的第二控制电路；和

通过响应上述控制输入信号向上述第一、第二控制电路输入控制信号、进行该第一、第二控制电路的控制的控制信号发生电路；

上述控制信号发生电路在上述控制输入信号指示向停止模式转移时，进行上述控制，使上述第一和第二控制电路双方停止供给上述时钟；

上述控制信号发生电路在上述控制输入信号指示向等待模式转移时，进行上述控制，使上述第一控制电路停止供给上述时钟，使上述第二控制电路供给上述时钟；

在上述控制输入信号指示向常规模式转移时，进行上述控制，使上述第一和上述第二控制电路双方供给上述时钟。

12.权利要9记载的微型计算机，其特征在于：

上述基准时钟控制电路包括

生成时钟源的振荡电路；

连接于所述振荡电路，向上述主要电路中上述周边电路之外的、需要上述时钟的电路供给上述时钟源作为上述时钟的第一控制电路；

连接于所述振荡电路，向上述周边电路供给上述时钟源作为上述时钟的第二控制电路；和

通过响应上述控制输入信号向上述振荡电路和上述第一控制电路输入控制信号、进行上述振荡电路和上述第一控制电路的控制的控制信号发生电路；

上述控制信号发生电路在上述控制信号指示向停止模式转移时，进行上述振荡电路的控制，使上述时钟源的生成停止；

在上述控制输入信号指示向等待模式转移时，进行上述控制，使上述振荡电路生成上述时钟源，使上述第一控制电路停止供给上述时钟；

在上述控制输入信号指示向常规模式转移时，进行上述控制，使上述振荡电路生成上述时钟源，使上述第一控制电路供给上述时钟。

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