JP2000207203A - マイクロコントロ―ラ - Google Patents
マイクロコントロ―ラInfo
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Abstract
特性を持った外部メモリにアクセスする。 【解決手段】 メモリタイププログラムブロック22は
マイクロコードROM12からのシーケンスフィールド
信号SEQUENCE FIELDに応答して内部レジスタに記憶され
た値をオフセット値ADD VALUEで出力する。マイクロコ
ードプログラムカウンタ20はオフセット値ADD VALUE
を受けてプログラムカウンタ値をオフセット値ADD VALU
Eだけ増加させ、この増加されたプログラムカウンタ値
に該当する次のマイクロコードアドレスを出力する。マ
イクロコードROM12は外部メモリをアクセスするの
に使われるマイクロコードを記憶している。メモリタイ
ププログラムブロック22はALEプログラムレジスタ
イネーブル信号とWAITプログラムレジスタイネーブ
ル信号に応答して使用者がプログラムした外部メモリの
特性値を記憶する。
Description
ーラに関し、特に、マイクロコード(microcode)を利
用して動作特性が異なる外部メモリをアクセスするマイ
クロコントローラに関するものである。
beded application)はハードウェアを制御するのに使
用されている。組み込みアプリケーションは制御するハ
ードウェアが決まれば上記ハードウェアを制御する制御
方式が決定され、決定された制御方式はプログラムで具
現される。
ドウェアによって異なり、また、プログラムの大きさも
種々である。大部分のマイクロコントローラ(以下、M
CU(micro controller unit)という)は、内部にコ
ードを記憶するためのコードメモリとデータを記憶する
ためのデータメモリのような内部メモリを有する。
ntroller)としてMCUを使用し、大きさが非常に大き
い組み込みアプリケーションを実行する場合に、内部メ
モリだけでは実行できないときには、外部メモリを使用
して上記アプリケーションを実行する。
読み出し/書き込み動作を制御するためのメモリ管理ユ
ニット(以下、MMU(memory management unit)とい
う)を有し、外部メモリをアクセスできる命令語(inst
ruction)を提供する。
リをアクセスできる柔軟性(flexibility)がなければ
ならない。この特性のうち重要なものがアクセス時間
(access time)である。
メモリにアクセスする従来のMCUを示すブロック図で
ある。MCUには、データパス10と、マイクロコード
ROM12と、MMU14と、バスユニット16が含ま
れている。外部メモリにアクセスするとき、MMU14
は外部メモリ要求信号(REQUEST)をバスユニット16
に出力し、バスユニット16は外部メモリ要求信号に応
答してメモリアクセスバスサイクルを発生させ、外部メ
モリ18にアクセスする。
ニット16はMMUに外部メモリからアクセスしたデー
タが用意されたことを知らせるレディ信号(READY)を
出力し、上記アクセスしたデータをデータパス10に出
力する。
よびバスユニット16により、外部メモリ18をアクセ
スするようにしたので、外部メモリアクセス動作がMC
Uの内部動作と分離されることによって高い柔軟性があ
るものの、MMU、バスユニット等の多くのハードウェ
アを必要とし、内部制御のために使われるマイクロコー
ドも多くのコードを必要とするため、全般的に回路の大
きさが大きくなるという問題があった。
み出し/書き込みサイクルを示す。図2および図3を説
明する。メモリサイクルにより種々の外部メモリのアク
セス時間を支援しようとすれば、アドレスラッチイネー
ブル信号ALEと、読み出しイネーブル信号RD#と、
書き込みイネーブル信号WR#が外部メモリの仕様(sp
ecification)によって拡張されなければならない。こ
こで、Port0はアドレス/データ共用バスであり、
Port1はアドレスバスである。
外部メモリをアクセスする従来のMCU動作を詳細に説
明する。ここで、外部メモリをアクセスする命令語をM
OVXとし、この命令語がマイクロコードによって動作
する。
ムカウンタ値を順次に増加させるマイクロコードプログ
ラムカウンタ20は、MMU14にアクティブ信号AC
TIVEを出力して、プログラムカウンタをこれ以上増
加させない。そして、MMU14とバスユニット16の
間のハンドシェーク動作により外部メモリアクセス動作
が全部終われば、MMU14はマイクロコードプログラ
ムカウンタ20に再開始信号RESUMEを送る。
再開始信号RESUMEに応答してプログラムカウント
動作をまた開始し、次のマイクロコードのアドレスをマ
イクロコードROM12に順次に出力する。
はMMU14とバスユニット16を介してメモリアクセ
ス動作を分散処理したので、MCUの全体的な運用が簡
単であるが、組み込みコントローラで使われるMCUで
は、このようなハードウェアがむしろ複雑になって、チ
ップの安定性(stability)が損なわれることになる。
決し、MMUおよびバスユニットなどのようなハードウ
ェアを別途使用せず、マイクロコードだけを利用して、
種々のメモリ特性を持った外部メモリにアクセスするこ
とができるマイクロコントローラを提供することにあ
る。
メモリのアクセス特性によって前記外部メモリにアクセ
スするマイクロコントローラにおいて、マイクロコード
記憶手段と、前記外部メモリのアクセス特性によって使
用者によりプログラムされたアドレスラッチイネーブル
信号およびウェイト信号のサイクル拡張データを記憶
し、前記マイクロコード記憶手段から出力されるマイク
ロコードのシーケンスフィールドに応答して前記記憶さ
れたサイクル拡張データをマイクロコードプログラムカ
ウント手段のオフセット値で出力するためのメモリタイ
ププログラム手段と、前記メモリタイププログラム手段
からのオフセット値に応答してプログラムカウンタ値を
増加させ次のマイクロコードのアドレスを出力するマイ
クロコードプログラムカウント手段とを備えたことを特
徴とする。
ム手段は、第1イネーブル信号に応答して使用者により
プログラムされた前記アドレスラッチイネーブル信号の
サイクル拡張データを記憶するための第1記憶手段と、
第2イネーブル信号に応答して使用者によりプログラム
された前記ウェイト信号のサイクル拡張データを記憶す
るための第2記憶手段と、前記マイクロコード記憶手段
から出力されるマイクロコードの前記シーケンスフィー
ルドに応答して、前記第1および第2記憶手段にそれぞ
れ記憶された前記アドレスラッチイネーブル信号および
前記ウェイト信号のサイクル拡張データを、前記マイク
ロコードプログラムカウント手段のオフセット値で選択
して出力する選択手段とを備えることができる。
段は、前記アドレスラッチイネーブル信号をイネーブル
にさせるための第1コードと、前記アドレスラッチイネ
ーブル信号のイネーブル状態を多数のサイクルの間に維
持するための多数のコードとを備えることができ、前記
メモリタイププログラム手段から出力される前記アドレ
スラッチイネーブル信号のサイクル拡張データを前記オ
フセット値として、前記アドレスラッチイネーブル信号
のイネーブル状態を前記アドレスラッチイネーブル信号
のサイクル拡張データだけ維持するためのいずれか1つ
のコードに該当するアドレスを出力することができる。
段は、前記外部メモリにデータを読み出したり書き込ん
だりするための読み出しイネーブル信号または書き込み
イネーブル信号をイネーブルさせるための第1コード
と、前記読み出しイネーブル信号または前記書き込みイ
ネーブル信号のイネーブル状態を多数のサイクルの間に
維持するための多数のコードとを備えることができ、前
記マイクロコードプログラムカウント手段は、前記メモ
リタイププログラム手段から出力される前記ウェイト信
号のサイクル拡張データを前記オフセット値として前記
マイクロコードのアドレスを出力するが、前記多数のコ
ードのうち前記ウェイト信号のイネーブル状態を前記ウ
ェイト信号のサイクル拡張データだけ維持するためのい
ずれか1つのコードに該当するアドレスを出力すること
ができる。
段は、前記アドレスラッチイネーブル信号をイネーブル
させるための第1コードと、前記アドレスラッチイネー
ブル信号のイネーブル状態を多数のサイクルの間に維持
するための多数の第2コードと、前記アドレスラッチイ
ネーブル信号をディスエーブルにさせ、前記外部メモリ
にデータを読み出したり書き込んだりするための読み出
しイネーブル信号または書き込みイネーブル信号をイネ
ーブルさせるための第3コードと、前記読み出しイネー
ブル信号または前記書き込みイネーブル信号のイネーブ
ル状態を多数のサイクルの間に維持するための多数の第
4コードとを求めることができ、前記マイクロコードプ
ログラムカウント手段は、前記メモリタイププログラム
手段から出力される前記アドレスラッチイネーブル信号
のイネーブル状態を前記アドレスラッチイネーブル信号
のサイクルデータ程度維持するためのいずれか1つのコ
ードに該当するアドレスを出力し、前記メモリタイププ
ログラム手段から出力される前記ウェイト信号のサイク
ル拡張データを前記オフセット値として前記マイクロコ
ードのアドレスを出力し、前記第4コードのうち前記読
み出しイネーブル信号または前記書き込みイネーブル信
号のイネーブル状態を前記ウェイト信号のサイクル拡張
データ程度維持するためのいずれか1つのコードに該当
するアドレスを出力することができる。
面を参照して詳細に説明する。
ンスフィールドと、アドレスラッチイネーブルフィール
ドと、読み出しイネーブルフィールドと、書き込みイネ
ーブルフィールドとを含んでいる。
ロコントローラを示す。図5を説明する。メモリタイプ
プログラムブロック22はマイクロコードROM12か
らのシーケンスフィールド信号SEQUENCE FIELDに応答し
て内部レジスタに記憶された値をオフセット値ADD VALU
Eで出力する。
オフセット値ADD VALUEを受けてプログラムカウンタ値
をオフセット値ADD VALUEだけ増加させ、この増加され
たプログラムカウンタ値に該当する次のマイクロコード
アドレスを出力する。
アクセスするのに使われるマイクロコードを記憶してい
る。メモリタイププログラムブロック22はALEプロ
グラムレジスタイネーブル信号とWAITプログラムレ
ジスタイネーブル信号に応答して使用者がプログラムし
た外部メモリの特性値を記憶する。
信号SEQUENCE FIELDに応答してオフセット値ADD VALUE
で出力する。ここで、オフセット値ADD VALUEは次のマ
イクロプログラムカウンタ値を計算するのに使われる。
正常動作時、マイクロプログラムカウンタ20はプログ
ラムカウンタを1ずつ増加させる。
れば、マイクロプログラムカウンタ20はオフセット値
ADD VALUEを加算して次のマイクロプログラムカウンタ
値を計算し、得られた値に該当するアドレスをマイクロ
コードROM21に出力する。
らのアドレスによってアドレスラッチイネーブル信号A
LEと、読み出しイネーブル信号RD#と、書き込みイ
ネーブル信号WR#が拡張される。
ブロック22は、ALEプログラムレジスタイネーブル
信号に応答してデータバスAを介してALEサイクルの
拡張に該当する値を記憶しているALEプログラムレジ
スタ26と、WAITプログラムレジスタイネーブル信
号に応答してデータバスAを介してWAITサイクル拡
張に該当する値を記憶しているWAITプログラムレジ
スタ28と、シーケンスフィールド信号に応答してAL
Eプログラムレジスタ26と、WAITプログラムレジ
スタ28および「0」をオフセット値ADD VALUEで選択
出力するマルチプレクサ24で構成されている。ここ
で、WAITプログラムレジスタに記憶された値は、読
み出しイネーブル信号RD#と、書き込みイネーブル信
号WR#を拡張するのに共通に使われる。
部メモリアクセス動作を詳細に説明する。ここで、外部
メモリアクセス命令語はMOVXreg、addres
sであり、外部メモリのアドレスに該当するデータを内
部レジスタに書き込むための命令語である。そして、A
LEサイクルは1サイクルだけ拡張でき、WAITサイ
クルは3サイクルまで拡張することができるものと仮定
する。
機能を実行するマイクロコードを次の順に記憶してい
る。外部メモリのデータに該当するアドレスを外部メモ
リアドレスバスにロードし、アドレスラッチイネーブル
信号ALEおよび読み出しイネーブル信号RD#を1と
し(S31)、アドレスラッチイネーブル信号ALEを
0とし(S32)、アドレスラッチイネーブル信号AL
Eを0とし(S34)、アドレスラッチイネーブル信号
ALEを1とし、読み出しイネーブル信号RD#を0と
し(S35)、読み出しイネーブル信号RD#を0とし
(S37)、読み出しイネーブル信号RD#を0とし
(S38)、読み出しイネーブル信号RD#を0とし
(S39)、読み出しイネーブル信号RD#を1とする
(S40)。
OVXの実行時、S31にて実行するマイクロコードが
オペレートされ、外部メモリアドレスが外部アドレスバ
スにロードされ、同時に、アドレスラッチイネーブル信
号ALEおよび読み出しイネーブル信号RD#がディス
エーブルにされる。
を実行する次のマイクロコードがオペレートされて、ア
ドレスラッチイネーブル信号ALEがイネーブルにされ
る。
記憶された値がシーケンスフィールド信号SEQUENCE FIE
LDに応答してオフセット値ADD VALUEで出力される。こ
の時、ALEプログラムレジスタ26の値が0ならば、
オフセット値ADD VALUEが0であるので、S34および
S35を実行するマイクロコードが順次にオペレートさ
れ、アドレスラッチイネーブル信号ALEが1サイクル
だけ拡張された後、読み出し信号RD#がイネーブルに
される。
1ならば、オフセット値ADD VALUEが1となり、プログ
ラムカウンタはオフセット値ADD VALUEを加算し、S3
4をスキップして、S35を実行するマイクロコードが
オペレートされ、アドレスラッチイネーブル信号ALE
はディスエーブルにされた後、読み出しイネーブル信号
RD#がイネーブルにされる。その結果、読み出しイネ
ーブル信号RD#は拡張されない。
記憶されている値をシーケンスフィールド信号SEQUENCE
FIELDに応答してオフセット値ADD VALUEで出力する。
この時、WAITプログラムレジスタ28の値が0なら
ば、オフセット値ADD VALUEが0となり、S37〜S4
0を実行するマイクロコードが順次にオペレートされ、
読み出しイネーブル信号RD#が3サイクルの間に0と
なった後、ディスエーブルにされる。その結果、読み出
しイネーブル信号RD#が3サイクルだけ拡張される。
が1ならば、オフセット値ADD VALUEが1となり、プロ
グラムカウンタはオフセット値ADD VALUEを加算して値
を出力し、S37をスキップし、S38〜S40を実行
するマイクロコードが順次にオペレートされ、読み出し
イネーブル信号RD#が2サイクルの間に0となった
後、ディスエーブルにされる。その結果、読み出しイネ
ーブル信号RD#が2サイクルだけ拡張される。
が2ならば、オフセット値ADD VALUEが2となり、プロ
グラムカウンタはオフセット値ADD VALUEを加算した値
を出力し、S37およびS38を実行するマイクロコー
ドをスキップし、S39およびS40を実行するマイク
ロコードが順次にオペレートされ、読み出しイネーブル
信号RD#が1サイクルの間に0となった後、ディスエ
ーブルにされる。その結果、読み出しイネーブル信号R
D#が1サイクルだけ拡張される。
が3ならば、オフセット値ADD VALUEが3となり、プロ
グラムカウンタはオフセット値ADD VALUEを加算した値
を出力し、S37〜S39をスキップし、S40を実行
するマイクロコードがオペレートされ、読み出しイネー
ブル信号RD#は拡張されない。ここで、ALEプログ
ラムレジスタ26の値が1であるとき、アドレスラッチ
イネーブル信号ALEが拡張されないので、ALEプロ
グラムレジスタ26の基本値は1でなければならない。
の値が3であるとき、読み出しイネーブル信号RD#は
拡張されないので、WAITプログラムレジスタの基本
値は3でなければならない。
びWAITプログラムレジスタ28にプログラムされた
値が、拡張される値と一致しないので、もしALEプロ
グラムレジスタ26およびWAITプログラムレジスタ
28の出力端子にインバータを設ければ、プログラムさ
れた値と拡張される値が一致するため、メモリサイクル
拡張に関するプログラム時に便利である。
いて説明したが、当然、書き込みイネーブル信号も同様
に拡張することができる。
に説明したが、本発明は本実施の形態の説明により限定
されるものではない。
識を有する者にとって、本発明の技術思想の範囲内にお
いて種々の態様が可能であることは当然のことである。
上記のように構成したので、MCU内部の限定されたメ
モリの大きさによって外部メモリを使用して大きいアプ
リケーションを実行するとき、種々の外部メモリの支援
のためにハードウェアを別途使用しないで、マイクロコ
ードのみで制御し、他のハードウェアの負担を減らすこ
とによって構造を簡単にし、MCU全体の大きさを減ら
すことができるという効果がある。
クルを示すタイミング図である。
クルを図示したタイミング図である。
る場合のMCUの動作を示すブロック図である。
る。
を示すブロック図である。
ローチャート(その1)である。
ローチャート(その2)である。
グ図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 外部メモリのアクセス特性によって前記
外部メモリにアクセスするマイクロコントローラにおい
て、 マイクロコード記憶手段と、 前記外部メモリのアクセス特性によって使用者によりプ
ログラムされたアドレスラッチイネーブル信号およびウ
ェイト信号のサイクル拡張データを記憶し、前記マイク
ロコード記憶手段から出力されるマイクロコードのシー
ケンスフィールドに応答して前記記憶されたサイクル拡
張データをマイクロコードプログラムカウント手段のオ
フセット値で出力するためのメモリタイププログラム手
段と、 前記メモリタイププログラム手段からのオフセット値に
応答してプログラムカウンタ値を増加させ次のマイクロ
コードのアドレスを出力するマイクロコードプログラム
カウント手段とを備えたことを特徴とするマイクロコン
トローラ。 - 【請求項2】 請求項1において、前記メモリタイププ
ログラム手段は、 第1イネーブル信号に応答して使用者によりプログラム
された前記アドレスラッチイネーブル信号のサイクル拡
張データを記憶するための第1記憶手段と、 第2イネーブル信号に応答して使用者によりプログラム
された前記ウェイト信号のサイクル拡張データを記憶す
るための第2記憶手段と、 前記マイクロコード記憶手段から出力されるマイクロコ
ードの前記シーケンスフィールドに応答して、前記第1
および第2記憶手段にそれぞれ記憶された前記アドレス
ラッチイネーブル信号および前記ウェイト信号のサイク
ル拡張データを、前記マイクロコードプログラムカウン
ト手段のオフセット値で選択して出力する選択手段とを
備えたことを特徴とするマイクロコントローラ。 - 【請求項3】 請求項2において、前記マイクロコード
記憶手段は、 前記アドレスラッチイネーブル信号をイネーブルにさせ
るための第1コードと、 前記アドレスラッチイネーブル信号のイネーブル状態を
多数のサイクルの間に維持するための多数のコードとを
備え、 前記メモリタイププログラム手段から出力される前記ア
ドレスラッチイネーブル信号のサイクル拡張データを前
記オフセット値として、前記アドレスラッチイネーブル
信号のイネーブル状態を前記アドレスラッチイネーブル
信号のサイクル拡張データだけ維持するためのいずれか
1つのコードに該当するアドレスを出力することを特徴
とするマイクロコントローラ。 - 【請求項4】 請求項2において、前記マイクロコード
記憶手段は、 前記外部メモリにデータを読み出したり書き込んだりす
るための読み出しイネーブル信号または書き込みイネー
ブル信号をイネーブルさせるための第1コードと、 前記読み出しイネーブル信号または前記書き込みイネー
ブル信号のイネーブル状態を多数のサイクルの間に維持
するための多数のコードとを備え、 前記マイクロコードプログラムカウント手段は、 前記メモリタイププログラム手段から出力される前記ウ
ェイト信号のサイクル拡張データを前記オフセット値と
して前記マイクロコードのアドレスを出力するが、前記
多数のコードのうち前記ウェイト信号のイネーブル状態
を前記ウェイト信号のサイクル拡張データだけ維持する
ためのいずれか1つのコードに該当するアドレスを出力
することを特徴とするマイクロコントローラ。 - 【請求項5】 請求項2において、前記マイクロコード
記憶手段は、 前記アドレスラッチイネーブル信号をイネーブルさせる
ための第1コードと、 前記アドレスラッチイネーブル信号のイネーブル状態を
多数のサイクルの間に維持するための多数の第2コード
と、 前記アドレスラッチイネーブル信号をディスエーブルに
させ、前記外部メモリにデータを読み出したり書き込ん
だりするための読み出しイネーブル信号または書き込み
イネーブル信号をイネーブルさせるための第3コード
と、 前記読み出しイネーブル信号または前記書き込みイネー
ブル信号のイネーブル状態を多数のサイクルの間に維持
するための多数の第4コードとを求め、 前記マイクロコードプログラムカウント手段は、 前記メモリタイププログラム手段から出力される前記ア
ドレスラッチイネーブル信号のイネーブル状態を前記ア
ドレスラッチイネーブル信号のサイクルデータ程度維持
するためのいずれか1つのコードに該当するアドレスを
出力し、 前記メモリタイププログラム手段から出力される前記ウ
ェイト信号のサイクル拡張データを前記オフセット値と
して前記マイクロコードのアドレスを出力し、前記第4
コードのうち前記読み出しイネーブル信号または前記書
き込みイネーブル信号のイネーブル状態を前記ウェイト
信号のサイクル拡張データ程度維持するためのいずれか
1つのコードに該当するアドレスを出力することを特徴
とするマイクロコントローラ。
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