JPH03229955A - マイクロコンピュータ制御装置 - Google Patents

マイクロコンピュータ制御装置

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JPH03229955A
JPH03229955A JP2020416A JP2041690A JPH03229955A JP H03229955 A JPH03229955 A JP H03229955A JP 2020416 A JP2020416 A JP 2020416A JP 2041690 A JP2041690 A JP 2041690A JP H03229955 A JPH03229955 A JP H03229955A
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microcomputer
control device
chip
memory
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Shoji Sasaki
昭二 佐々木
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、要求される制御機能をシングルチップマイク
ロコンピュータによるプログラム処理で得るようにした
マイクロコンピュータ制御装置に係り、特に自動車のエ
ンジン制御に好適なマイクロコンピュータ制御装置に関
する。
〔従来の技術〕
コンピュータを用いた装置では、当然のこととしてプロ
グラムの記述を要とする。
そこで、自動車用など、従来のシングルチップマイクロ
コンピュータを用いた制御装置では、その製造過程でプ
ログラムが書込まれてしまうマスクＲＯＭ（リード・オ
ンリ・メモリ）を内蔵したＣＰＵ（セントラル・プロセ
ッシング・ユニット）を使用するのが一般的であるが、
この方法では、多品種少量生産を要する場合に開発コス
トの点で不利になるだけでなく、プログラムの変更に要
する開発時間の増大や歩留まりの低下などの点でも大幅
に不利になる上、プログラムの変更に柔軟な対応が困難
であるなどの問題があるため、従来は、エンジン制御装
置など、このような要求□が高い場合には、プログラム
の書換えが容易なＰ−ＲＯＭ（プログラマブル・ＲＯＭ
）をプログラムデータ格納用に備えたＣＰＵが使用され
るようになっているが、このとき、Ｐ−ＲＯＭをＣＰＵ
とは別体に設けたマルチチップ方式のマイクロコンピュ
ータを用いた制御装置と、Ｐ−ＲＯＭをＣＰＵに内蔵さ
せたシングルチップ方式のマイクロコンピュータを用い
た制御装置の双方が選択的に使用されていた。
そして、これらのうち、シングルチップ方式のマイクロ
コンピュータに対するプログラムデータの書込みについ
ては、それが回路基板に装着される前に所定の専用治具
を用いて、Ｐ−ＲＯＭに電気的にアクセスし、書込むよ
うにしていた。
なお、この種の装置として関連するものには、例えば 特開昭５６−７２９５号公報 特開昭６１−２６４５９４号公報 特開昭６３−１８８８９４号公報 などを挙げることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、Ｐ−ＲＯＭへのデータの書込みについ
て開示しているだけであり、従って、マルチチップ方式
のマイクロコンピュータにおけるＰ−ＲＯＭへのデータ
の書込みについては一応開示しているものの、Ｐ−ＲＯ
Ｍを内蔵したシングルチップ方式のＣＰＵからなるマイ
クロコンピュータを対象とし、そのＰ−ＲＯＭへのプロ
グラムデータの書込みについては特に配慮がされていな
かった。
しかして、近年、“’Ｈ８”（日立製）などの商品名で
知られている、Ｐ　Ｌ　ＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｌｅａ
ｄｅｄＣｈｉｐ　Ｃａｒｒｉｅｒ）パッケージ方式のシ
ングルチップＣＰＵが市場に現われているが、このよう
なマイクロコンピュータを使用した場合には、その狭い
リードピッチのため、専用治具を用いたプログラムデー
タの書込みに際して、この治具の着脱に伴うリードの変
形（曲り）を生じ易く、リード間ショートや半田付は不
良多発の問題があった。
また、このような素子は、その回路装置としての製造過
程に含まれる半田付けに際して、周囲温度が２５０℃前
後にも達するペーパーリフロー工程にさらされるが、こ
のときＰＬＣＣパッケージの素子では、そのパッケージ
材に水分が含まれていると、それが膨張して最悪の場合
、パッケージ割れを生じる虞れがある。そこで、このよ
うなＰＬＣＣパッケージの素子を使用する場合には、湿
度管理を厳しくし、このためペーパーリフロー工程のな
るべく直前まで乾燥剤を同封した密閉容器（袋）に保管
するのが通例であるが、このとき、従来技術では、素子
を密閉容器から取だした後、上記し八Ｐ−ＲＯＭへのプ
ログラムデータの書込みに必要な時間が余分に必要にな
り、それだけ吸湿の可能性が増し、信頼性の低下をもた
らすという問題があった。
更に、このような回路装置では、回路基板に素子を半田
付けしたあとでは、その交換はほとんど不可能である。
つまり、このような場合、交換したあとでの半田付けは
手作業になるが、このとき、ＰＬＣＣパッケージの素子
では、半田ブリッジや、俗に言う′いも半田”の発生が
ほとんど不可避であり、従って、素子の半田付けの後で
半田付は不良や、素子の誤組付けが見つかった場合には
、その回路基板全体を破棄せざるを得ず、この場合のコ
ストは素子単体の場合の数十倍にも達する。−方、例え
ば自動車エンジン制御装置などの多品種少量生産を要す
る場合には、シングルチップＣＰＵ内のＰ−ＲＯＭに書
込むべきプログラムデータの種類は数１０種にもなり、
このため、素子誤組付は発生の確率が高くなり、従って
、従来技術では、不良回路基板廃棄に伴うコスト上昇の
問題が合った。
本発明の目的は、ＰＬＣＣパッケージのシングルチップ
マイクロコンピュータを用いた場合でも、パッケージ割
れや半田付は不良、それに素子誤組付けの虞れが無く、
ローコストで信頼性の高いマイクロコンピュータ制御装
置を容易に提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、Ｐ−ＲＯＭを内蔵したシン
グルチップＣＰＵを用いた制御装置において、シングル
チップＣＰＵを回路基板へ組付実装した後で上記Ｐ−Ｒ
ＯＭに対するデータの書込みを可能にするデータ書込手
段を設けたものである。
〔作用〕
ｃｐｕ素子を回路基板に実装した後で、内蔵されている
Ｐ−ＲＯＭへのプログラムデータの書込みが容易にでき
るので、信頼性の低下や不良発生によるコストアップを
なくすことができる。
〔実施例〕
以下、本発明によるマイクロコンピュータ制御装置につ
いて、図示の実施例より詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例で、図において、１はＰ−Ｒ
ＯＭを内蔵したシングルチップＣＰＵで、ここでは、上
記した日立製作新製の“Ｈ８′と呼ばれているシングル
チップＣＰＵが用いられている。そして、このＣＰＵＩ
は、内蔵されているＰ−ＲＯＭに書込れているプログラ
ムにより通常の制御用のマイクロコンピュータとして動
作するモードである“′シングルチップモード゛に加え
て、内蔵されているＰ−ＲＯＭへのデータの書込みが可
能になる゛書込モード゛と、さらに外部メモリや■／○
なとの拡張を可能にする“拡張モード“とを持ち、これ
らのモードの選択切換を行なう３個の端子ＭＤＩ、ＭＤ
２、ＭＤ３が設けられ、これらは回路基板に導体パター
ンで形成しである端子ランド１ａ、ｌｂ、ｌｃに接続さ
れている。なお、このときの入力条件は、シングルチッ
プモードでは３個の端子ＭＤＩ、ＭＤ２、ＭＤ３の全て
が”Ｈｉｇｈ”　レベル、書込モードでは全て１１　ｔ
ｏｗＩＩ　レベルどなっているので、これらの端子に何
も入力しない状態でシングルチップモードが得られるよ
うに、プルアップ抵抗２〜４が電源Ｖｃｃとの間に接続
されている。
６は書込電圧切換用のトランジスタで、ＣＰＵ１の端子
Ｖｌ）Ｉ）の電圧を通常の動作電圧Ｖｃｃと、Ｐ−ＲＯ
Ｍへのデータ書込時にだけ必要な書込電圧■３とに切換
える働きをする。つまり、このトランジスタ６がオフの
ときには、端子■ｐｐの電圧はプルアップ抵抗５の働き
により電圧Ｖｃｃに保たれ、オンしたときだけ電圧ＶＢ
にされる。なお、上記のＨ８というＣＰＵでは、 ＶＢ＝１２．５Ｖ Ｖｃｃ＝５．ＯＶ に設定されている。そして、このトランジスタ６のオン
・オフ状態は、端子ランド１ｄの入力により制御される
。すなわち、このランド１ｄをオープンに保つと、抵抗
７のためトランジスタ６のベースはエミッタと同電位に
されるのでオフになり、アースに落すと抵抗８を通って
ベース電流が流れるためオンになるのである。
９は３ステートバツフアで、ＣＰＵＩの複数の端子ＤＩ
（ディジタル信号入力）が接続されている端子ランド１
ｅとディジタル信号入力線１１の間に挿入され、必要な
ときに端子ランド１ｅをディジタル信号入力線１ｉから
電気的に隔離する働きをする。
１２もバッファで、これはＣＰＵＩの複数の端子Ｄ○（
ディジタル信号出力）が接続されている端子ランド１ｆ
とディジタル信号出力線１ｏとの間に挿入され、端子ラ
ンド１ｆをディジタル信号出力線１０から電気的に隔離
する働きをする。
次に、この実施例の動作について説明する。
まず、このＣＰＵＩが自動車のエンジンなどに取付られ
、その制御を実行しているとき、すなわち、シングルチ
ップモードにあるときには、これらの端子ＤＩ、ＤＯは
それぞれ通常の意味でのデータ入力、データ出力となっ
ているが、書込モードに切換えられたときには、それぞ
れ端子ＤＩはアドレスバスに、そして端子ＤＯはデータ
バスに切換えられる。なお、このためには、端子ランド
１ａ、１ｂ、１ｃの全てをオープンに保っておくだけで
良いことは上記した通りである。
そして、この実施例では、このように、それぞれアドレ
スバスとデータバスに切換えられる端子には、それらに
対応して、上記したようにランド１ｅ、１ｆが回路基板
に形成してあり、各端子はそれらに接続しである。
ここで、ＣＰＵＩが回路基板に実装された状態を第２図
に示す。ここで、２０が回路基板である。
この第２図において、ＣＰＵ１は、そのリードを基板２
０の導体パターンに半田付けすることにより取付けられ
ているが、このとき、各リードが半田付けされるランド
から、そのリードに対応した回路素子との間を結ぶパタ
ーンが存在する。そこで、このパターンの所定のものの
所定の部分に、従来例では存在していないランド１ａ〜
ｌｆを形成しておく。そして、この実施例では、これの
ランド１ａ〜１ｆを、特に第２図（ｂ）から明らかなよ
うに、スルーホールとして基板２０のＣＰＵＩが搭載さ
れている面から反対側の面に伸ばし、この面にも対応し
たランドｌａ’〜１ｆ”が形成しである。
また、第２図（ｂ）において、２１はデータ書込用の電
極ビンで、上記したランドｌａ’〜１ｆ′に対応して、
それぞれに独立して接触し、電気的に接続できるように
なっている。
そこで、まず、ＣＰＵＩの搭載を終えた基板２０を、第
２図（ｂ）に示すように、各ランド１ａ〜１ｆに対応す
るようにして電極ビン２１に接触させ、これらの内で、
第１図のランド１８〜１ｄに接続されている電極ビンだ
けを選択し、それらを接地して”Ｌｏｗ”レベルにする
。そうすると、これにより、上記したように、ＣＰＵＩ
はパ書込モード゛′に遷移し、かつ、端子Ｖｌ）ｐには
書込電圧Ｖｎが印加された状態になる。
そして、この状態で、端子ＤＯに接続されている電極ビ
ンに所定のアドレスデータを、そして端子ＤＩに接続さ
れている電極ビンに所定のプログラムデータをそれぞれ
入力してゆくことにより、ＣＰＵＩ内のＰ−ＲＯＭに必
要なプログラムを書込むことができる。
従って、この実施例によれば、ＣＰＵＩ内のＰ−ＲＯＭ
へのプログラムの書込みを、このＣＰＵ１を回路基板に
実装した後に、治具などを用いることなく行なうことが
できるから、湿度管理が困難になっている時間を最小限
に抑え、且つ、リードを変形させる虞れもなくすことが
でき、充分な信頼性を容易に得ることが出来る。
ここで、バッファ９．１２の働きについて説明する。
まず、バッファ９は、上記したように、３ステートバツ
フアで、その制御端子Ｓを′″Ｌｏｗ”レベルにしたと
きには、その出力が高インピーダンス（オープン）状態
になり、゛旧ｇｌ、＋＋　レベルのときには通常のバッ
ファとして動作する。従って、ランドｌｄをオープンに
し、ＣＰＵＩをシングルチップモードにしたときには、
ディジタル信号入力線１１からのデータを端子ＤＩに、
そのまま入力されると共に、ランド１ｄを接地し、ｃｐ
ｕｉを書込モードにしたときには、ランド１ｅをディジ
タル信号入力線１１からアイソレートし、このランド１
ｅに電極ピン２１から入力されたプログラムデータが、
ディジタル信号人力線１１に存在する抵抗１０やコンデ
ンサ１１の影響で波形がひずんだりしないようにする。
バッファ１２も同様で、その入力が高インピーダンスで
有ることにより、ランド１ｆに電極ピン２１から入力さ
れたアドレスデータが、ディジタル信号出力線１ｏに存
在する抵抗１３やトランジスタ１４の影響を受けないよ
うにする。
従って、この実施例によれば、常に正確なプログラムデ
ータの書込みが保証され、高い信頼性を容易に得ること
が出来る。
第３図は本発明の他の実施例で、図において、３０はシ
ングルチップマイクロコンピュータを構成するＣＰＵ、
３１はＣＰＵ３０に内蔵されているＰ−ＲＯＭ、３２は
書込ブロックで、ＣＰＵ３０に内蔵されたマスクＲＯＭ
である。
ＣＰＵ３０は書込ブロック３２によりシリアル通信機能
（ＳＣＩ）を持ち、このシリアル通信機能により外部か
ら読み込んだデータをＰ−ＲＯＭ３１に入力して所定の
プログラムの書込みが可能になるように構成されている
。なお、この書込ブロック３２は、上記したマスクＲＯ
Ｍの代わりに論理回路で構成してもよい。
ＣＰＵ３０の端子ｖｐｐは、第１図の実施例と同様にプ
ルアップ抵抗５とトランジスタ６のコレクタが接続され
、これによりＰ−ＲＯＭ３１へのデータ書込に必要な電
圧ＶＢが切換えられるようになっているが、このトラン
ジスタ６の制御はＣＰＵ３０自身が行なうようになって
おり、このため、トランジスタ３３と抵抗３４が設けら
れている。従って、ＣＰＵ３０は、書込モードになった
ときＶｌ）ｐ制御信号３０ｄを出力し、これによりトラ
ンジスタ３３をオンさせてトランジスタ６をオンに切換
え、端子Ｖｌ）Ｉ）の電圧をＶｃｃから■□に切換える
のである。
ＣＰＵ３０の入出力線３０ａ、３０ｂ、３０ｃは上記し
たシリアル通信機能によるデータ伝送を行なうためのも
のであり、入力線３０ｅはＣＰＵ３０を書込モードに切
換えるための端子である。
この入力線３０ｅを１１　Ｌｏｔｉｌｌ”レベルにした
とき書込モードに切換わり、“Ｈｉｇｈ”レベルにする
とシングルチップモードに戻るようになっている。なお
、この信号は、第１図の実施例における信号ＭＤＩ、Ｍ
Ｄ２、ＭＤ３で代用しても良い。
次に、この実施例の動作について第４図及び第５図のフ
ローチャートにより説明する。
第４図はＣＰＵ３０にリセットがかかったときの処理を
示したもので、 Ｓｌでは、５ＣＩ（シリアル通信機能）の動作を可能に
するため、このＳＣＩに関連したレジスタの初期設定を
実行する。
Ｓ２では、Ｐ−ＲＯＭ３１へのデータ書込を行なうとき
に使用するＲＡＭの所定のエリアをリセットする。なお
、このＲＡＭの所定のエリアとは、少なくともＰ−ＲＯ
Ｍ３１への書込みを行なう番地を格納するエリアと、そ
の他、フラグなどの格納に必要なエリアを意味する。
Ｓ３では、ユーザが使用するＰ−ＲＯＭ３１内のベクタ
アドレスヘジャンプする。
そして、Ｓ４でＰ−ＲＯＭ書込みのための８０１割込み
を待つのである。
第５図はＳＣＩ割込み処理を示すフローチャートである
。
ＳＣＩ割込み発生によりＳＩＯで受信データの読込み処
理を実行する。
Ｓｌｌでは、書込モードにあるか否かを判断する。これ
はＣＰＵ３０の入力線３０ｅの状態を見ることにより判
定すればよい。
まず、Ｓｌｌでの結果がＮｏ、つまり書込モードではな
いと判定されたときにはＳ１２に進み、まず、ここでＰ
−ＲＯＭ書込み中であることを表わすフラグｐｒｏｇ　
ｆｌａｇをリセットし、ついでＳ１３でＰ−ＲＯＭ３１
内のユーザ用ＳＣＩベクタアドレスヘジャンプする。
しかして、Ｓｌｌでの結果がＹＥＳ、つまり書込モード
になっていると判定されたときには、続いてＳ１４でフ
ラグｐｒｏｇ　ｆｌａｇがセットされているか否かを判
断する。
５１４での判定結果がＮｏ、つまり ｐｒｏｇ　ｆｌａｇ　＝　０ と判定されたら、これは書込モードになって最初のＳＣ
Ｉデータであることを意味するから、このデータはＰ−
ＲＯＭ３１の格納先頭アドレスを持つものと判断できる
。
そこで、まず、Ｓ１５でｐｒｏｇ　ｆｌａｇをセットし
、ついでＳ１６で先頭番地を示す受信データをＲＡＭに
格納して、このときの処理を終了する。
一方、Ｓ１４での判定結果がＹＥＳ、つまりｐｒｏｇ　
ｆｌａｇ　＝　１ と判定されたら、これは書込モードになって既にＰ−Ｒ
ＯＭ３１への書込中であることを意味するから、このと
きには３１７〜Ｓ２２の処理に進む。
まず、Ｓ１７で受信データをＰ−ＲＯＭ３１の格納番地
に書込む処理を実行する。
Ｓ１８では、所定時間が経過したか否かを調べ、結果が
ＮＯの間は５１７に戻る。これは、Ｐ−ＲＯＭへのデー
タの書込みにはかなりの時間を要す１９− るからである。
８１８での結果がＹＥＳになったら８１９に進み、格納
番地のデータの読み込みを行ない、Ｓ２０では、そのデ
ータがＳＩＯで読み込んだデータと同一か否か、つまり
Ｐ−ＲＯＭ３１への書込みが終了したか否かの判定を行
なう。そして終了していないときにはＳ１７に戻る。
Ｓ２０での結果がＹＥＳになったら、つまりデータが一
致して書込みが終了したものと判断されたら、まずＳ２
１で、プログラムデータを供給している外部機器へデー
タの書込み終了信号を送出し、次のデータの送信開始を
要求する。
その後、Ｓ２２で次のデータの入力に備えて、Ｐ−ＲＯ
Ｍ３１の格納番地を＋１、つまりインクリメントして処
理を終了するのである。
従って、この第３図の実施例によれば、シリアル通信機
能によりプログラムデータの書込みができるので、回路
基板に設けるべきランドの数が少なくて済み、基板の大
型化を抑えることが出来る。
〔発明の効果〕
２０ 本発明によれば、Ｐ−ＲＯＭを内蔵させたシングルチッ
プＣＰＵからなるマイクロコンピュータ制御装置におい
て、そのＰ−ＲＯＭへのデータの書込みに際して、リー
ドの変形やＣＰＵ素子の吸湿を最小限に抑えることがで
きるから、信頼性の低下をもたらすことなく、充分にＰ
−ＲＯＭ内蔵シングルチップＣＰＵの利点が活かせ、多
品種少量生産に有効に対応することができる。
また、このような装置では、製造過程で、ＣＰＵ素子を
回路基板に実装後（半田付は後）、基板に組付けた素子
の有無や品種違いなどの確認をボードチエッカ−などと
呼ばれる検査装置で、基板の所定位置へピンを接触させ
通電する方法で行なう場合が多い。このとき、上記のピ
ンの位置は、検査すべき回路基板毎に、すなわち、機種
毎に異なっており、従って、このときに機種の確認がで
きる。
従って、本発明によれば、このような場合、機種の確認
後、その検査装置を利用し、プログラムデータの書込み
を行なうようにすれば、プログラムの誤書込、すなわち
、異なった機種への誤組付けを確実に防止出来、高い信
頼性を保持しながら歩留まりの低下やコストアップを充
分に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるマイクロコンピュータ制御装置の
一実施例を示す回路構成図、第２図は回路基板実装状態
の説明図、第３図は本発明の他の一実施例を示す回路構
成図、第４図及び第５図はそれぞれ動作説明用のフロー
チャートである。 １・・・・・・シングルチップＣＰＵ、２〜５．７．８
．１０．１３・・・・・・抵抗、６．１４・・・・・・
トランジスタ、９・・・・・・３ステートバツフア、１
２・・・・・・バッファ、２０・・・・・・回路基板、
２１・・・・・・電極ピン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、データの書込が可能なメモリを内蔵し、このメモリ
    に書込んだプログラムにしたがって動作するシングルチ
    ップマイクロコンピュータを回路基板に実装してなる制
    御装置において、上記シングルチップマイクロコンピュ
    ータの上記回路基板への組付実装後での上記メモリに対
    するデータの書込みを可能にするデータ書込手段が設け
    られていることを特徴とするマイクロコンピュータ制御
    装置。 ２、請求項１の発明において、上記シングルチップマイ
    クロコンピュータがシングルチップモードとメモリ書込
    モードの２種の動作モードを備え、これら動作モードを
    選択するための切換手段が設けられていることを特徴と
    するマイクロコンピュータ制御装置。 ３、請求項２の発明において、上記切換手段に切換信号
    を入力するための導体パターンが、上記回路基板に形成
    されていることを特徴とするマイクロコンピュータ制御
    装置。 ４、請求項３の発明において、上記シングルチップマイ
    クロコンピュータがメモリ書込モードに切換えられてい
    るとき、上記メモリにデータを入力するための導体パタ
    ーンが上記回路基板に形成されていることを特徴とする
    マイクロコンピュータ制御装置。 ５、請求項１の発明において、上記データ書込手段によ
    る上記メモリへのデータ書込時、上記１チップマイクロ
    コンピュータの周辺回路を本体から隔離する回路手段が
    設けられていることを特徴とするマイクロコンピュータ
    制御装置。 ６、請求項１の発明において、上記シングルチップマイ
    クロコンピュータがシリアル通信機能を備え、上記デー
    タ書込手段がこのシリアル通信機能を用いて上記メモリ
    へのプログラムの書込処理を実行するように構成されて
    いることを特徴とするマイクロコンピュータ制御装置。 ７、請求項６の発明において、上記シングルチップマイ
    クロコンピュータがシングルチップモードとメモリ書込
    モードの２種の動作モードを備え、これら動作モードを
    選択するための切換信号を上記シングルチップマイクロ
    コンピュータから発生させるように構成したことを特徴
    とするマイクロコンピュータ制御装置。
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