DE19842879C2 - Mikrocomputer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ein-Chip-Mikrocompu­ ter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

In der jüngeren Vergangenheit fand eine rasche Leistungsver­ besserung und Größenreduzierung von elektronischen Heimgerä­ ten und Informationsvorrichtungen statt. Unter diesen elek­ trischen Heimgeräten und Informationsvorrichtungen wurden tragbare Vorrichtungen mit kleinen Abmessungen beträchtlich verbessert. Eines der wichtigen Elemente, die bei der vorste­ hend beschriebenen Verbesserung der tragbaren Vorrichtungen mit kleinen Abmessungen verwirklicht wurden, ist ein Ein- Chip-Mikrocomputer. Der Ein-Chip-Mikrocomputer hat einen Auf­ bau, bei dem alle Schaltungselemente in einen Halbleiterchip (ein Halbleitersubstrat) gepackt sind. Da der Mikrocomputer zum Aufbau der tragbaren Vorrichtung mit geringen Abmessungen verwendet wurde, wurde eine Integration von Elementen, eine Größenreduzierung und eine Einsparung von elektrischer Lei­ stung verwirklicht. Insbesondere wurde dank der Reduzierung von Gewicht und Größe einer Batterie, welche die Leistungs­ quelle für die tragbare Vorrichtung mit kleinen Abmessungen ist, die Tragbarkeit der tragbaren Vorrichtung mit kleinen Abmessungen beträchtlich verbessert.

Um Batteriestrom zu sparen, können derartige Chip- Microcomputer in Modi mit geringem Leistungsverbrauch ge­ schaltet werden. Der Übergang in einen solchen Leistungsspa­ renden Modus wird üblicherweise durch ein Signal ausgelöst, das an eine Unterbrechungssteuereinheit (ICU: Interrupt Con­ trol Unit) geführt wird. Als Reaktion auf das zugeführte Si­ gnal generiert die ICU einen Interrupt bzw. eine Unterbre­ chungsanforderung, der bzw. die an die CPU des Microcomputers weitergeleitet wird. Daraufhin liest die CPU aus einem Spei­ cher Befehle, die von der CPU zum Übergang in den stromspa­ renden Modus abgearbeitet werden.

In dem Aufsatz "Hohe Integration und niedriger Verbrauch", Hansen John und Little Terry, Design & Elektronik 2 vom 11. Februar 1997, Seiten 37-39, 41, wird beschrieben, daß vor dem Übergang einer CPU in einen Modus mit geringem Leistungsver­ brauch eine HALT-Instruktion auszuführen ist, um die CPU in einen definierten Zustand zu setzen.

Auch aus der DE 42 44 858 A1 ist es bekannt, daß eine CPU vor dem Übergang in einen Modus mit geringem Leistungsverbrauch einen HALT-Befehl ausführt.

Im folgenden werden nun die dadurch auftretenden Probleme er­ läutert.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau eines herkömmlichen Ein-Chip-Mikrocomputers als Hintergrund der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Ein-Chip-Mikrocomputer 150 hat einen Hauptabschnitt der Schaltungselemente, das heißt eine Hauptschaltung, die eine CPU (zentrale Verarbeitungsein­ heit) 5, eine ICU (Unterbrechungssteuereinheit) 6, einen Speicher 7, eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 8 und eine Peripherieschaltung 9 enthält. Die CPU 5 führt Be­ rechnungen in Übereinstimmung mit einem Programm durch. Der Speicher 7 ist eine Halbleiterspeichereinrichtung, in der ein Programm, das durch die CPU 5 ausgeführt wird, und Daten, die von der CPU 5 gelesen und/oder geschrieben werden, gespei­ chert sind. Der Speicher 7 stellt alle ROMs und RAMs dar, auf welche die CPU 5 Zugriff hat.

Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 8 steuert die Eingabe-/Aus­ gabeanschlüsse zum Zuliefern bzw. Empfangen von Daten zu bzw. von einer externen Einheit, das heißt wirkt als eine Schnitt­ stelle für die externe Einheit. Die Eingabe-/Ausgabe­ schnittstelle 8 enthält eine parallele Schnittstelle und/oder eine serielle Schnittstelle. Die Peripherieschaltung 9 ent­ hält gewöhnlich einen Zeitgeber, einen Analog-/Digitalwan­ dler, einen Digital-/Analogwandler und einen Impulsbreitenmo­ dulator.

Die ICU 6 steuert einen Unterbrechungsprozeß der CPU 5. Die ICU 6 empfängt ein internes Anforderungssignal IR, das von einem Zeitgeber oder dergleichen der Peripherieschaltung 9 übertragen und durch eine Signalleitung 91 zugeführt wird, und empfängt ein externes Anforderungssignal ER, das durch einen externen Anschluß 13 zugeführt wird. Die ICU 6 über­ trägt ein Steuersignal durch eine Signalleitung 65 in Abhän­ gigkeit des internen Anforderungssignals IR und das externe Anforderungssignal ER zu der CPU 5.

Sowohl das interne Anforderungssignal IR als auch das externe Anforderungssignal ER sind Signale, welche die CPU 5 auffor­ dern, den Unterbrechungsprozeß durchzuführen, das heißt Un­ terbrechungsanforderungssignale. Das interne Anforderungs­ signal IR wird in dem Mikrocomputer 150 erzeugt, während das externe Anforderungssignal ER von außerhalb des Mikrocompu­ ters 150 zugeführt wird. Der externe Anschluß 13 ist ein An­ schluß zur Weiterleitung des externen Anforderungssignals ER, das heißt des externen Unterbrechungsanforderungssignals. Das heißt, der externe Anschluß 13 ist ein externer Unterbre­ chungseingabeanschluß.

Die Schaltungselemente der vorstehend beschriebenen Haupt­ schaltung sind miteinander durch drei Arten von Busleitungen 51, 52 und 53 verbunden. Die Busleitung 51 ist eine Adreßbus­ leitung zum Übertragen eines Adreßsignals. Die Busleitung 52 ist eine Datenbusleitung zum Übertragen von Daten. Die Bus­ leitung 53 ist eine Steuersignalbusleitung zum Übertragen des Steuersignals zwischen der CPU 5 und den anderen Schaltungs­ elementen.

Ein Taktsignal MC wird einem (nachfolgend als "Zentralschal­ tung" bezeichneten) Abschnitt der Hauptschaltung mit Ausnahme der Peripherieschaltung 9, das heißt der CPU 5, der ICU 6, dem Speicher 7 und der Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 8, durch eine Steuerschaltung 3A und eine Signalleitung 31A zugeführt. Das Taktsignal MC ist ein Taktsignal zur Verwendung in der Zentralschaltung, das heißt ein Hauptsy­ stemtaktsignal. Die Steuerschaltung 3A ist eine Hauptsystem­ takt-Ausgabesteuerschaltung zur Steuerung der Ausgabe des Taktsignals MC. Die Signalleitung 31A ist eine Signalleitung zum Übertragen des Taktsignals MC, das heißt eine Hauptsy­ stemtaktsignalleitung.

Der Peripherieschaltung 9 wird andererseits ein Taktsignal PC durch eine Steuerschaltung 3B und eine Signalleitung 31B zu­ geführt. Das Taktsignal PC ist ein Taktsignal zur Verwendung in der Peripherieschaltung 9, das heißt ein Peripherieschal­ tungstaktsignal. Die Steuerschaltung 3B ist eine Peripherie­ schaltungstaktsignal-Ausgabesteuerschaltung, wobei die Steu­ erschaltung 3B so angeordnet ist, daß sie die Ausgabe des Taktsignals PC steuert. Die Signalleitung 31B ist eine Si­ gnalleitung zum Übertragen des Taktsignals PC, das heißt eine Peripherieschaltungtaktsignalleitung.

Der Steuerschaltung 3A und 3B wird jeweils ein Quellentaktsi­ gnal SC über einen Schwingkreis 2 und eine Signalleitung 21 zugeführt. Die Anschlüsse 11 und 12 sind mit dem Schwingkreis 2 verbunden. Ein externer Oszillator (ein Keramikoszillator oder ein Kristalloszillator) (nicht dargestellt) ist mit den Anschlüssen 11 und 12 jeweils verbunden. Der angeschlossene Oszillator führt eine selbsterregte Schwingung mittels des Betriebes einer Schwingverstärkungseinrichtung aus, die für den Schwingkreis 2 vorgesehen ist. Als Resultat wird das Quellentaktsignal SC von dem Schwingkreis 2 übertragen.

Der Schwingkreis 2 ist mit einer Taktwellenformungsschaltung versehen, die in der Weise vorgesehen ist, daß sie die Wel­ lenform eines ursprünglichen Schwingungssignals in der Form einer Sinuswelle, das als Resultat der selbsterregten Schwingung des Oszillators erzeugt wird, zu einer Rechteckwelle formt. Anschließend teilt die Taktwellenformungsschaltung die Frequenz der Rechteckwelle, sofern erforderlich, und über­ trägt dann das Signal als Quellentaktsignal SC. Als Alterna­ tive zu dem Aufbau, bei dem der Oszillator angeschlossen ist, kann ein externes Taktsignal mit einer geformten Wellenform durch den Anschluß 11 zugeführt werden. Dabei wird der An­ schluß 12 geöffnet oder ein Signal, das eine Phase hat, die der des externen Taktsignals, welches dem Anschluß 11 zuge­ führt wird, entgegengesetzt ist, wird dem Anschluß 12 zuge­ führt.

Der Betriebsablauf der Steuerschaltungen 3A und 3B wird durch eine Steuersignalerzeugungsschaltung 4 gesteuert. Das heißt, daß die Steuersignalschaltung 3A ein Steuersignal MCS emp­ fängt, das von der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 erzeugt wurde und durch eine Signalleitung 41A zugeführt wird, das heißt ein Hauptsystemtaktsteuersignal. Die Steuerschaltung 3A gibt das Quellentaktsignal SC als das Taktsignal MC aus und unterbricht die Ausgabe des Taktsignals MC in Abhängigkeit des Steuersignals MCS. In ähnlicher Weise empfängt die Steu­ erschaltung 3B ein Steuersignal PCS, das von der Steuersi­ gnalerzeugungsschaltung 4 erzeugt und durch eine Signallei­ tung 41B zugeführt wurde, das heißt ein Peripherieschaltungs­ taktsteuersignal. Die Steuerschaltung 3B überträgt das Quel­ lentaktsignal SC als das Taktsignal PC und unterbricht die Ausgabe des Taktsignals PC in Abhängigkeit des Steuersignals PCS.

Auch der Schwingkreis 2 wird durch die Steuersignalerzeu­ gungsschaltung 4 gesteuert. Das heißt, daß der Schwingkreis 2 ein Steuersignal ECS empfängt, das von der Steuersignalerzeu­ gungsschaltung 4 erzeugt wird und durch eine Signalleitung 42 zugeführt wird, das heißt ein externes Taktschwingungssteuer­ signal. Der Schwingkreis 2 überträgt das Quellentaktsignal SC und unterbricht die Ausgabe des Quellentaktsignals SC in Ab­ hängigkeit des Steuersignals ECS.

Der Schwingkreis 2, die Steuerschaltungen 3A und 3B und die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 bilden eine Referenztakt­ steuerschaltung 120 zur Steuerung der Ausgabe von Taktsigna­ len MC und PC, welche Referenztaktsignale (Systemtakte) für den Mikrocomputer 150 sind.

Die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 erzeugt die Steuersi­ gnale MCS, PCS und ECS in Abhängigkeit der verschiedenen Aus­ lösesignale, die von der CPU 5 und der ICU 6 übertragen wer­ den. Als Resultat ist die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 in der Lage, drei Taktmodusarten in Übereinstimmung mit dem Prozeß, der von der CPU 5 durchgeführt wird, oder in Abhän­ gigkeit des externen Anforderungssignals ER oder interne An­ forderungssignal IR, die der ICU 6 zugeführt werden, zu ver­ wirklichen. Diese mehreren Taktmodusarten werden zu dem Zweck verwendet, den Leistungsverbrauch des Mikrocomputers 150 in Anbetracht dessen zu reduzieren, daß die elektrische Leistung von einer Batterie zugeführt wird.

In einem gewöhnlichem Betriebszustand, in dem kein besonderer Befehl von der CPU 5 oder der ICU 6 ausgegeben wird, verwirk­ licht die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 einen Taktmodus, in dem die Taktsignale MC und PC übertragen werden, das heißt sie verwirklicht einen Normalmodus. Als Resultat werden die Zentralschaltung, wie etwa die CPU 5, der Speicher 7 und der­ gleichen, mit dem Taktsignal MC versorgt und arbeiten somit normal. Ferner wird die Peripherieschaltung 9 mit dem Taktsi­ gnal PC versorgt und arbeitet somit normal.

Das heißt, daß der Normalmodus einem gewöhnlichen Betriebszu­ stand entspricht, in dem alle Schaltungselemente der Haupt­ schaltung normal arbeiten. In dem Normalmodus hat der Mikro­ computer 150 den höchsten Verbrauch elektrischer Leistung. Wenn die Leistungsversorgungsspannung, die ein ausreichend hohes Niveau hat, von einer Batterie oder dergleichen dem Mi­ krocomputer 150 zugeführt wird, wird der Normalmodus daher von der CPU 5 oder in Abhängigkeit der Anforderungssignale IR und ER ausgewählt. Als Resultat arbeitet der Mikrocomputer 150 mit allen Funktionen.

Wenn ein Auslösesignal SQ, das heißt ein Systemtaktunterbre­ chungsauslösesignal in dem Normalmodus von der CPU 5 erzeugt wird und der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 durch eine Si­ gnalleitung 55 zugeführt wird, überträgt die Steuersignaler­ zeugungsschaltung 4 ein Steuersignal MCS zu der Steuerschal­ tung 3A und weist damit die Steuerschaltung 3A an, die Ausga­ be des Taktsignals MC zu unterbrechen. Als Resultat wird ein Taktmodus, in dem die Ausgabe des Taktsignals MC unterbrochen ist, wohingegen die Ausgabe des Taktsignals PC fortgeführt wird, das heißt ein Wartemodus verwirklicht. Dabei ist der Pegel des Signals auf der Signalleitung 31A auf einen be­ stimmten Signalpegel (einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel) fixiert.

In dem Wartemodus wird von der Hauptschaltung nur die Peri­ pherieschaltung 9 mit dem Taktsignal PC versorgt. Somit führt die Peripherieschaltung 9 den normalen Betriebsablauf fort. Die Betriebsabläufe der Schaltungselemente der Zentralschal­ tung, wie z. B. die CPU 5, des Speichers 7 und dergleichen, die synchron mit dem Taktsignal MC arbeiten, sind unterbro­ chen. Als Resultat wird ein Zustand verwirklicht, in dem die Signale auf den Busleitungen 51, 52 und 53 nicht verändert werden. Somit wird der Leistungsverbrauch in dem Mikrocompu­ ter 150 im Vergleich zu dem Normalmodus beträchtlich redu­ ziert.

Der Wartemodus ist ein Taktmodus, der auf der Basis einer Technik zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs verwendet wird. Daher wird der Übergang von dem Normalmodus in den War­ temodus ausgewählt, wenn die Leistungsversorgungsspannung des Mikrocomputers 150 niedriger gemacht worden ist als ein vor­ bestimmter Referenzpegel. Diese Auswahl wird von der CPU 5 durchgeführt.

Wenn das Auslösesignal EQ, das heißt das externe Taktschwin­ gungsunterbrechungsauslösesignal, in dem Normalmodus oder dem Wartemodus von der CPU 5 erzeugt wird und der Steuersignaler­ zeugungsschaltung 4 durch die Signalleitung 54 zugeführt wird, überträgt die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Steuersignal ECS, um den Betrieb des Schwingkreises 2 zu un­ terbrechen. Als Resultat wird die Ausgabe des Quellentaktsi­ gnals MC unterbrochen, so daß die Übertragung sowohl des Taktsignals MC als auch PC unterbrochen wird. Wie alternativ ferner bekannt ist, überträgt die Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 das Steuersignal MCS, um die Steuerschaltung 3A anzuweisen, die Ausgabe des Taktsignals MC zu unterbrechen, und gleichzeitig überträgt sie das Steuersignal PCS, um die Steuerschaltung 3B anzuweisen, die Ausgabe des Taktsignals PC zu unterbrechen, so daß die Übertragung sowohl des Taktsi­ gnals MC als auch PC unterbrochen wird.

Als Resultat wird ein Taktmodus, in dem die Übertragung des Taktsignals MC und die des Taktsignals PC unterbrochen ist, das heißt ein Stopmodus, verwirklicht. Dabei werden die Signale auf den Signalleitungen 31A und 31B auf bestimmte Si­ gnalpegel (ein hoher Pegel oder ein niedriger Pegel) fixiert. In dem Stopmodus sind die Betriebsabläufe aller Schaltungs­ elemente der Hauptschaltung unterbrochen. Als Resultat wird der Leistungsverbrauch des Mikrocomputers 150 im Vergleich zu demjenigen in dem Wartemodus weiter reduziert. Insbesondere wenn der Betriebsablauf des Schwingkreises 2 unterbrochen wird, wird der Leistungsverbrauch weiter verringert.

Das heißt, daß der Stopmodus ein Taktmodus ist, der auf der Basis einer Technik verwendet wird, die in der Lage ist, den Leistungsverbrauch im Vergleich zu demjenigen im Wartemodus weiter zu reduzieren. Daher wird der Übergang von dem Normal­ modus oder dem Wartemodus in den Stopmodus gewöhnlich ge­ wählt, wenn die Leistungsversorgungsspannung, die dem Mikro­ computer 150 zugeführt wird, niedriger wurde als ein weiterer vorbestimmter Referenzwert, der niedriger als der vorstehend genannte vorbestimmte Referenzwert ist. Auch diese Auswahl wird von der CPU 5 durchgeführt.

Andererseits wird der Übergang von dem Stopmodus in den War­ temodus oder den Normalmodus, das heißt die Freigabe (Beendi­ gung) des Stopmodus, ausgeführt, wenn das interne Anforde­ rungssignal IR oder das externe Anforderungssignal ER der ICU 6 zugeführt werden. In ähnlicher Weise wird der Übergang von dem Wartemodus auf den Normalmodus, das heißt die Freigabe (Beendigung) des Wartemodus, durchgeführt, wenn das interne Anforderungssignal IR oder das externe Anforderungssignal ER der ICU 6 zugeführt werden. Wenn das externe Anforderungs­ signal ER oder das interne Anforderungssignal IR zugeführt werden, führt die ICU 6 ein Auslösesignal SS der Steuersi­ gnalerzeugungsschaltung 4 und der CPU 5 durch eine Signallei­ tung 65 zu. Als Resultat werden die Freigabe des Stopmodus und die des Wartemodus durchgeführt.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau der ICU 6 zeigt. Das externe Anforderungssignal ER, das durch den externen Anschluß 13 (dessen Anzahl nicht auf eins beschränkt ist) zugeführt wird, und das interne Anforderungssignal IR, das durch eine Signalleitung 91 zugeführt wird, werden durch eine Verriegelungsschaltung 67 verriegelt. Das heißt, daß die Verriegelungsschaltung 67 als eine Unterbrechungsanforde­ rungssignalverriegelungsschaltung gebildet ist.

Das verriegelte externe Anforderungssignal ER und interne An­ forderungssignal IR werden von einer Beurteilungsschaltung 68 beurteilt, ob eine Unterbrechung zugelassen wurde oder nicht zugelassen wurde. Das heißt, die Beurteilungsschaltung 68 ist als eine Unterbrechungszulassungsbeurteilungsschaltung gebil­ det. Wenn der Taktmodus in dem Wartemodus oder dem Stopmodus ist, werden das externe Anforderungssignal ER oder das inter­ ne Anforderungssignal IR, die zum Freigeben dieser Modi zuge­ führt werden, so beurteilt, daß die Unterbrechung derselben zugelassen wird.

Das externe Anforderungssignal ER oder das interne Anforde­ rungssignal IR, die von der Beurteilungsschaltung 68 zur Un­ terbrechung zugelassen wurden, werden einer Bestimmungsschal­ tung 69 zugeführt. Die Bestimmungsschaltung 69 ist als eine Unterbrechungsprioritätsordnungs-Bestimmungsschaltung vorbe­ reitet, die ein Anforderungssignal, das die höchste Rangfolge hat, aus der Vielzahl von zugeführten Anforderungssignalen auswählt und das ausgewählte Signal zu der Signalleitung 65 als das Auslösesignal SS überträgt.

Erneut unter Bezug auf Fig. 8 wird der Betrieb jeder Einheit, der beim Übergang des Taktmodus durchgeführt wird, nachfolgend beschrieben. Zunächst wird der Übergang zwischen dem Normalmodus und dem Wartemodus beschrieben.

Vorausgesetzt, daß der Übergang von dem Wartemodus in den Normalmodus in Abhängigkeit des internen Anforderungssignals IR stattfindet, setzt die CPU 5 einen Zeitgeber (nicht darge­ stellt), der in der Peripherieschaltung 9 enthalten ist, bei dem Übergang von dem Normalmodus in den Wartemodus. Genauer ausgedrückt werden vorbestimmte Daten in ein Betriebsmodusre­ gister (nicht dargestellt) geschrieben, das an den Zeitgeber angefügt ist, so daß ein Zeitpunkt des Auftretens des Taktmo­ dusübergangs in dem Zeitgeber gesetzt wird. Unter der Voraus­ setzung, daß der Übergang von dem Wartemodus in den Normalmo­ dus in Abhängigkeit des externen Anforderungssignals ER stattfindet, muß der Zeitgeber nicht gesetzt werden.

Gleichzeitig führt die CPU 5 eine vorbestimmte Einstellung für die ICU 6 durch. Als Resultat wird dann, wenn die ICU 6 das interne Anforderungssignal IR, das von dem Zeitgeber er­ zeugt wird, durch die Signalleitung 91 empfängt, oder wenn die ICU 6 das externe Anforderungssignal ER durch den exter­ nen Anschluß 13 empfängt, die ICU 6 in einen Zustand ge­ bracht, in dem die ICU 6 in der Lage ist, das Auslösesignal SS zu übertragen, um die Freigabe des Wartemodus anzuweisen. Nachdem die vorstehend beschriebenen Einstelloperationen vollendet wurden, wird das Auslösesignal SQ für den Befehl zum Fixieren des Taktsignals MC von der CPU 5 zu der Steuer­ signalerzeugungsschaltung 4 zugeführt. Als Resultat wird der Übergang von dem Normalmodus in den Wartemodus in vorstehend beschriebener Weise vollendet.

Das Auslösesignal SQ wird übertragen, wenn ein Wartebefehl, bei dem es sich um einen bestimmten Befehl handelt, von der CPU 5 ausgeführt wird, oder wenn ein Schreib- oder Lesevor­ gang bezüglich eines Moduseintragregisters (ein bestimmtes Register, das den Übergang in den Wartemodus oder den Stopmo­ dus steuert) durchgeführt wird, weil die CPU 5 den Zugangsbe­ fehl ausführt. Wie vorstehend beschrieben ist der Betrieb der CPU 5 erforderlich, wenn der Übergang von dem Normalmodus in den Wartemodus ausgeführt wird.

Im Wartemodus führt die Peripherieschaltung 9 einschließlich des Zeitgebers ihren Betriebsablauf fort. Wenn daher der Zeitgeber eingestellt wurde, überträgt der Zeitgeber das in­ terne Anforderungssignal IR, wenn die eingestellte Zeit ver­ strichen ist. Das interne Anforderungssignal IR ist das in­ terne Unterbrechungsanforderungssignal zur Anforderung der Freigabe des Wartemodus. Das interne Anforderungssignal IR wird der ICU 6 durch die Signalleitung 91 zugeführt.

Wenn das interne Anforderungssignal IR oder das externe An­ forderungssignal ER der ICU 6 zugeführt wurden, führt die ICU 6 das Auslösesignal SS zum Anweisen des Wiederbeginns der Versorgung mit dem Taktsignal MC der Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 durch die Signalleitung 65 zu. Gleichzeitig führt die ICU 6 ein vorbestimmtes Anforderungssignal zum Anfordern der Unterbrechung der CPU 5 durch die vorstehend genannte Si­ gnalleitung 65 zu.

Als Resultat wird die Zufuhr des Taktsignals MC von der Steu­ erschaltung 3A gestartet, so daß die Zentralschaltung ein­ schließlich der CPU 5 in den betriebsfähigen Zustand versetzt wird. Die CPU 5 führt zunächst den vorbestimmten Unterbre­ chungsprozeß in Abhängigkeit des vorbestimmten Anforderungs­ signals, das von der ICU 6 zugeführt wird, aus. Als Resultat beginnt die CPU 5 die Prozesse wieder in dem Normalmodus, wie z. B. Datenübertragungen und Berechnungen.

Der Übergang zwischen dem Normalmodus und dem Stopmodus wird nachfolgend beschrieben. Da auch der Betriebsablauf der Peri­ pherieschaltung 9 in dem Stopmodus unterbrochen wird, wird die Freigabe des Stopmodus nicht in Abhängigkiet des internen Anforderungssignals IR durchgeführt. Der Stopmodus wird in Abhängigkeit des externen Anforderungssignals ER freigegeben. Daher wird der Zeitgeber der Peripherieschaltung 9 nicht ge­ setzt, wenn der Übergang von dem Normalmodus in den Stopmodus auftritt.

Beim Übergang von dem Normalmodus in den Stopmodus führt die CPU 5 eine vorbestimmte Einstellung für die ICU 6 durch. Als Resultat wird die ICU 6 in die Lage versetzt, das Auslösesi­ gnal SS zu übertragen, um das Freigeben des Stopmodus anzu­ weisen, wenn ein externes Anforderungssignal ER der ICU 6 durch den externen Anschluß 13 zugeführt wurde. Nachdem die vorstehend beschriebene Einstellung vollendet wurde, wird das Auslösesignal EQ zum Befehlen der Fixierung sowohl des Takt­ signals MC als auch des Taktsignals PC oder der Fixierung des Quellentaktsignals SC von der CPU 5 der Steuersignalerzeu­ gungsschaltung 4 zugeführt. Als Resultat wird der Übergang von dem Normalmodus in den Stopmodus in vorstehend beschrie­ bener Weise vollendet.

Das Auslösesignal EQ wird übertragen, wenn die CPU 5 einen Stopbefehl ausführt, welcher einer von bestimmten Befehlen ist, oder wenn ein Schreibvorgang in das oder ein Lesevorgang aus dem Moduseintragregister durchgeführt wird, weil die CPU 5 einen Zugriffsbefehl ausführt. Wie vorstehend beschrieben ist der Betrieb der CPU 5 erforderlich, wenn der Übergang von dem Normalmodus in den Stopmodus durchgeführt wird.

Wenn die ICU 6 mit dem externen Anforderungssignal ER während des Stopmodus versorgt wird, führt die ICU 6 das Auslösesi­ gnal SS zum Anweisen der Zufuhr des Taktsignals MC und des Taktsignals PC oder des Wiederbeginns der Zufuhr des Quellen­ taktsignals SC zu der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 durch die Signalleitung 65 durch. Gleichzeitig führt die ICU 6 ein vorbestimmtes Anforderungssignal zum Anfordern der Ausführung der Unterbrechung der CPU 5 durch dieselbe Signalleitung 65 zu.

Als Resultat wird die Versorgung mit den Taktsignalen MC und PC begonnen, so daß die Zentralschaltung, welche die CPU 5 enthält, und die Peripherieschaltung 9 in betriebsfähigen Zu­ stand versetzt werden. Die CPU 5 führt zunächst einen vorbe­ stimmten Unterbrechungsprozeß in Abhängigkeit des vorbestimm­ ten Anforderungssignals aus, das von der ICU 6 zugeführt wird. Als Resultat beginnt die CPU 5 die Prozesse des Normal­ modus, wie z. B. die Datenübertragung und Berechnungen, er­ neut.

Bei dem Übergang von dem Wartemodus in den Stopmodus arbeitet jede Einheit ähnlich dem Übergang von dem Normalmodus in den Stopmodus. Das heißt, daß die CPU 5, deren Betrieb während des Wartemodus vorübergehend unterbrochen wurde, den Betrieb erneut beginnt, um den Übergang des Taktmodus von dem Warte­ modus in den Stopmodus auszuführen, und dadurch einen vorbe­ stimmten Betriebsablauf für die ICU 6 und die Steuersignaler­ zeugungsschaltung 4 durchführt. Zu diesem Zweck wird auch die Zufuhr des Taktsignals MC wenn auch nur vorübergehend erneut begonnen. Das heißt, der Übergang von dem Wartemodus in den Stopmodus wird so ausgeführt, daß der Taktmodus vorübergehend in den Normalmodus zurückgeführt wird.

Auch der Übergang von dem Stopmodus in den Wartemodus wird ähnlich dem Übergang von dem Stopmodus in den Normalmodus durchgeführt. Das heißt, daß der Übergang von dem Stopmodus in den Wartemodus in Abhängigkeit des externen Anforderungs­ signals ER begonnen wird, das der ICU 6 durch den externen Anschluß 13 zugeführt wird.

Genauer ausgedrückt führt dann, wenn die ICU 6 mit dem exter­ ne Anforderungssignal ER während des Stopmodus versorgt wird, die ICU 6 das Auslösesignal 55 zum Befehlen des Neustarts der Zufuhr des Taktsignals PC oder des Quellentaktsignals SC zu der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 durch die Signalleitung 65 zu.

Als Resultat wird die Versorgung mit dem Taktsignal PC ge­ startet, so daß die Peripherieschaltung 9 in den betriebsfä­ higen Zustand versetzt wird. Anders als beim Übergang in den Normalmodus wird das Auslösesignal SS der CPU 5 nicht zuge­ führt. Somit wird der Übergang in den Wartemodus vollendet, ohne daß die CPU 5 den Unterbrechungsprozeß ausführt.

Wie vorstehend beschrieben ist der Mikrocomputer 150 so auf­ gebaut, daß der Übergang des Betriebszustandes in drei Takt­ modi in Abhängigkeit des Pegels der Leistungsversorgungsspan­ nung ausgeführt wird. Daher kann der Leistungsverbrauch be­ trächtlich reduziert werden. Als Resultat wurde der vorste­ hend beschriebene Mikrocomputer im breiten Umfang in einer tragbaren Vorrichtung mit kleiner Baugröße verwendet, die ei­ ne Batterie als Leistungsquelle hat.

Der Mikrocomputer 150, der eine herkömmliche Vorrichtung darstellt, leidet jedoch unter einem übermäßig großem Leistungs­ verbrauch, wenn der Übergang des Taktmodus in einen Modus mit geringem Leistungsverbrauch (einen Taktmodus, wie z. B. der Wartemodus oder der Stopmodus, bei dem es sich um einen Takt­ modus handelt, der von dem Normalmodus zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs verschieden ist) durchgeführt wird, wie nachfolgend beschrieben wird.

Wie vorstehend beschrieben werden die Übergänge von dem Nor­ malmodus in den Wartemodus, von dem Normalmodus in den Stop­ modus und dem Wartemodus in den Stopmodus alle ausgeführt, wenn die CPU 5 einen bestimmten Befehl ausführt, wie etwa den Wartebefehl oder den Stopbefehl, oder wenn ein Schreibvorgang in das oder ein Lesevorgang aus dem Moduseintragregister aus­ geführt wird, weil die CPU 5 den Zugriffsbefehl ausführt. Das heißt, der Übergang auf den Modus mit geringem Leistungsver­ brauch erfordert den Betrieb der CPU 5 und den Lesebetrieb des Speichers 7, der von der CPU 5 ausgelesen werden muß.

Um den vorstehend beschriebenen Betriebsablauf durchzuführen, verbraucht der Mikrocomputer 150 wenn auch nur zeitweilig elektrische Leistung in einer Menge, die beträchtlich größer ist als vergleichsweise der Leistungsverbrauch in dem Warte­ modus oder dem Stopmodus. Die Leistungsverbrauchsspitze, die beim Übergang in den Modus mit geringem Leistungsverbrauch stattfindet, läßt gelegentlich ein kritisches Problem für tragbare Vorrichtungen mit geringer Baugröße entstehen, die eine Batterie als Leistungsquelle erfordern.

Wenn eine Vorrichtung, in der der Mikrocomputer 150 eingebaut ist, durch eine Batterie betrieben wird, besteht die Gefahr, daß die verbleibende Menge der elektrischen Leistung in der Batterie reduziert wird und die Leistungsversorgungsspannung, die von der Batterie zugeführt wird, auf einen Pegel verrin­ gert wird (die Betriebsgrenzspannung), die dem Betriebsgrenz­ wert für die CPU 5 entspricht. Auch in diesem Fall erfordert der Übergang des Taktmodus aus dem Wartemodus in den Stopmo­ dus zum Zweck der Reduzierung des Leistungsverbrauches den vorstehend beschriebenen Betriebsablauf, der, wenn auch nur vorübergehend, eine große elektrische Leistung verbraucht.

Auch in einem Fall, in dem der Übergang des Taktmodus von dem Normalmodus in den Wartemodus während des Normalmodus erfor­ derlich ist, weil die Leistungsversorgungsspannung von der Batterie reduziert wurde, tritt beim Übergang in den Wartemo­ dus unvermeidbar die Leistungsverbrauchsspitze auf. Wenn so­ mit die verbleibende elektrische Leistung in der Batterie re­ duziert wurde und auf diese Weise der Leistungsverbrauch ver­ ringert werden muß, muß ein Verbrauch von einer großen Menge elektrischer Leistung, der der Leistungsersparnis entgegenge­ setzt ist, trotzdem zeitweilig durchgeführt werden.

Wenn der Übergang in einen Modus mit geringem Leistungsver­ brauch aufgrund einer geringen verbleibenden elektrischen Leistung durchgeführt wird, wird deshalb elektrische Leistung auf einem Spitzenpegel verbraucht. Demgemäß wurde die Lei­ stungsversorgungsspannung von der Batterie manchmal auf den Betriebsgrenzpegel für die CPU 5 reduziert. Als Resultat kann die CPU 5 manchmal nicht normal betrieben werden, so daß ge­ legentlich ein Durchgehen derselben verursacht wird. Wenn ein Durchgehen der CPU 5 auftritt, können in einem flüchtigen Speicher, wie z. B. einem RAM, das in dem Speicher 7 enthalten ist, gespeicherte Daten aufgrund des unerwarteten Betriebsab­ laufes der CPU 5 nicht immer normal gespeichert werden. Daher kann die CPU 5 manchmal nicht in den früheren Zustand zurück­ versetzt werden, auch nachdem die Spannung der Batterie auf den normalen Pegel zurückgebracht wurde.

Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme, die bei der herkömmlichen Vorrichtung auftreten, ist es Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung, einen Mikrocomputer zu schaffen, in dem ein Übergang auf einen Modus mit geringem Leistungsverbrauch ohne eine Leistungsverbrauchsspitze möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ein-Chip-Mikrocom­ puter geschaffen, bei dem Schaltungselemente in einem einzel­ nen Halbleiterchip integriert sind, welcher als ein Teil der Schaltungselemente enthält: eine Hauptschaltung und eine Re­ ferenztaktsteuerschaltung zur Zufuhr eines Taktsignals zu der Hauptschaltung, wobei die Hauptschaltung mindestens eine CPU, einen Speicher, auf den von der CPU zugegriffen wird, und ei­ ne ICU zur Steuerung eines Unterbrechungsprozesses enthält, der von der CPU in Abhängigkeit eines zugeführten Unterbre­ chungsanforderungssignals durchgeführt wird.

Die Referenztaktsteuerschaltung vollführt den Übergang zwi­ schen zwei Modi in Abhängigkeit von zugeführten Steuerein­ gangssignalen, welche zwei Modi ein Normalmodus, in welchem das Taktsignal allen Schaltungen, die in der Hauptschaltung enthalten sind, zugeführt wird, die synchron mit dem Taktsi­ gnal betrieben werden, und ein Modus mit geringem Leistungs­ verbrauch sind, in dem die Zufuhr des Taktsignals zu minde­ stens einem Teil der Schaltungen einschließlich der CPU in der Hauptschaltung unterbrochen ist.

Der Mikrocomputer enthält ferner als Teil der Schaltungsele­ mente: einen externen Anschluß, um an die ICU ein externes Anforderungssignal weiterzuleiten, das von außen als das Un­ terbrechungsanforderungssignal zugeführt wird; und eine Si­ gnalleitung zum Übertragen eines Signals, das von der ICU in Abhängigkeit des externen Anforderungssignals ausgegeben wird, zu der Referenztaktsteuerschaltung als das Steuerein­ gangssignal ohne Weiterleitung des Signals durch die CPU.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung wird ein Mikrocomputer geschaffen, der ferner als Teil der Schaltungselemente einen weiteren externen Anschluß zur Weiterleitung eines externen Eingangssignals, das von au­ ßen als das Steuereingangssignal zugeführt wird, zu der Si­ gnalleitung enthält.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung wird ein Mikrocomputer geschaffen, bei welchem die Hauptschaltung ferner eine Peripherieschaltung enthält, die ein internes Anforderungssignal erzeugt und an die ICU als das Unterbrechungsanforderungssignal überträgt und die ICU ferner auf das interne Anforderungssignal anspricht und das Steuereingangssignal überträgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung wird ein Mikrocomputer geschaffen, bei wel­ chem die Hauptschaltung ferner eine Peripherieschaltung zum Erzeugen eines internen Anforderungssignals als das Steuer­ eingangssignal enthält, um dieses zu der Signalleitung zu übertragen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung wird ein Mikrocomputer geschaffen, bei welchem der Modus mit geringem Leistungsverbrauch einen Wartemodus ent­ hält, in welchem die Peripherieschaltung ihren Betrieb fort­ führt, und einen Stopmodus, in dem die Zufuhr des Taktsignals zu jeder Schaltung, die in der Hauptschaltung enthalten ist, unterbrochen wird, und die Referenztaktsteuerschaltung ferner einen Übergang zwischen dem Wartemodus und dem Stopmodus in Abhängigkeit des Steuereingangssignals durchführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung wird ein Mikrocomputer geschaffen, der ferner eine Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung als ein Teil der Schaltungselemente enthält, wobei die Leistungsver­ sorgungsspannungs-Erfassungsschaltung die Quellenspannung, die dem Mikrocomputer zugeführt wird, überwacht, so daß sie ein Signal, um den Übergang in den Wartemodus anzuweisen, überträgt, wenn die Quellenspannung auf einen Pegel abnimmt, der niedriger ist als eine vorbestimmte erste Referenzspan­ nung, und ein Signal, um den Übergang in den Stopmodus anzu­ weisen, überträgt, wenn die Quellenspannung auf einen Pegel abnimmt, der niedriger ist als eine vorbestimmte zweite Refe­ renzspannung, wobei die Leistungsversorgungsspannungs- Erfassungsschaltung das Signal zu der Signalleitung als das Steuereingangssignal überträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung wird ein Mikrocomputer geschaffen, bei welchem die Referenztaktsteuerschaltung enthält: einen Schwingkreis zur Erzeugung eines Quellentaktsignals; eine erste Steuerschaltung zum Zu­ führen des Quellentaktsignals als das Taktsignal zu jeder Schaltung, die das Taktsignal benötigt, einschließlich der Hauptschaltung, mit Ausnahme der Peripherieschaltung; eine zweite Steuerschaltung zum Zuführen des Quellentaktsignals zu der Peripherieschaltung als das Taktsignal; und eine Steuer­ signalerzeugungsschaltung, die ein Steuersignal zu der ersten und der zweiten Steuerschaltung in Abhängigkeit des Steuer­ eingangssignals zuführt, um so eine Steuerung der ersten und der zweiten Steuerschaltung auszuführen.

Die Steuersignalerzeugungsschaltung führt die Steuerung so durch, daß sowohl die erste als auch die zweite Steuerschal­ tung die Versorgung mit dem Taktsignal unterbrechen, wenn das Steuereingangssignal den Übergang in den Stopmodus anweist, die erste Steuerschaltung die Versorgung mit dem Taktsignal unterbricht und die zweite Steuerschaltung den Taktsignal zu­ führt, wenn das Steuereingangssignal den Übergang in den War­ temodus anweist, und sowohl die erste als auch die zweite Steuerschaltung die Taktsignale zuführen, wenn das Steuerein­ gangssignal den Übergang in den Normalmodus anweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung wird ein Mikrocomputer geschaffen, bei welchem die Referenztaktsteuerschaltung enthält: einen Schwingkreis zur Erzeugung eines Quellentaktsignals; eine erste Steuerschal­ tung zum Zuführen des Quellentaktsignals als das Taktsignal zu jeder Schaltung, die das Taktsignal benötigt und in der Hauptschaltung vorgesehen ist, mit Ausnahme der Peripherie­ schaltung; eine zweite Steuerschaltung zum Zuführen des Quel­ lentaktsignals zu der Peripherieschaltung als das Taktsignal; und eine Steuersignalerzeugungsschaltung, die ein Steuersi­ gnal dem Schwingkreis und der ersten Steuerschaltung in Abhängigkeit des Steuerein­ gangssignals zuführt, um so eine Steuerung des Schwingkreises und der ersten Steuerschaltung auszuführen.

Die Steuersignalerzeugungsschaltung führt die Steuerung so durch, daß der Schwingkreis die Erzeugung des Quellentaktsi­ gnals unterbricht, wenn das Steuereingangssignal den Übergang in den Stopmodus anweist, der Schwingkreis das Quellentaktsi­ gnal erzeugt und die erste Steuerschaltung die Versorgung mit dem Taktsignal unterbricht, wenn das Steuereingangssignal den Übergang in den Wartemodus anweist, und der Schwingkreis das Quellentaktsignal erzeugt und die erste Steuerschaltung das Taktsignal zuführt, wenn das Steuereingangssignal den Über­ gang in den Normalmodus anweist.

Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Steuereingangssignal von der ICU der Referenztaktsteuerschal­ tung zugeführt, um die beiden Taktmodi in Abhängigkeit des Steuereingangssignals zu realisieren, und die CPU greift nicht in die Zufuhr des Steuereingangssignals ein. Daher wird die Leistungsverbrauchsspitze, die an dem Übergang in den Mo­ dus mit niedrigem Leistungsverbrauch in der herkömmlichen Vorrichtung auftritt, verhindert. Demgemäß wird das Problem der Fehlfunktion der Vorrichtung verhindert.

Die Vorrichtung kann verwirklicht werden, indem nur die Ver­ drahtung, mit der die CPU mit der Referenztaktsteuerschaltung verbunden ist, mit der Verdrahtung, die von der CPU zu der Referenztaktsteuerschaltung die Verbindung herstellt, ge­ tauscht wird. Genauer ausgedrückt kann nur durch Verändern des Maskenmusters für die Verwirklichung des Verdrahtungsmu­ sters während des Herstellungsprozesses des Halbleiterchips und durch Verwendung anderer Ressourcen bei dem Herstellungsprozess der herkömmlichen Vorrichtung in unverändertem Zu­ stand die neue und charakteristische Vorrichtung verwirk­ licht. Daher können die Kosten des Herstellungsprozesses ver­ ringert werden. Darüber hinaus wird die Vorrichtung erhalten, ohne daß die Größe der Vorrichtung, das heißt die Größe des Chips im Vergleich zu der herkömmlichen Vorrichtung vergrö­ ßert wird.

Die Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, daß das Steuereingangs­ signal direkt der Referenztaktsteuerschaltung zugeführt wird, ohne daß das Steuereingangssignal durch die ICU geleitet wird. Daher kann ein Teil des Steuereingangssignals, der bei­ spielsweise entweder den Übergang in den Modus mit geringem Leistungsverbrauch oder die Freigabe desselben, oder den Übergang in einen spezifischen Modus des Modus mit geringem Leistungsverbrauch, wenn der Modus mit geringem Leistungsver­ brauch mehrere Modi umfaßt, und die Freigabe derselben an­ weist, direkt zu der Referenztaktsteuerschaltung zugeführt werden, ohne daß es die ICU durchläuft. Somit kann der Aufbau der ICU vereinfacht werden.

Die Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Peripherieschaltung, die mit der ICU verbunden ist. Daher kann das interne Anforde­ rungssignal beispielsweise durch den Zeitgeber erzeugt werden und der Übergang von dem Modus mit geringem Leistungsver­ brauch in den Normalmodus kann in Abhängigkeit des internen Anforderungssignals verwirklicht werden.

Die Vorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung enthält die Peripherieschal­ tung, deren Ausgangssignal direkt der Referenztakterzeugungs­ schaltung als das Steuereingangssignal zugeführt wird. Daher kann das interne Anforde­ rungssignal beispielsweise durch den Zeitgeber erzeugt werden und der Übergang von dem Modus mit geringem Leistungsver­ brauch in den Normalmodus kann in Abhängigkeit des internen Anforderungssignals verwirklicht werden. Da kein Eingriff der ICU erfolgt, kann der Aufbau der ICU vereinfacht werden.

In der Vorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung hat die Referenztaktsteuerschaltung zwei Modi als den Modus mit geringem Leistungsverbrauch, das heißt den Wartemodus, in dem die Peripherieschaltung ihren Betrieb fortführt, und den Stopmodus, in dem alle Schaltungen, die in der Hauptschaltung enthalten sind, unterbrochen werden und der Leistungsverbrauch weiter effektiv reduziert wird. Der Übergang zwischen den beiden Modi kann in Abhängigkeit des Steuereingangssignals verwirklicht werden. Daher kann eine weitere praktische Reduzierung des Leistungsverbrauchs reali­ siert werden.

Die Vorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung enthält die Leistungsversorgungsspannungs- Erfassungsschaltung. Daher ist eine externe Leistungsversor­ gungspannungs-Erfassungsschaltung nicht erforderlich. Somit kann die Vorrichtung, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung angewendet wird, problemlos konstruiert werden und die Größe der Vorrichtung kann weiter reduziert werden.

In der Vorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung unterbrechen sowohl die erste als auch die zweite Steuerschaltung die Zufuhr des Taktsignals, so daß dadurch der Stopmodus verwirklicht wird. Daher können die Ressourcen in Bezug auf den Herstellungsprozeß einer einfa­ chen Bauart der herkömmlichen Vorrichtung, welche den Stopmo­ dus ohne eine Unterbrechung des Schwingkreises realisiert, effektiv genutzt werden.

In der Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zufuhr des Quellentaktsi­ gnals von dem Schwingkreis unterbrochen, um dadurch den Stop­ modus zu realisieren. Daher kann der Leistungsverbrauch in dem Stopmodus beträchtlich reduziert werden.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der fol­ genden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser er­ sichtlich.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß ei­ ner ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;

Fig. 2 ist ein internes Blockdiagramm einer ICU gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß ei­ ner zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß ei­ ner dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß ei­ ner vierten bevorzugten Ausführungsform zeigt;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß ei­ ner fünften bevorzugten Ausführungsform zeigt;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform zeigt;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Vorrich­ tung zeigt; und

Fig. 9 ist ein internes Blockdiagramm, das eine herkömmliche ICU zeigt.

Nachfolgend werden Mikrocomputer gemäß bevorzugten Ausfüh­ rungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Vor­ richtungen gemäß den bevorzugten Ausführungsformen sind eben­ falls Ein-Chip-Mikrocomputer ähnlich dem herkömmlichen Mikro­ computer 150, der in Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Die Vorrich­ tungen gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich von der herkömmlichen Vorrichtung 150 darin wesentlich, daß der Übergang in den Modus mit geringem Leistungsverbrauch oh­ ne den Betrieb der CPU 5 durchgeführt wird. Als Resultat kann der Leistungsverbrauch auf dem Spitzenpegel, der bei dem Übergang in den Modus mit geringem Leistungsverbrauch statt­ findet, vermieden werden.

Darüber hinaus wird der vorstehend genannte Betriebsablauf ermöglicht, indem nur die Verdrahtung der herkömmlichen Vor­ richtung 150 geändert wird. Genauer ausgedrückt kann jede der bevorzugten Ausführungsformen hauptsächlich dadurch verwirk­ licht werden, daß das obere Verdrahtungsmuster des Halblei­ terchips, der die herkömmliche Vorrichtung 150 bildet, geän­ dert wird, mit anderen Worten nur durch Verändern des Masken­ musters zum Bilden des Verdrahtungsmusters. Auf diese Weise kann die herkömmliche Vorrichtung 150 in die erfindungsgemäße Vorrichtung abgewandelt werden.

Der Modus mit geringem Leistungsverbrauch, der den Leistungsverbrauch auf dem Spitzenpegel nicht erhöht, wird in ähnli­ cher Weise wie bei der herkömmlichen Vorrichtung 150 freige­ geben (beendet). Das heißt, daß der Modus mit geringem Lei­ stungsverbrauch durch einen ähnlichen Aufbau und einen ähnli­ chen Betriebsablauf wie bei der herkömmlichen Vorrichtung 150 freigegeben werden kann.

Um die Beschreibung der folgenden bevorzugten Ausführungsfor­ men zu vereinfachen sind die in Fig. 1 bis 7 gezeigten Ele­ mente, die den in Fig. 8 und 9 gezeigten entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung der Elemente wird nicht wiederholt.

Erste bevorzugte Ausführungsform

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Mikrocom­ puters gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Mikrocomputer 101 hat einen Aufbau, bei dem die Signalleitungen 54 und 55 (siehe Fig. 8) zum Übertragen der Auslösesignale EQ und SQ von der CPU 5 zu der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 entfernt sind. Als Al­ ternative hat der Mikrocomputer 101 Signalleitungen 61 und 62, die von der ICU 6 zu der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 ein Steuereingangssignal EI zur Steuerung der Ausgabe des Steuersignals ECS und ein Steuereingangssignal SI zur Steue­ rung der Ausgaben der Steuersignale MCS und PCS übertragen.

Das Steuereingangssignal EI ist ein externes Taktsteuerein­ gangssignal, um die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 anzu­ weisen, das Steuersignal ECS zur Steuerung des Schwingkreises 2 zu übertragen. Die Signalleitung 61 ist eine externe Takt­ steuereingangssignalleitung zum Übertragen des Batteriesi­ gnals. Das Steuereingangssignal SI andererseits ist ein Systemtaktsteuereingangssignal, um die Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 anzuweisen, die Steuersignale MCS und PCS zu übertragen, um so die Steuerschaltungen 3A und 3B zu steuern. Die Signalleitung 62 ist eine Systemtaktsteuereingangssignal­ leitung zum Übertragen des vorstehend genannten Signals.

Die Steuereingangssignale EI und SI werden von der ICU 6 in Abhängigkeit der externen Anforderungssignale ERA und ERB übertragen, die der ICU 6 durch externe Anschlüsse 13A und 13B zugeführt werden. Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau der ICU 6 der Vorrichtung 101 zeigt. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Signalleitungen 61 und 62 zum Übertra­ gen der Steuereingangssignale EI und SI direkt mit dem Aus­ gang der Beurteilungsschaltung 68 verbunden.

Wie wiederum in Fig. 1 dargestellt, ist eine externe Lei­ stungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung (nicht darge­ stellt) gewöhnlich mit der Vorrichtung 101 ähnlich der her­ kömmlichen Vorrichtung 150 verbunden, wenn die Vorrichtung 101 verwendet wird. Die Leistungsversorgungsspannungs-Erfas­ sungsschaltung ist eine Schaltung zur Überwachung der Lei­ stungsversorgungsspannung, die der Vorrichtung 101 zugeführt wird. Die Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung überträgt ein erstes vorbestimmtes Signal, wenn die Lei­ stungsversorgungsspannung auf eine vorbestimmte erste Refe­ renzspannung abgesenkt wurde, beispielsweise die Betriebs­ grenzspannung für die CPU 5. Wenn die Leistungsversorgungs­ spannung auf eine zweite Referenzspannung abgesenkt wurde, beispielsweise die Betriebsgrenzspannung für die ICU 6, über­ trägt die Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung ein zweites vorbestimmtes Signal.

Der Mikrocomputer 101 empfängt das erste und das zweite vorbestimmte Signal durch den externen Anschluß 13A und 13B. Die empfangenen Signale werden zu der ICU 6 als externe Anforde­ rungssignale ERA und ERB übertragen.

Wenn der Übergang des Taktmodus von dem Normalmodus in den Wartemodus ausgeführt wird, arbeiten die jeweiligen Elemente des Mikrocomputers 101 wie folgt:

Wenn der Taktmodus in dem Normalmodus ist, ist die Beurtei­ lungsschaltung 68 der ICU 6 so eingestellt, daß sie die ex­ ternen Anforderungssignale ERA und ERB zuläßt. Wenn daher die Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung erfaßt hat, daß die Leistungsversorgungsspannung auf die erste Referenz­ spannung abgesenkt wurde und somit das externe Anforderungs­ signal ERA der ICU 6 zugeführt wurde, wird das externe Anfor­ derungssignal ERA zu der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 als das Steuereingangssignal SI übertragen. Wenn die Steuer­ signalerzeugungsschaltung 4 das Steuereingangssignal SI emp­ fangen hat, wird die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 ähn­ lich dem Fall betätigt, in dem die Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 das Auslösesignal SQ (siehe Fig. 8) empfängt.

Die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 überträgt das Steuersi­ gnal MCS zu der Steuerschaltung 3A, um so die Steuerschaltung 3A anzuweisen, die Ausgabe des Taktsignals MC zu fixieren. Als Resultat wird der Wartemodus verwirklicht, bei dem das Taktsignal MC fixiert ist und die Ausgabe des Taktsignals PC fortgeführt wird. Wie vorstehend beschrieben kann der Über­ gang von dem Normalmodus in den Wartemodus in dem Mikrocompu­ ter 101 verwirklicht werden, indem das externe Anforderungs­ signal ERA ohne eine Betätigung der CPU 5 eingegeben wird.

Wenn der Übergang des Taktmodus von dem Wartemodus in den Stopmodus durchgeführt wird, arbeiten die Elemente des Mikro­ computers 101 jeweils wie folgt:

Während des Wartemodus wird die Einstellung der ICU 6, die in dem Normalmodus eingerichtet wurde, aufrechterhalten. Wenn daher die externe Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungs­ schaltung festgestellt hat, daß die Leistungsversorgungsspan­ nung auf die zweite Referenzspannung abgesenkt wurde und so­ mit das externe Anforderungssignal ERB der ICU 6 zugeführt wurde, wird das externe Anforderungssignal ERB zu der Steuer­ signalerzeugungsschaltung 4 als das Steuereingangssignal EI übertragen. Wenn die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Steuereingangssignal EI empfangen hat, wird die Steuersi­ gnalerzeugungsschaltung 4 in ähnlicher Weise wie in dem Fall, in dem die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Auslösesi­ gnal EQ (siehe Fig. 8) empfängt, betätigt.

Genauer ausgedrückt überträgt die Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 das Steuersignal ESC an den Schwingkreis 2, um so den Schwingkreis 2 anzuweisen, den Betrieb zu unterbrechen und die Ausgabe des Quellentaktsignals SC zu fixieren. Als Resultat wird der Stopmodus verwirklicht, in dem sowohl das Taktsignal MC als auch PC fixiert sind. Wie vorstehend be­ schrieben kann der Übergang von dem Wartemodus in den Stopmo­ dus in dem Mikrocomputer 101 durchgeführt werden, indem das externe Anforderungssignal ERB ohne Betrieb der CPU 5 zuge­ führt wird.

Auch der Übergang von dem Normalmodus in den Stopmodus kann in ähnlicher Weise wie der Übergang von dem Wartemodus in den Stopmodus verwirklicht werden, indem das zweite vorbestimmte Signal, das von der Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungs­ schaltung abgegeben wird, der ICU 6 als das externe Anforderungssignal ERB zugeführt wird. Die Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 überträgt dabei das Steuersignal ECS, um den Schwingkreis 2 so zu steuern, daß das Quellentaktsignal ES fixiert wird. Demgemäß kann auch der Übergang von dem Normal­ modus in den Stopmodus in dem Mikrocomputer 101 verwirklicht werden, indem das externe Anforderungssignal ERB ohne Betrieb der CPU 5 zugeführt wird.

Wie vorstehend beschrieben sind die Freigabe des Stopmodus und diejenige des Wartemodus in dem Mikrocomputer 101 im we­ sentlichen den entsprechenden Vorgängen in der herkömmlichen Vorrichtung 150 ähnlich. Der Übergang von dem Stopmodus in den Wartemodus wird kurz beschrieben. Wenn die Leistungsver­ sorgungsspannung erhöht wurde, so daß sie beispielsweise die Betriebsgrenzspannung für den CPU 5 übersteigt, überträgt die Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung das erste vorbestimmte Signal an den externen Anschluß 13A. Die ICU 6 empfängt das zugeführte Signal als das externe Anforderungs­ signal ERA und überträgt somit das Steuereingangssignal EI oder das Auslösesignal SS (ein weiteres Steuereingangssignal) an die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 ähnlich der herkömm­ lichen Vorrichtung 150.

Wenn die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Steuerein­ gangssignal EI oder das Auslösesignal SS empfangen hat, über­ trägt die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Steuersignal ESC, so daß der Schwingkreis 2 so gesteuert wird, daß er die Fixierung des Quellentaktsignals SC freigibt. Als Resultat wird die Abgabe des Taktsignals PC wieder begonnen, so daß der Wartemodus verwirklicht wird. Auch wenn die ICU 6 das Auslösesignal SS überträgt, dient das Auslösesignal SS nicht als das Unterbrechungsanforderungssignal für die CPU 5. Somit arbeitet die CPU 5 nicht, was der herkömmlichen Vorrichtung 150 ähnlich ist.

Der Übergang von dem Wartemodus oder dem Stopmodus in den Normalmodus wird ähnlich wie bei der herkömmlichen Vorrich­ tung 150 durchgeführt. Genauer ausgedrückt wird das Auslöse­ signal SS von der ICU 6 zu der Steuersignalerzeugungsschal­ tung 4 in Abhängigkeit des externen Anforderungssignals ER oder das interne Anforderungssignal IR übertragen. Auf diese Weise wird die Freigabe des Wartemodus angewiesen. Darüber hinaus wird das Auslösesignal SS auch an die CPU 5 übertra­ gen, so daß die Ausführung des vorbestimmten Unterbrechungs­ prozesses angefordert wird.

Wie vorstehend beschrieben werden sowohl der Übergang von dem Normalmodus in den Wartemodus als auch derjenige von dem Nor­ malmodus oder dem Wartemodus in den Stopmodus in der Vorrich­ tung 101 in Abhängigkeit von der Zufuhr der externen Anforde­ rungssignale ERA und ERB ausgeführt, ohne daß die CPU 5 ar­ beitet. Daher kann die zeitweilige Vergrößerung des Lei­ stungsverbrauchs, die bei diesen Übergängen stattfindet, ver­ mieden werden. Als Resultat kann ein stabiler Betriebsablauf durchgeführt werden und somit die Zuverlässigkeit der Vor­ richtung verbessert werden. Da der Stopmodus eine Unterbre­ chung des Betriebes des Schwingkreises 2 bedeutet, kann im Stopmodus eine beträchtliche Verringerung des Leistungsver­ brauchs erzielt werden.

Zweite bevorzugte Ausführungsform

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Mikrocom­ puters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Mikrocomputer 102 enthält Signalleitun­ gen 63 und 64 zum Übertragen eines Steuereingangssignals MI zur Steuerung der Abgabe des Steuersignals MCS und eines Steuereingangssignals PI zur Steuerung der Abgabe des Steuer­ signals PCS von der ICU 6 an die Steuersignalerzeugungsschal­ tung 4. Die Signalleitungen 64 und 63 sind anstelle der Si­ gnalleitungen 61 und 62 der Vorrichtung 101 angeordnet.

Die Signalleitung 42 (siehe Fig. 1) zum Übertragen des Steu­ ersignals ECS von der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 zu dem Schwingkreis ist in der zweiten Ausführungsform entfernt. Somit steuert die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 den Schwingkreis 2 nicht. Das heißt, daß die Vorrichtung 102 in­ sofern von der Vorrichtung 101 charakteristisch verschieden ist, als der Stopmodus in der Weise realisiert wird, daß die Steuerschaltungen 3A und 3B die Ausgabe der Taktsignale MC und PC festlegen, anstatt daß der Schwingkreis 2 unterbrochen wird.

Das Steuereingangssignal MI ist ein Hauptsystemtaktsteuerein­ gangssignal, um die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 anzu­ weisen, die Steuerschaltung 3A unter Verwendung des Steuersi­ gnals MCS zu steuern. Die Signalleitung 64 ist eine Hauptsy­ stemtaktsteuereingangssignalleitung zum Übertragen des Steu­ ereingangssignals MI. Das Steuereingangssignal PI ist ein Pe­ ripherieschaltungstaktsteuereingangssignal, um die Steuersi­ gnalerzeugungsschaltung 4 anzuweisen, die Steuerschaltung 3B unter Verwendung des Steuersignals PCS zu steuern. Die Si­ gnalleitung 63 ist eine Peripherieschaltungstaktsteuerein­ gangssignalleitung zum Übertragen des Steuereingangssignals PI.

Die Steuereingangssignale MI und PI werden von der ICU 6 in Abhängigkeit der externen Anforderungssignale ERA und ERB übertragen, die der ICU 6 durch den externen Anschluß 13A und 13B zugeführt werden. Ähnlich den Signalleitungen 61 und 62, die in dem Blockdiagramm in Fig. 2 gezeigt sind, sind die Signalleitungen 63 und 64 direkt mit dem Ausgang der Beurtei­ lungsschaltung 68 (nicht dargestellt) verbunden. Ein erstes und ein zweites vorbestimmtes Signal, die von einer externen Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung übertragen werden, die mit der Vorrichtung 102 verbunden ist, werden durch den externen Anschluß 13A und 13B empfangen. Die emp­ fangenen Signale werden an die ICU 6 als externe Anforde­ rungssignale ERA bzw. ERB übertragen.

Wenn der Übergang des Taktmodus von dem Normalmodus in den Wartemodus durchgeführt wird, werden die Elemente der Vor­ richtung 102 wie folgt betätigt.

Während des Normalmodus ist die Beurteilungsschaltung 68 so eingestellt, daß die externen Anforderungssignale ERA und ERB ähnlich wie im Fall der Vorrichtung 101 zugelassen sind. Wenn die externe Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung eine Verringerung der Leistungsversorgungsspannung auf die erste Referenzspannung erfaßt hat und somit das externe An­ forderungssignal ERA der ICU 6 zugeführt wurde, wird das ex­ terne Anforderungssignal ERA an die Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 als das Steuereingangssignal MI übertragen. Wenn die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Steuereingangs­ signal MI empfangen hat, wird die Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 ähnlich dem Fall betrieben, in dem die Steuersi­ gnalerzeugungsschaltung 4 das Auslösesignal SQ (siehe Fig. 8) empfängt.

Genauer ausgedrückt überträgt die Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 das Steuersignal MCS an die Steuerschaltung 3A, um so die Steuerschaltung 3A anzuweisen, die Ausgabe des Taktsignals MC zu fixieren. Als Resultat wird der Wartemodus verwirklicht, in dem das Taktsignal MC fixiert ist und die Ausgabe des Taktsignals PC fortgeführt wird. Somit ist auch die Vorrichtung 102 in der Lage, den Übergang von dem Normal­ modus in den Wartemodus in Übereinstimmung mit der Zuführung eines externen Anforderungssignals ERA ohne Betätigung der CPU 5 durchzuführen.

Wenn der Übergang des Taktmodus von dem Wartemodus in den Stopmodus durchgeführt wird, arbeiten die Elemente der Vor­ richtung 102 wie folgt.

Ähnlich der Vorrichtung 101 wird die Einstellung der ICU 6 in dem Normalmodus ebenso in dem Wartemodus aufrechterhalten. Wenn daher die externe Leistungsversorgungsspannungs-Erfas­ sungsschaltung eine Reduzierung der Leistungsversorgungsspan­ nung auf die zweite Referenzspannung erfaßt hat und somit das externe Anforderungssignal ERB der ICU 6 zugeführt wurde, wird das externe Anforderungssignal ERB an die Steuersi­ gnalerzeugungsschaltung 4 als das Steuereingangssignal PI übertragen.

Wenn die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Steuerein­ gangssignal PI empfangen hat, überträgt die Steuersignaler­ zeugungsschaltung 4 das Steuersignal PCS an die Steuerschal­ tung 3B, um so die Steuerschaltung 3B anzuweisen, die Ausgabe des Taktsignals PC zu fixieren. Als Resultat wird der Stopmo­ dus realisiert, in dem sowohl das Taktsignal MC als auch PC fixiert sind. Somit kann der Übergang von dem Wartemodus in den Stopmodus in Abhängigkeit des zugeführten externen Anfor­ derungssignals ERB ohne Betätigung der CPU 5 in der Vorrich­ tung 102 durchgeführt werden.

Auch der Übergang von dem Normalmodus in den Stopmodus wird ähnlich wie der Übergang von dem Wartemodus in den Stopmodus durchgeführt, indem das zweite vorbestimmte Signal, das von der Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung über­ tragen wird, der ICU 6 als das externe Anforderungssignal ERB zugeführt wird. Die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 über­ trägt die beiden Steuersignale MCS und PCS, so daß die Steu­ erschaltungen 3A und 3B so gesteuert werden, daß sie die bei­ den Taktsignale MC und PC fixieren. Somit kann auch der Über­ gang von dem Normalmodus in den Stopmodus durch Zuführen des externen Anforderungssignals ERB ohne Betätigung der CPU 5 in dem Mikrocomputer 102 durchgeführt werden.

Der Übergang von dem Stopmodus in den Wartemodus wird kurz beschrieben. Wenn die Leistungsversorgungsspannung erhöht wurde, so daß sie beispielsweise die Betriebsgrenzspannung für die CPU 5 übersteigt, wird das erste vorbestimmte Signal von der Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung dem externen Anschluß 13A zugeführt. Auf diese Weise empfängt die ICU 6 das erste vorbestimmte Signal als das externe Anforde­ rungssignal ERA, so daß das zugeführte Signal der Steuersi­ gnalerzeugungsschaltung 4 als das Steuereingangssignal PI oder das Auslösesignal SS ähnlich wie bei der herkömmlichen Vorrichtung 150 zugeführt wird.

Wenn die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Steuerein­ gangssignal PI oder das Auslösesignal SS empfangen hat, über­ trägt die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 das Steuersignal PCS, so daß die Steuerschaltung 3B so gesteuert wird, daß sie die Fixierung des Taktsignals PC freigibt. Als Resultat wird die Ausgabe des Taktsignals PC wieder begonnen, so daß der Wartemodus verwirklicht wird. Auch wenn die ICU 6 das Auslö­ sesignal SS überträgt, dient das Auslösesignal SS nicht als das Unterbrechungsanforderungssignal für die CPU 5. Somit ar­ beitet die CPU 5 nicht, was der herkömmlichen Vorrichtung 150 ähnlich ist.

Der Übergang von dem Wartemodus und dem Stopmodus in den Nor­ malmodus wird ähnlich wie bei der herkömmlichen Vorrichtung 150 und der Vorrichtung 101 durchgeführt.

Wie vorstehend beschrieben wird in dem Mikrocomputer 102 so­ wohl der Übergang von dem Normalmodus in den Wartemodus als auch von dem Normalmodus oder dem Wartemodus in den Stopmodus in Abhängigkeit von der Zufuhr externer Anforderungssignale ERA und ERB ohne Betrieb der CPU 5 durchgeführt. Daher kann eine zeitweilige Vergrößerung des Leistungsverbrauchs, die während dieser Übergänge auftritt, verhindert werden. Als Re­ sultat kann ein stabiler Betrieb verwirklicht werden und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung kann verbessert werden.

Der Stopmodus kann ohne Unterbrechung des Betriebes des Schwingkreises 2 verwirklicht werden. Daher kann ein Mikro­ computer, der nicht in der Weise aufgebaut ist, daß die Steu­ ersignalerzeugungsschaltung 4 den Schwingkreis 2 durch die Signalleitung 42 (siehe Fig. 1) steuert, in vorteilhafter Weise zu der Vorrichtung 102 umgeformt werden, indem nur das Verdrahtungsmuster bezüglich der Signalleitungen 63 und 64 geändert wird.

Dritte Ausführungsform

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Mikrocom­ puters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Vorrichtung 103 unterscheidet sich von der Vorrichtung 101 dadurch charakteristisch, daß das Steuereingangssignal EI zur Steuerung der Ausgabe des Steuersignals ECS nicht durch die ICU 6 weitergeleitet wird. Als Alternati­ ve wird das Steuereingangssignal EI direkt von einem externen Anschluß 14 durch die Signalleitung 61 der Steuersignalerzeu­ gungsschaltung 4 zugeführt. Die Signalleitung 61 ist von der ICU 6 getrennt. Der externe Anschluß 14 ist als ein externer Taktsteuereingangsanschluß vorgesehen, der direkt mit der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 verbunden ist.

Wenn der Übergang von dem Normalmodus und dem Wartemodus in den Stopmodus durchgeführt wird, wird das Steuereingangs­ signal EI direkt der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 über den externen Anschluß 14 und die Signalleitung 61 zugeführt. Wenn das Steuereingangssignal EI der Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 zugeführt wurde, führt die Steuersignalerzeu­ gungsschaltung 4 einen Betriebsablauf durch, der ähnlich dem Betriebsablauf ist, der von der Vorrichtung 101 ausgeführt wird, um so das Quellentaktsignal SC zu fixieren, so daß der Stopmodus verwirklicht wird.

Auch wenn der Übergang von dem Stopmodus in den Wartemodus durchgeführt wird, wird das Steuereingangssignal EI der Steu­ ersignalerzeugungsschaltung 4 durch den externen Anschluß 14 und die Signalleitung 61 direkt zugeführt. Wenn die Steuersi­ gnalerzeugungsschaltung 4 das Steuereingangssignal EI empfan­ gen hat, wird ein Betriebsablauf ähnlich dem in der Vorrich­ tung 101 durchgeführt, so daß die Fixierung des Quellentakt­ signals SC freigegeben wird. Auf diese Weise kann der Über­ gang in den Wartemodus realisiert werden.

Zum Zweck der Erkennung, ob das zugeführte Steuereingangs­ signal EI als das Signal dient, um den Übergang in den Stop­ modus anzuweisen, oder ob es dazu dient, das Freigeben des Stopmodus anzuweisen, welche von der Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 durchgeführt wird, kann beispielsweise die abfal­ lende Flanke des Steuereingangssignals EI einem Befehl für den Übergang in den Stopmodus zugewiesen werden und die an­ steigende Flanke kann dem Befehl zum Freigeben des Stopmodus zugewiesen werden.

Wie vorstehend beschrieben ist die Vorrichtung 103 so aufge­ baut, daß das Steuereingangssignal EI nicht von der ICU 6 weitergeleitet wird und direkt der Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 zugeführt wird. Daher kann der Effekt erzielt werden, daß der Schaltungsaufbau der ICU 6 vereinfacht werden kann, zusätzlich zu dem Effekt, der durch die Vorrichtung 102 erzielbar ist.

Vierte Ausführungsform

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Mikrocom­ puters gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Vorrichtung 104 unterscheidet sich von der Vorrichtung 103 charakteristisch dadurch, daß der externe Anschluß 14 zur Weiterleitung des Steuereingangssignals EI zur Steuerung der Ausgabe des Steuersignals ECS in zwei ex­ terne Anschlüsse 14A und 14B geteilt ist. Der externe An­ schluß 14A wird mit dem Steuereingangssignal EI versorgt, um den Übergang in den Stopmodus anzuweisen. Der externe An­ schluß 14B andererseits wird mit dem Steuereingangssignal EI versorgt, um das Freigeben des Stopmodus anzuweisen. Die Si­ gnale der beiden Systeme werden durch die externen Anschlüsse 14A und 14B einzeln zugeführt.

Beispielsweise steuert die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 den Schwingkreis 2 so, daß er das Quellentaktsignal SC in Abhängigkeit der ansteigenden Flanke des Steuereingangssignals EI fixiert, das durch den externen Anschluß 14A zugeführt wird. Auf diese Weise wird der Stopmodus verwirklicht. Die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 steuert den Schwingkreis 2 so, daß sie die Fixierung des Quellentaktsignals SC in Abhän­ gigkeit der ansteigenden Flanke des Steuereingangssignals EI freigibt, das durch den externen Anschluß 14B zugeführt wird. Auf diese Weise wird der Stopmodus freigegeben. Der Be­ triebsablauf der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 in Abhän­ gigkeit der Steuereingangssignale EI und SI und der Übergang des Taktmodus, der gemäß diesem Betriebsablauf durchgeführt wird, sind denjenigen in der Vorrichtung 103 ähnlich. Auf ei­ ne Beschreibung wird daher verzichtet.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Mikrocom­ puters gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Vorrichtung 105 unterscheidet sich von der Vorrichtung 104 insofern charakteristisch, als die beiden Steuereingangssignale EI und SI zum Anweisen des Betriebes der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 direkt durch die exter­ nen Anschlüsse 14A und 14B zugeführt werden können, ohne daß sie durch die ICU 6 laufen, und ferner können die Signale di­ rekt von der Peripherieschaltung 9 durch Signalleitungen 91A und 91B zugeführt werden, ohne daß sie durch die ICU 6 lau­ fen. Daher kann der Schaltungsaufbau der ICU 6 in vorteilhaf­ ter Weise weiter vereinfacht werden.

Das externe Anforderungssignal ERA, das durch den externen Anschluß 14A zugeführt wird, wird der Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 durch die Signalleitung 61 als das Steuerein­ gangssignal EI zugeführt. Ähnlich wird ein internes Anforderungssignal IRA, das als internes Unterbrechungsanforderungs­ signal dient, von einem Zeitgeber oder dergleichen übertra­ gen, der in der Peripherieschaltung 9 enthalten ist. Das in­ terne Anforderungssignal IRA kann der Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 durch die Signalleitung 91A als das Steuerein­ gangssignal EI zugeführt werden.

Ähnlich der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 der Vorrichtung 101 steuert die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 den Schwingkreis 2 in Abhängigkeit des Steuereingangssignals EI, um das Fixieren des Quellentaktsignals SC und das Freigeben der Fixierung zu beginnen. Das heißt, sowohl der Beginn des Stopmodus als auch die Freigabe desselben können in Abhängig­ keit von entweder dem externen Anforderungssignal ERA oder dem internen Anforderungssignal IRA ohne Betrieb der ICU 6 durchgeführt werden.

Das externe Anforderungssignal ERB, das durch den externen Anschluß 14B zugeführt wird, wird der Steuersignalerzeugungs­ schaltung 4 durch die Signalleitung 62 als das Steuerein­ gangssignal SI zugeführt. In ähnlicher Weise wird das interne Anforderungssignal IRB, welches das interne Unterbrechungsan­ forderungssignal ist, von einem Zeitgeber oder dergleichen der Peripherieschaltung 9 übertragen. Das interne Anforde­ rungssignal IRB kann der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 durch eine Signalleitung 91B als das Steuereingangssignal SI zugeführt werden.

Ähnlich der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 der Vorrichtung 101 steuert die Steuersignalerzeugungsschaltung 4 die Steuer­ schaltung 3A in Abhängigkeit des Steuereingangssignals SI. Somit können der Beginn der Fixierung und die Freigabe der Fixierung des Taktsignals MC durchgeführt werden. Als Resultat können sowohl der Beginn als auch die Freigabe des Warte­ modus in Abhängigkeit von entweder dem externen Anforderungs­ signal ERB oder dem internen Anforderungssignal IRB ohne Be­ trieb der ICU 6 durchgeführt werden.

Der Betrieb der Steuersignalerzeugungsschaltung 4, der in Ab­ hängigkeit ds Steuereingangssignals EI und das Steuerein­ gangssignal SI durchgeführt wird, und der Übergang des Takt­ modus, der in Übereinstimmung mit dem Betrieb durchgeführt wird, entsprechen denjenigen in dem Mikrocomputer 101. Daher wird auf eine Beschreibung verzichtet.

Sechste Ausführungsform

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Mikrocom­ puters gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Vorrichtung 106 unterscheidet sich von der Vorrichtung 105 charakteristisch dadurch, daß die Vor­ richtung 106 eine Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungs­ schaltung 200 aufweist und ein Ausgangssignal von der Lei­ stungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung 200 den Si­ gnalleitungen 61 und 62 zugeführt werden kann. Die Leistungs­ versorgungsspannungs-Erfassungsschaltung 200 ist in dem ein­ zelnen Chip zusammen mit den anderen Schaltungen, die die Vorrichtung 106 bilden, enthalten.

Die Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung 200 hat eine Referenzspannungserzeugungsschaltung 20 und eine Erzeu­ gungsschaltung 10 für ein Anforderungssignal zur Taktmodusän­ derung. Die Referenzspannungserzeugungsschaltung 20 hat eine Schaltung zum Erzeugen der ersten und der zweiten Referenz­ spannung und eine Vergleichsschaltung, um die Referenzspan­ nungen und die Leistungsversorgungsspannung Vergleichsvorgängen zu unterziehen, die nicht weiter beschrieben werden. Die Vergleichsschaltung erzeugt ein Erfassungssignal CV, das ein Resultat des Vergleichs zwischen der Leistungsversorgungs­ spannung und der ersten Referenzspannung angibt. Darüber hin­ aus erzeugt die Vergleichsschaltung ein Erfassungssignal PV, das ein Resultat des Vergleichs zwischen der Leistungsversor­ gungsspannung und der zweiten Referenzspannung angibt.

Das Erfassungssignal CV, das ein Erfassungssignal für den Be­ triebsspannungsbereich der CPU ist, wird an die Erzeugungs­ schaltung 10 für das Anforderungssignal zur Taktmodusänderung durch eine Signalleitung 201 übertragen. Ähnlich wird das Er­ fassungssignal PV, das ein Erfassungssignal für den Betriebs­ spannungsbereich der Peripherieschaltung ist, an die Erzeu­ gungsschaltung 10 für das Anforderungssignal durch eine Si­ gnalleitung 202 übertragen. Die Erzeugungsschaltung 10 für das Anforderungssignal überträgt Anforderungssignale WT und ST in Abhängigkeit der Erfassungssignale CV und PV.

Wenn die Leistungsversorgungsspannung auf einen Pegel redu­ ziert ist, der niedriger ist als die erste Referenzspannung, wird das Anforderungssignal WT übertragen, um den Übergang von dem Normalmodus in den Wartemodus anzuweisen. Wenn die Leistungsversorgungsspannung weiter auf einen Pegel reduziert wird, der nicht höher als die zweite Referenzspannung ist, wird das Anforderungssignal ST übertragen, um den Übergang von dem Wartemodus in den Stopmodus anzuweisen. Wenn die Lei­ stungsversorgungsspannung bis zu einem Pegel ansteigt, der höher ist als die zweite Referenzspannung, wird das Anforde­ rungssignal ST übertragen, um die Freigabe des Stopmodus zu fordern und dadurch den Übergang von dem Stopmodus in den Wartemodus anzuweisen.

Wenn die Leistungsversorgungsspannung angehoben wird, kann eine dritte Referenzspannung, die von der zweiten Referenz­ spannung verschieden ist, als ein Vergleichsgegenstand ver­ wendet werden und dadurch kann das Anforderungssignal ST zum Anweisen des Überganges von dem Stopmodus in den Wartemodus übertragen werden. Das heißt, daß dieselben Referenzspannun­ gen nicht als Vergleichsgegenstand der Leistungsversorgungs­ spannung zwischen einem Übergang und dem umgekehrten Übergang erforderlich sind.

Das Anforderungssignal WT wird wie auch das Steuereingangs­ signal 51 der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 durch eine Signalleitung 101 und die Signalleitung 62 zugeführt. Ande­ rerseits wird das Anforderungssignal ST wie auch das Steuer­ eingangssignal EI der Steuersignalerzeugungsschaltung 4 durch eine Signalleitung 102 und die Signalleitung 61 zugeführt. Der Betriebsablauf der Steuersignalerzeugungsschaltung 4, der in Abhängigkeit des Steuereingangssignals EI und das Steuer­ eingangssignal SI zugeführt wird, und der Übergang des Takt­ modus, der in Übereinstimmung mit dem Betriebsablauf durchge­ führt wird, sind denjenigen in der Vorrichtung 101 ähnlich. Daher wird auf eine Beschreibung verzichtet.

Wie vorstehend beschrieben enthält die Vorrichtung 106 die Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung 200. Daher wird der Übergang des Taktmodus automatisch in Übereinstim­ mung mit dem Pegel der Leistungsversorgungsspannung ausge­ führt. Daher ist es nicht erforderlich, die Leistungsversor­ gungsspannungs-Erfassungsschaltung mit der Vorrichtung 106 als eine externe Einrichtung zu verbinden. Entsprechend kann eine Vorrichtung, welche die Vorrichtung 106 verwendet, ein­ fach gebaut werden.

Claims (8)

1. Ein-Chip-Mikrocomputer, bei dem Schaltungselemente in einem einzelnen Halbleiterchip integriert sind, der als ein Teil der Schaltungselemente folgendes enthält:

• - eine Hauptschaltung und eine Referenztaktsteuerschaltung (120) zur Zufuhr eines Taktsignals (MC, PC) zu der Hauptschaltung, wobei
• - die Hauptschaltung mindestens eine CPU (5), einen Spei­ cher (7), auf den von der CPU zugegriffen wird, und eine ICU (6) zur Steuerung eines Unterbrechungsprozesses ent­ hält, der von der CPU in Abhängigkeit von einem zuge­ führten Unterbrechungsanforderungssignal durchgeführt wird, und wobei
• - der Mikrocomputer ferner als Teil der Schaltungselemente folgendes enthält:
• - einen externen Anschluß (13, 13A, 13B), um an die ICU ein externes Anforderungssignal (ER, ERA, ERB) wei­ terzuleiten, das von außen als das Unterbrechungsanfor­ derungssignal zugeführt wird, wobei die Referenztaktsteuerschaltung den Übergang zwischen zwei Modi in Abhängigkeit von zugeführten Steuereingangssignalen (EI, SI, MI, PI, SS) vollführt, wobei die zwei Modi
• - ein Normalmodus, in welchem das Taktsignal allen Schal­ tungen, die in der Hauptschaltung enthalten sind, zuge­ führt wird, die synchron mit dem Taktsignal betrieben werden, und
• - ein Modus mit geringem Leistungsverbrauch sind, in dem die Zufuhr des Taktsignals zu mindestens einem Teil der Schaltungen einschließlich der CPU in der Hauptschaltung unterbrochen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Signalleitung (61-65) zum Übertragen eines Signals vorgesehen ist, das von der ICU in Abhängigkeit von dem externen Anforderungssignal ausgegeben wird, an die Referenztaktsteuerschaltung als das Steuereingangs­ signal ohne Weiterleitung des Signals durch die CPU, so daß ein Übergang vom Normalmodus in den Modus mit gerin­ gem Leistungsverbrauch ohne Eingreifen der CPU erfolgt.

2. Mikrocomputer nach Anspruch 1, der ferner als Teil der Schaltungselemente einen weiteren externen Anschluß (14, 14A, 14B) zur Weiterleitung eines externen Eingangssignals, das von außen als das Steuereingangssignal zugeführt wird, zu der Signalleitung (61, 62) enthält.

3. Mikrocomputer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Hauptschaltung ferner eine Peripherieschaltung (9) enthält, die ein internes Anforderungssignal (IR) er­ zeugt und an die ICU als das Unterbrechungsanforderungs­ signal überträgt, und
• - die ICU ferner auf das interne Anforderungssignal an­ spricht, so daß sie das Steuereingangssignal überträgt.

4. Mikrocomputer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschaltung ferner eine Peripherieschaltung (9) zum Erzeugen eines internen Anforderungssignals (IR) als das Steuereingangssignal enthält, um dieses zu der Signalleitung (61, 62) zu übertragen.

5. Mikrocomputer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Modus mit geringem Leistungsverbrauch einen Wartemodus enthält, in welchem nur die Peripherieschaltung mit dem Taktsignal (PC) versorgt ist, und einen Stopmodus, in dem die Zufuhr des Taktsignals zu jeder Schaltung, die in der Hauptschaltung enthalten ist, unterbrochen ist, und
• - die Referenztaktsteuerschaltung ferner einen Übergang zwischen dem Wartemodus und dem Stopmodus in Abhängigkeit von dem Steuereingangssignal durchführt.

6. Mikrocomputer nach Anspruch 5, der ferner eine Leistungsversorgungsspannungs-Erfas­ sungsschaltung (200) als ein Teil der Schaltungselemente ent­ hält, wobei

• - die Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung die Quellenspannung, die dem Mikrocomputer zugeführt wird, überwacht, so daß sie, um den Übergang in den War­ temodus anzuweisen, wenn die Quellenspannung auf einen Pegel abnimmt, der niedriger ist als eine vorbestimmte erste Referenzspannung, ein Signal (WT) und, um den Übergang in den Stopmodus anzuweisen, wenn die Quellen­ spannung auf einen Pegel abnimmt, der niedriger ist als eine vorbestimmte zweite Referenzspannung, ein Signal (ST) zu der Signalleitung (61, 62) als das Steuerein­ gangssignal überträgt.

7. Mikrocomputer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenztaktsteuerschaltung folgendes enthält:

• - einen Schwingkreis (2) zur Erzeugung eines Quellentakt­ signals;
• - eine erste Steuerschaltung (3A) zum Zuführen des Quel­ lentaktsignals als das Taktsignal zu jeder Schaltung, die das Taktsignal benötigt und die in der Hauptschal­ tung enthalten ist, mit Ausnahme der Peripherieschal­ tung;
• - eine zweite Steuerschaltung (3B) zum Zuführen des Quel­ lentaktsignals zu der Peripherieschaltung als das Takt­ signal; und
• - eine Steuersignalerzeugungsschaltung (4), die ein Steu­ ersignal zu der ersten und der zweiten Steuerschaltung in Abhängigkeit von dem Steuereingangssignal zuführt, um so eine Steuerung der ersten und der zweiten Steuer­ schaltung auszuführen, und
• - die Steuersignalerzeugungsschaltung (4) die Steuerung so durchführt, daß sowohl die erste als auch die zweite Steuerschaltung die Versorgung mit dem Taktsignal unter­ brechen, wenn das Steuereingangssignal den Übergang in den Stopmodus anweist,
• - die erste Steuerschaltung die Versorgung mit dem Taktsi­ gnal unterbricht und die zweite Steuerschaltung das Taktsignal weiter zuführt, wenn das Steuereingangssignal den Übergang in den Wartemodus anweist, und
• - sowohl die erste als auch die zweite Steuerschaltung die Taktsignale zuführen, wenn das Steuereingangssignal den Übergang in den Normalmodus anweist.

8. Mikrocomputer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenztaktsteuerschaltung folgendes enthält:

• - einen Schwingkreis (2) zur Erzeugung eines Quellentakt­ signals;
• - eine erste Steuerschaltung (3A) zum Zuführen des Quel­ lentaktsignals als Taktsignal zu jeder Schaltung, die das Taktsignal benötigt und in der Hauptschaltung ent­ halten ist, mit Ausnahme der Peripherieschaltung;
• - eine zweite Steuerschaltung (3B) zum Zuführen des Quel­ lentaktsignals zu der Peripherieschaltung als das Takt­ signal; und
• - eine Steuersignalerzeugungsschaltung (4), die ein Steu­ ersignal dem Schwingkreis und der ersten Steuerschaltung in Abhängigkeit von dem Steuereingangssignal zufuhrt, um so eine Steuerung des Schwingkreises und der ersten Steuerschaltung auszuführen, und
• - die Steuersignalerzeugungsschaltung die Steuerung so durchführt, daß der Schwingkreis die Erzeugung des Quel­ lentaktsignals unterbricht, wenn das Steuereingangs­ signal den Übergang in den Stopmodus anweist,
• - der Schwingkreis das Quellentaktsignal erzeugt und die erste Steuerschaltung die Versorgung mit dem Taktsignal unterbricht, wenn das Steuereingangssignal den Übergang in den Wartemodus anweist, und

der Schwingkreis das Quellentaktsignal erzeugt und die erste Steuerschaltung das Taktsignal zuführt, wenn das Steuerein­ gangssignal den Übergang in den Normalmodus anweist.