JPH0425585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は１チツプマイクロコンピユータ（以
下、１チツプマイコンと略記する）の動作モード
を、変えるだけでポートが拡張できる手段を設け
ることにより、特別なポート拡張用チツプやポー
ト拡張回路を必要としない１チツプマイコンに関
するものである。

従来例の構成とその問題点 近年１チツプマイコンは非常に広範囲に渡る産
業機器及び民生機器に使用されているが、ピン数
による制限でポートの数は決まつており多くの制
御ポートを必要とする分野では、外部にポートを
拡張して不足した制御ポートを補わなければなら
ない。

今後更に制御が複雑化、多様化するに従いこの
傾向は強くなる方向である。従つて１チツプマイ
コンを開発する場合にはそれとは別に、ポート拡
張チツプを設計する必要があり、１チツプマイコ
ンのチツプと拡張用チツプを合わせた全体の設計
コストを高くする要因となつている。

以下に従来のポート拡張の構成について説明す
る。

第１図ａは従来の１チツプマイコンのポートに
関する部分のブロツク図であり、１０１は従来の
１チツプマイコン、１０２は内部アドレスバスと
内部データバスを選択してポート回路１０５に接
続するアドレスデータセレクタ、１０３は内部コ
ントロール信号と内部データバスを選択してポー
ト回路１０７に接続するデータコントロールセレ
クタ、１０４は１チツプマイコンの動作モードを
判定し、アドレスデータセレクタ１０２とデータ
コントロールセレクタ１０３と、各ポート回路に
チツプの動作モード信号を送るモード制御回路で
ある。ポート回路１０５はモード制御回路１０４
からのモード信号により、チツプを何も拡張しな
いで動作させるシングルモードのときは命令によ
り制御できるポートとして動作し、外部にポート
などを拡張する拡張モードのときはアドレスバス
ポートとして動作する。ポート回路１０６は同じ
くモード信号により、シングルモードのときは命
令で制御できるポートとして動作し、拡張モード
のときはデータバスポートとして動作するポート
回路である。１０７は同じくモード信号により、
シングルモードのときは命令で制御できるポート
として動作し、拡張モードのときはリード／ライ
ト信号やタイミングクロツクなどを含むコントロ
ールバスのポートとして動作するポート回路であ
る。

第１図ｂは従来のポート拡張の構成図であり、
２は１チツプマイコン１０１の動作モードを決定
するモード設定回路、３は１チツプマイコン１０
１から出力されるアドレスバスを入力とし、後記
ポート拡張チツプのうちどれを選択するかを決め
るチツプアドレスデコーダ、４−ａと４−ｂはチ
ツプアドレスデコーダ３の出力と、１チツプマイ
コン１０１のデータバスとコントロールバスがつ
ながり、ポートを拡張するポート拡張チツプ、５
は前記ポート拡張チツプ内のどのポート回路を選
択するかを決めるポートアドレスデコーダ、６は
命令により制御できるポート回路である。

以上のように構成された従来のポート拡張回路
について以下その動作を説明する。

モード設定回路２で拡張モードが設定される
と、モード制御回路１０４はそれを検出し、拡張
モードの動作をさせる拡張モード信号を各部に出
力する。アドレスデータセレクタ１０２は拡張モ
ードになると、内部アドレスバスとポート回路１
０５を接続し、ポート回路１０５は内部アドレス
を出力する。データコントロールセレクタ１０３
は拡張モードになると内部コントロールバスとポ
ート回路１０７を接続し、ポート回路１０７はコ
ントロールバスポートとなり、リード／ライト信
号やタイミングクロツクなどを出力する。ポート
回路１０６は拡張モードになると内部データバス
をそのまま外部に接続し、データの入出力を行な
う。

このようにして出力されたアドレスはチツプア
ドレスデコーダ３により拡張したいアドレスにデ
コードし、ポート拡張チツプに出力される。

ポート拡張チツプ内部ではポートアドレスデコ
ーダ５が、チツプアドレスデコーダ３によりデコ
ードされたアドレスから更にチツプ内のどのポー
ト回路を選択するかを決定し、該当するポート回
路をアクテイブにする。

ところが、近年の１チツプマイコンは単一品種
で大量に生産されるため低価格であることが特徴
の１つとなつているが、以上のようにしてポート
を拡張する場合、１チツプマイコンとは別にポー
ト拡張チツプを設計しなければならない。またポ
ート拡張チツプは生産量も少なく、１チツプマイ
コンより高価格であるからポート拡張チツプを用
いると１チツプマイコンの低価格性が失われてし
まう。従つて１つの１チツプマイコンのポートを
拡張するのではなく、ポートをいくつかに分割
し、複数個の１チツプマイコンを用いてポートの
数をふやしている場合が多い。その為制御が複雑
になつてしまうという問題を有していた。

発明の目的 本発明は上記の問題点を解消するもので、１チ
ツプマイコンを拡張ポートとして動作させるポー
トモードを設け、１チツプマイコンそのものを用
いてポートを拡張できる１チツプマイコンを提供
することを目的としている。

発明の構成 本発明は、チツプ内のCPUと接続された内部
アドレスバスと、内部データバスと、ポート拡張
用チツプとして動作させるポートモードのとき
に、外部アドレスを入力とする第１のポート回路
と、チツプ単体で動作させるシングルモード及び
チツプ外部にポートを拡張する拡張モードでは上
記内部アドレスバスを選択し、ポートモードのと
きは上記第１のポート回路を選択してアドレスデ
コーダに接続するアドレスセレクタと、拡張モー
ド及びポートモードのときに外部データを入出力
する第２のポート回路と、ポートモードのときに
拡張ポートとして動作する第３のポート回路と、
拡張モード及びポートモードのときに外部コント
ロール信号を入出力する第４のポート回路と、シ
ングルモードでは上記内部データバスを上記第３
のポート回路または内部RAMに接続し、ポート
モードでは上記第２のポート回路を第３のポート
回路または内部RAMに接続し、拡張モードでは
上記内部データバスと第２のポート回路を接続す
るデータセレクタと、シングルモード及び拡張モ
ードでは内部コントロールバスを選択し、ポート
モードでは第４のポート回路を介して外部コント
ロールバスを選択するコントロールセレクタと、
チツプの動作モードを検出し、検出したシングル
モード、拡張モード、ポートモードのそれぞれの
モードに応じて上記アドレスセレクタ、データセ
レクタ及びコントロールセレクタを切換制御する
モード制御回路とを備えた１チツプマイコンで、
ポート或いはRAMとして動作させるモードを設
けることにより特別なポート拡張チツプやポート
拡張回路、或いは外部RAMを不要としたもので
ある。

実施例の説明 第２図ａは本発明の一実施例における１チツプ
マイコンのポートに関する部分の構成図である。

第２図ａにおいて、２０１は本発明の構成を有
する１チツプマイコンである。アドレスデータセ
レクタ２０２とデータコントロールセレクタ２０
３はシングルモードと拡張モードでは従来例と同
じ動作をするが、ポートモードではアドレスデー
タセレクタ２０２はポート回路２０５と内部デー
タバスとの接続及び、ポート回路２０５と内部ア
ドレスバスとの接続を切り離し、データコントロ
ールセレクタ２０３はポート回路２０７と内部コ
ントロールバスとの接続及び、ポート回路２０７
と内部データバスとの接続を切り離す。２０４は
１チツプマイコン２０１の動作モードを検出し、
アドレスデータセレクタ２０２及びデータコント
ロールセレクタ２０３と、アドレスセレクタ２０
９とデータセレクタ２１０とコントロールセレク
タ２１１と各ポート回路に動作モード信号を送る
モード制御回路、ポート回路２０５，２０６，２
０７はシングルモードと拡張モードでは従来例と
同じ動作をするが、ポートモードでは、ポート回
路２０５は入力ポートとして動作し、外部につな
がるアドレスバスの内容をアドレスセレクタ２０
９に送る。ポート回路２０６は入出力ポートとし
て動作し、入力のときは外部データバスの内容を
データセレクタ２１０に送り、出力のときはデー
タセレクタ２１０からのデータを外部データバス
に送る。ポート回路２０７は入力ポートとして動
作し、外部のコントロールバスの状態を取り込
み、内部コントロールバスに送る。２０８は命令
によつて制御できるポート回路で、従来例と同じ
動作をする。アドレスセレクタ２０９は内部アド
レスバスの接続を選択するセレクタで、シングル
モードと拡張モードのときは内部アドレスバスと
ポートアドレスデコーダ５を接続し、ポートモー
ドのときはポート回路２０５からの出力とポート
アドレスデコーダ５を接続する。データセレクタ
２１０は内部データバスの接続を選択するセレク
タで、シングルモードと拡張モードのときは内部
データバスとポート回路２０８及びポート回路２
０６とを接続し、ポートモードのときはポート回
路２０６とポート回路２０８を接続する。コント
ロールセレクタ２１１は内部コントロールバスの
接続を選択するセレクタで、シングルモードと拡
張モードのときは内部コントロールバスの信号を
コントロール信号として選択し、ポートモードの
ときはポート回路２０７からの信号をコントロー
ル信号として選択する。ポートアドレスデコーダ
５は前記１チツプマイコン内のどのポート回路を
選択するかを決めるデコーダで、従来例のポート
拡張チツプ内のポートアドレスデコーダと同じで
ある。

第２図ｂは本発明の１チツプマイコンを用いて
ポート拡張を行なう場合の構成図であり、２００
は従来例のモード設定回路２の機能に加え、ポー
トモードが設定できるモード設定回路、３は従来
例と同じ動作をするチツプアドレスデコーダであ
る。２００−ａと２００−ｂはモード設定回路で
あり、モード設定回路２００と同じである。２０
１−ａと２０１−ｂは１チツプマイコンであり、
１チツプマイコン２０１Ａと同じである。２０５
−ａ、２０６−ａ、２０７−ａ、２０８−ａはそ
れぞれポート回路２０５、ポート回路２０６、ポ
ート回路２０７、ポート回路２０８と同じであ
る。

以上のように構成された本発明の実施例につい
て、ポートを拡張する場合の動作を説明する。

１チツプマイコン２０１Ａのポートを拡張する
場合、第２図ｂのモード設定回路２００は拡張モ
ードに設定し、モード設定回路２００−ａと２０
０−ｂはポートモードに設定する。このとき１チ
ツプマイコン２０１Ａは従来例の１チツプマイコ
ン１０１と同じ動作を行ない、ポート回路２０５
からは内部のアドレス信号が出力され、ポート回
路２０６からはデータが入出力され、ポート回路
２０７からはコントロール信号としてリード／ラ
イト信号、タイミングクロツクが出力される。一
方、１チツプマイコン２０１−ａはポートモード
に設定されているので、モード制御回路はポート
モードであることを検出し、１チツプマイコン２
０１−ａ内の各部にポートモード信号を出力す
る。このときポート回路２０５−ａはチツプアド
レスデコーダ３の出力を入力しアドレスセレクタ
２０９に送る。ポート回路２０６−ａは１チツプ
マイコン２０１Ａのデータを入出力し、データセ
レクタ２１０を通してポート回路２０８−ａと外
部データバスとのデーナの受渡しを行なう。ポー
ト回路２０７−ａは１チツプマイコン２０１Ａが
出力する外部コントロールバスの信号を入力し、
コントロールセレクタ２１１を通して１チツプマ
イコン２０１−ａ内の各部にコントロール信号を
出力する。ポート回路２０８−ａは１チツプマイ
コン２０１−ａ内のポートアドレスデコーダ５に
入力されるアドレスにより１つが選択され、ポー
ト回路２０７−ａがリード信号を入力したとき
は、ポート回路２０８−ａに入力したデータはポ
ート回路２０６−ａを通して外部データバスに出
力され、ポート回路２０７−ａがライト信号を入
力したときは、ポート回路２０６−ａに入力した
データをポート回路２０８−ａから出力する。

従つて１チツプマイコン２０１−ａ内のポート
回路２０８−ａは１チツプマイコン２０１Ａのポ
ートとして動作する。

なお、ポートモードで用いる１チツプマイコン
は、第２図ｂの201−ａと201−ｂに示すように並
列に接続することができるので設計するシステム
に応じて所定数並列に接続することにより必要な
数のポートを確保することができる。

また、本実施例ではポートを拡張する例を示し
たが、１チツプマイコン２０１−ａ内の内部
RAM２１２を、１チツプマイコン２０１Ａの拡
張用RAMとして使用することも可能である。

この場合ポートを拡張するのと同じように、１
チツプマイコン２０１Ａは拡張モードで動作させ
１チツプマイコン２０１−ａはポートモードで動
作させる。

さらにポートモードで使用する１チツプマイコ
ン２０１−ａの内部CPUは、ポートをアクセス
することはできないが、１チツプマイコン２０１
とは独立して動くことができるので、ある時間ご
とに１チツプマイコン２０１Ａに割込みを発生し
プログラムを切り換えるといつたような使用法も
可能である。

発明の効果 本発明は、１チツプマイクロコンピユータの動
作モードにポート或いはRAMとして動作させる
モードを設けることにより、特別なポート拡張チ
ツプやポート拡張回路あるいは、外部RAMを必
要としない１チツプマイクロコンピユータを実現
することができ、安価な１チツプマイクロコンピ
ユータだけを用いてポート拡張やRAM拡張を行
なうことが可能でありその実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来の１チツプマイクロコンピユー
タのポートに関係する部分のブロツク図、第１図
ｂは従来のポート拡張の構成図、第２図ａは本発
明の一実施例における１チツプマイクロコンピユ
ータのポートに関係する部分のブロツク図、第２
図ｂは本発明によるポート拡張の構成図である。 ２０４……モード制御回路、２０５……第１の
ポート回路、２０６……第２のポート回路、２０
７……第４のポート回路、２０８……第３のポー
ト回路、２０９……アドレスセレクタ、２１０…
…データセレクタ、２１１……コントロールセレ
クタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チツプ内のCPUと接続された内部アドレス
   バスと、内部データバスと、ポート拡張用チツプ
   として動作させるポートモードのときに、外部ア
   ドレスを入力とする第１のポート回路と、チツプ
   単体で動作させるシングルモード及びチツプ外部
   にポートを拡張する拡張モードでは上記内部アド
   レスバスを選択し、ポートモードのときは上記第
   １のポート回路を選択してアドレスデコーダに接
   続するアドレスセレクタと、拡張モード及びポー
   トモードのときに外部データを入出力する第２の
   ポート回路と、ポートモードのときに拡張ポート
   として動作する第３のポート回路と、拡張モード
   及びポートモードのときに外部コントロール信号
   を入出力する第４のポート回路と、シングルモー
   ドでは上記内部データバスを上記第３のポート回
   路または内部RAMに接続し、ポートモードでは
   上記第２のポート回路を第３のポート回路または
   内部RAMに接続し、拡張モードでは上記内部デ
   ータバスと第２のポート回路を接続するデータセ
   レクタと、シングルモード及び拡張モードでは内
   部コントロールバスを選択し、ポートモードでは
   第４のポート回路を介して外部コントロールバス
   を選択するコントロールセレクタと、チツプの動
   作モードを検出し、検出したシングルモード、拡
   張モード、ポートモードのそれぞれのモードに応
   じて上記アドレスセレクタ、データセレクタ及び
   コントロールセレクタを切換制御するモード制御
   回路とを備えたことを特徴とする１チツプマイク
   ロコンピユータ。