JPH08204784A - シリアル入出力回路を内蔵したマイクロコンピュータ - Google Patents

シリアル入出力回路を内蔵したマイクロコンピュータ

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JPH08204784A
JPH08204784A JP7014022A JP1402295A JPH08204784A JP H08204784 A JPH08204784 A JP H08204784A JP 7014022 A JP7014022 A JP 7014022A JP 1402295 A JP1402295 A JP 1402295A JP H08204784 A JPH08204784 A JP H08204784A
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microcomputer
transmission
terminal
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JP7014022A
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Shinko Asano
真弘 浅野
Kimikatsu Matsubara
公克 松原
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Renesas Design Corp
Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Electric Semiconductor Systems Corp
Original Assignee
Renesas Design Corp
Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Electric Semiconductor Systems Corp
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    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロコンピュータを直接にLANのバス
に接続しても、LANのデータ転送速度を向上させるこ
とができるマイクロコンピュータを得る。 【構成】 マイクロコンピュータのSIOに内蔵された
排他的論理和回路1がRX D端子の信号とTX D端子の
信号の不一致を検出したら、Dフリップフロップ2は、
CPUに対して割り込み信号を発生する。CPUは、割
り込みの発生によって信号の衝突を認識する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、並列データを直列デ
ータに変換して出力するとともに入力した直列データを
並列データに変換するシリアル入出力回路を内蔵したマ
イクロコンピュータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は三菱マイクロコンピュータM37
477/M37478グループのユーザーズマニュアル
(1994年3月三菱電機(株)発行)に示された同期
式データ転送を実現するシリアル入出力回路(SIO)
の内部構成を示すブロック図である。図において、51
はXINまたはSCLK からのクロック信号を用いてデータ
転送クロック信号を作成するクロック制御部、52はR
X D端子からのシリアル受信信号を入力してシフトする
受信シフトレジスタ、53は受信シフトレジスタ52内
のデータが満杯になったときに受信シフトレジスタ52
内のデータを入力する受信バッファレジスタ、54は送
信データが設定される送信バッファレジスタ、55は送
信バッファレジスタ54内の送信データを入力し送信デ
ータをシリアル化してTX D端子に出力する送信シフト
レジスタ、56はCPUに与えられる割り込み信号の発
生時点を送信バッファレジスタ54内のデータが送信シ
フトレジスタ55に転送されたときにするか、送信シフ
トレジスタ55内のデータが出力され終わったときにす
るかを決めるためのスイッチ、110はデータバスであ
る。なお、XINからのクロック信号として、マイクロコ
ンピュータ内部で生成されたものと外部から入力された
もののうちのいずれかを使用できる。
【0003】図6はSIOを内蔵したワンチップマイク
ロコンピュータの内部構成を示すブロック図である。図
において、101はROM102内に格納されたプログ
ラムに従って所定の演算や制御を実行するCPU、10
3はデータを格納するためのRAM、104は必要な時
間等を計時するタイマ、105は外部とデータ入出力を
行う入出力ポート(IOポート)、106はディジタル
値をアナログ値に変換して外部に出力するD−A変換
器、107はアナログ値をディジタル値に変換して外部
に出力するA−D変換器、108は図5に示されたSI
O、109はクロックを発生するクロック発生回路であ
る。なお、このマイクロコンピュータにおいて、D−A
変換器106、A−D変換器107およびSIO108
の入出力は、IOポート105の入出力線と兼用され
る。
【0004】次に動作について説明する。送信する場合
には、CPU101は、SIO制御レジスタ(図示せ
ず)に対する所定の設定を行った後に、送信バッファレ
ジスタ54に送信データを書き込む。送信バッファレジ
スタ54の内容は送信シフトレジスタ55に転送され
る。送信バッファレジスタ54内のデータが送信シフト
レジスタ55に転送されたときに割り込み信号TIが発
生するようにスイッチ56が設定されていた場合には、
割り込み信号TIが発生する。次に送信すべきデータが
あれば、CPU101は、そのデータを送信バッファレ
ジスタ54に書き込む。書き込まれたデータは、送信シ
フトレジスタ55内のデータが全て出力されたときに送
信シフトレジスタ55に転送される。
【0005】送信シフトレジスタ55は、クロック制御
部51からのクロック信号に従ってデータをシフトす
る。送信シフトレジスタ55から押し出されたビットは
X D端子に出力される。送信シフトレジスタ55内の
データが出力され終わったときに割り込み信号TIが発
生するようにスイッチ56が設定されていた場合には、
送信シフトレジスタ55内の全てのビットがTX D端子
に出力されると割り込み信号TIが発生する。
【0006】受信時には、受信シフトレジスタ52は、
X D端子から入力されたデータをクロック制御部51
からのクロック信号に従って取り込むとともに、その内
容を1ビットずつシフトする。受信シフトレジスタ52
のビット長分のデータが入力されると、受信シフトレジ
スタ52内のデータは受信バッファレジスタ53に転送
される。同時に、割り込み信号RIが発生する。また、
SIO制御レジスタ内のRBF(受信バッファフル)フ
ラグがオンする。CPU101は、割り込みに応じて、
または、RBFフラグのオンを検出して受信バッファレ
ジスタ53からデータを取り込む。
【0007】図7は上記ユーザーズマニュアルに記載さ
れた非同期式データ転送を実現するためのSIOの内部
構成を示すブロック図である。図において、57はスタ
ートビットを検出するST検出回路、58はスタートビ
ット、ストップビットおよびパリティビットを生成する
ST/SP/PA発生回路である。
【0008】次に動作について説明する。送信時の動作
は図5に示したものの動作とほぼ同様である。しかし、
この場合には、送信シフトレジスタ55内の第1ビット
(最初に送出されるビット)に先だって、ST/SP/
PA発生回路58は、スタートビットをTX D端子に出
力する。また、送信シフトレジスタ55内の最終ビット
送出の後にストップビットをTX D端子に出力する。S
IO制御レジスタ内のパリティ許可フラグがオンしてい
る場合には、ST/SP/PA発生回路58は、さら
に、パリティビットを生成してそれをTX D端子に出力
する。
【0009】受信時の動作は図5に示したものの動作と
ほぼ同様である。しかし、この場合には、ST検出回路
57がスタートビットを検出すると、それに続くシリア
ルデータが受信シフトレジスタ52に供給される。ま
た、ST検出回路57がストップビットを検出すると、
受信シフトレジスタ52から受信バッファレジスタ53
にデータが転送される。
【0010】なお、M37477/M37478では、
1つのSIOが、SIO制御レジスタ内の所定ビットの
設定に応じて、同期式データ転送と非同期式データ転送
とのいずれかを実現する。
【0011】ところで、マイクロコンピュータのSIO
機能を利用してマイクロコンピュータ間でLANを構築
することが考えられている。そのようなLANに適用し
うるLAN規格として、例えば、ISO/DIS 11
519−3(J1850)規格がある。J1850規格
は、いわゆるマルチマスタ方式のバス形のLAN規格で
ある。J1850規格では、スタートビット期間に続い
て各局が優先コードを出力する期間がある。ある局、こ
こではあるマイクロコンピュータがスタートビットを伝
送路に送出すると、データ送出を希望する他のマイクロ
コンピュータも同時にスタートビットを伝送路に送出し
始める。それに続き、データ送出を希望するマイクロコ
ンピュータは優先コードを伝送路に送出する。スタート
ビットや優先コード等のデータは図8に示すようにPW
M変調されたものである。そして、最も優先度の高いマ
イクロコンピュータの優先コードが伝送路上に残る。
【0012】従って、伝送路上のデータと優先コードと
を比較して、一致すれば送信権が割り当てられたことに
なる。このような送信権獲得のための過程をアービトレ
ーションといい、伝送路上のデータと優先コードとの比
較をアービトレーション判定という。なお、図8に示す
例は、(B)側のマイクロコンピュータの送出した優先
コードと伝送路上のデータが一致したので、(B)側の
マイクロコンピュータが送信を継続していることを示
す。(A)側のマイクロコンピュータは、送出した優先
コードの4ビット目が伝送路上のデータと不一致になっ
たので送信を止め、(C)側のマイクロコンピュータ
は、送出した優先コードの2ビット目が伝送路上のデー
タと不一致になったので送信を止めたことを示す。
【0013】このような衝突検出を必要とするLAN通
信を行うには、図9に示すように、各マイクロコンピュ
ータ100a,100b,100cに対して、衝突検出
等の機能を有するLAN制御回路120a,120b,
120cを付加すればよい。なお、伝送路200と各L
AN制御回路120a,120b,120cとの間に設
置されているのはドライバ130a,130b,130
cである。この構成によってLAN通信が実現される
が、各回路を付加しなければならないのでシステムが高
価になる。
【0014】これに対して、図10に示すように、LA
N制御回路120a,120b,120cを削除し、マ
イクロコンピュータ100a,100b,100cのS
IOで伝送路200へのデータの入出力を実現するとと
もに、ソフトウェアによって衝突検出を行う方式も考え
られる。そのような方式では、何らかの方法で1ビット
単位にTX D端子におけるデータとRX D端子における
データをCPU101に導入し、1ビット単位で、それ
らのデータの一致/不一致の判定をしなければならな
い。例えば、図8に示すJ1850のアービトレーショ
ンを例にとると、(C)側のマイクロコンピュータ10
0cのソフトウェアは、優先コードの第2ビット目の期
間が完了する前に不一致を検出しなければならない。さ
もないと、(C)側のマイクロコンピュータ100cは
第3ビット目の優先コードを伝送路200に送出してし
まう。その結果、伝送路200上は(C)側のマイクロ
コンピュータ100cの送出したデータが残り(図8
(D)参照)、(A)側のマイクロコンピュータ100
aと(B)側のマイクロコンピュータ100bとが、と
もに自己の優先コードと伝送路200上のデータが不一
致したと判定して、ともに送信を中止してしまう。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来のシリアル入出力
回路を内蔵したマイクロコンピュータは以上のように構
成されているので、伝送路200上のデータ転送速度を
上げると、それに応じて衝突検出を行うソフトウェアの
起動周期を上げなくてはならない。ソフトウェアの処理
速度には限界があるので、結局、LANのデータ転送速
度を高速にすることができないという問題点があった。
マイクロコンピュータに内蔵されている技術ではない
が、衝突検出を行う先行技術として、特開平5−233
538号公報等に示されたものがある。
【0016】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、LANのデータ転送速度を向上
させることができるシリアル入出力回路を内蔵したマイ
クロコンピュータを得ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明に係るシリアル
入出力回路を内蔵したマイクロコンピュータは、シリア
ル入出力手段にデータ転送クロックを供給するクロック
供給手段を有するシリアル入出力回路を内蔵し、出力端
子に供給される信号と入力端子からの信号とを比較する
衝突検出手段がシリアル入出力回路に設けられたもので
ある。
【0018】
【作用】この発明における衝突検出手段は、出力端子に
供給される信号と入力端子からの信号との不一致を検出
して、ソフトウェアによって出力端子の信号と入力端子
の信号とを比較する処理を不要にし、データ転送に関す
るソフトウェア負荷を低減する。
【0019】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の第1の実施例によるマイクロコ
ンピュータに内蔵されるSIOの構成を示すブロック図
である。図において、1はTX D端子の信号とRX D端
子の信号とを比較する排他的論理和回路、2は排他的論
理和回路1の出力をクロック信号でラッチするDフリッ
プフロップ、3はSIOE(SIOイネーブル)フラグ
とTE(送信イネーブル)フラグとを入力とし、出力が
Dフリップフロップ2のリセット端子に接続されたアン
ド回路である。その他のものは、図5に示されたものと
同様のものである。
【0020】なお、ここでは、受信シフトレジスタ52
および送信シフトレジスタ55がシリアル入出力手段を
実現し、クロック制御部51がクロック供給手段を実現
し、排他的論理和回路1およびDフリップフロップ2が
衝突検出手段を実現する。また、マイクロコンピュータ
の全体の構成は、例えば、図6に示されたようになって
いる。ただし、図6に示されたものとは、SIOの構造
が異なっている。また、この実施例では、マイクロコン
ピュータとして、SIOの入出力とIOポート105の
入出力線とが兼用されているタイプのものを想定してい
る。よって、入出力線をSIO用に設定するためのSI
OEフラグがSIO制御レジスタ内に存在する。また、
送信シフトレジスタ55内のデータ送出を許可すること
を示すTEフラグがSIO制御レジスタ内に存在する。
そして、SIO制御レジスタ内のそれらのフラグの設定
状態がアンド回路3に入力されている。
【0021】次に動作について説明する。データ入出力
の基本的動作は、図5に示されたSIOの動作と同様で
ある。SIOを動作させる場合には、CPU101は、
SIO制御レジスタ内のSIOEフラグをオンしてい
る。また、送信時には、CPU101は、SIO制御レ
ジスタ内のTEフラグをオンしている。従って、Dフリ
ップフロップ2のリセット状態が解けて、Dフリップフ
ロップ2は動作可能状態になっている。
【0022】データの送信時に、RX D端子の信号とT
X D端子の信号とに不一致が生じたら、排他的論理和回
路1の出力がハイレベルに立ち上がる。すると、Dフリ
ップフロップ2のQ出力がハイレベルになり、CPU1
01に割り込みがかかる。このようにして、ソフトウェ
アによってRX D端子の信号とTX D端子の信号とを比
較しなくても、それらの信号の間の不一致を検出でき
る。その結果、ソフトウェアの負荷が軽くなる。すなわ
ち、他の処理、例えばプロトコル制御処理を行うための
時間が増えるので、データ転送速度を上げてもデータ送
受信処理を遂行できる。
【0023】図8に示されたJ1850通信を例にと
る。この場合には、各マイクロコンピュータ100a,
100b,100cは、図2に示すように、直接に伝送
路200に接続される。また、伝送路は、各マイクロコ
ンピュータ100a,100b,100cにおいて、R
X D端子およびTX D端子に接続される。そして、優先
コード等のデータの1ビットがマイクロコンピュータの
内部では数ビットで表されているとする。例えば、優先
コードの1ビットがマイクロコンピュータの内部では3
ビット(優先コードの1ビットは3シンボルで表現され
るので、1シンボルあたり1ビット)で表されていると
する。
【0024】すると、(C)側では、第2優先コードの
2ビット目(第2優先コードの第2シンボルの開始時;
図8におけるD時点)に、排他的論理和回路1は不一致
を検出する。この結果、CPU101に割り込みがかか
る。すなわち、第2優先コードの第2シンボルの開始時
に、直ちにCPU101は、優先コードと伝送路200
上のデータの不一致を認識できる。割り込みが生じたと
きに送信動作を中断し、受信動作に専念するようなソフ
トウェアを組み込んでおけば、第2優先コードの第2シ
ンボルの開始時に、直ちに送信動作は中断される。
【0025】割り込みが発生しない場合には、優先コー
ドと伝送路200上のデータとが一致していることにな
るので送信動作を中断する必要はない。例えば、図8に
示された(B)側では割り込みは発生しない。すなわ
ち、割り込みが発生しなければ送信権を獲得できたこと
になる。なお、衝突検出を必要としない期間では、CP
U101は、衝突検出の割り込みをマスクしておくこと
により、不必要に割り込まれるのを防止できる。あるい
は、アンド回路3の入力を3入力とし、衝突検出を必要
とする期間においてのみ3本目の入力をハイレベルにす
ればよい。
【0026】このように、マイクロコンピュータに衝突
検出機能を組み込むことにより、衝突検出を必要とする
LANに容易にマイクロコンピュータを接続できる。ま
た、より高速のLANにマイクロコンピュータを適用で
きる。
【0027】他のLAN規格としてI2 Cバスがある。
2 Cバスにおけるデータフォーマットは、8ビットの
データと1ビットの応答確認(ACK/NACKビッ
ト)とで構成される。また、バス(伝送路)は、ワイヤ
ードアンド接続のものであって、いずれかのマイクロコ
ンピュータがローレベルを送出するとバスのレベルはロ
ーレベルとなる。そして、図3に示すように、各マイク
ロコンピュータ100a,100bを繋ぐ伝送路200
は、各マイクロコンピュータ100a,100bにおい
て、RX D端子およびTX D端子に接続される。
【0028】マイクロコンピュータ100aからデータ
を送出する場合、マイクロコンピュータ100aのSI
Oにおける送信シフトレジスタ55には、8ビットのデ
ータと1ビットのハイレベルに対応したデータが設定さ
れる。そして、送信シフトレジスタ55から、クロック
信号によって9ビットのデータが順次バスに出力され
る。先頭の8ビットのデータ送出中には受信側はデータ
を送出しないので、RXD端子の信号とTX D端子の信
号とは同じである。従って、送信側のマイクロコンピュ
ータ100aの排他的論理和回路1の出力はローレベル
のままである。受信側のマイクロコンピュータ100b
は、8ビットのデータ受信後、肯定応答を行う場合に
は、伝送路200にローレベルを出力する。否定応答を
行う場合には、伝送路200にハイレベルを出力する。
【0029】従って、送信側のマイクロコンピュータ1
00aにおいて、9ビット目のデータ送出時に、受信側
が肯定応答を行った場合には排他的論理和回路1の出力
がハイレベルになる。すなわち、CPU101に割り込
みがかかる。I2 Cバス制御のためのソフトウェアは、
割り込みがかかると送信を継続するように、また、割り
込みがかからないときには送信を止めるように作成され
ている。従って、9ビット目のデータ送出時の割り込み
の有無によって、送信を継続すべきか否か判定できる。
【0030】このように、マイクロコンピュータに衝突
検出機能を組み込むことにより、容易にマイクロコンピ
ュータをI2 Cバスに接続できる。従来のマイクロコン
ピュータをI2 Cバスに接続する場合には、ソフトウェ
アで第9ビット目の極性を判定する必要があった。ある
いは、I2 Cバスコントローラなどを接続する必要があ
った。ソフトウェアで極性判定を行う場合には、判定に
要する処理が負荷として加重される。すなわち、プロト
コル制御処理等に費やすことのできる時間が短くなる。
よって、データ転送速度を上げると処理が追いつかなく
なってしまう。この実施例によるマイクロコンピュータ
を使用すれば、ソフトウェア負荷が軽減されるので、デ
ータ転送速度を上げることができる。また、I2 Cバス
コントローラなどを接続する必要がないので、システム
が高価になることはない。
【0031】実施例2.図4はこの発明の第2の実施例
によるマイクロコンピュータにおけるSIOの構成を示
すブロック図である。図において、1はTX D端子の信
号とRX D端子の信号とを比較する排他的論理和回路、
2は排他的論理和回路1の出力をクロック信号でラッチ
するDフリップフロップ、3はSIOEフラグとTEフ
ラグとを入力とし出力がDフリップフロップ2のリセッ
ト端子に接続されたアンド回路である。その他のもの
は、図7に示されたものと同様のものである。
【0032】次に動作について説明する。データ入出力
の基本的動作は、図7に示されたSIOの動作と同様で
ある。SIOを動作させる場合には、Dフリップフロッ
プ2のリセット状態が解けて、Dフリップフロップ2は
動作可能状態になっている。
【0033】よって、この場合にも、データの送信時
に、RX D端子の信号とTX D端子の信号とに不一致が
生じたら、排他的論理和回路1の出力がハイレベルに立
ち上がる。すると、Dフリップフロップ2のQ出力がハ
イレベルになり、CPU101に割り込みがかかる。こ
のようにして、ソフトウェアによるRX D端子の信号と
X D端子の信号との比較処理を行わなくても、それら
の信号の間の不一致を検出できる。ソフトウェアで不一
致検出する必要がないので、ソフトウェアの負荷が軽く
なる。すなわち、他の処理、例えばプロトコル制御処理
を行うための時間が増えるので、データ転送速度を上げ
てもデータ送受信処理を遂行できる。
【0034】以上のように、非同期式データ転送を実現
するためのSIOに衝突検出機能を組み込むことによ
り、衝突検出が必要とされる非同期式データ転送におけ
るデータ転送速度を向上させることができる。
【0035】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、シリ
アル入出力回路を内蔵したマイクロコンピュータを、出
力端子に供給される信号と入力端子からの信号とを比較
する衝突検出手段がシリアル入出力回路に設けるように
構成したので、LAN通信におけるソフトウェア負荷を
低減し、LAN制御回路などを付加することなく直接に
マイクロコンピュータを伝送路に接続した場合でも、L
ANのデータ転送速度を高速化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の実施例によるマイクロコン
ピュータに内蔵されるSIOの構成を示すブロック図で
ある。
【図2】 J1850LANにおけるマイクロコンピュ
ータの接続形態を示すシステム構成図である。
【図3】 I2 Cバスへのマイクロコンピュータの接続
形態を示すシステム構成図である。
【図4】 この発明の第2の実施例によるマイクロコン
ピュータに内蔵されるSIOの構成を示すブロック図で
ある。
【図5】 従来のマイクロコンピュータに内蔵されるS
IOの構成を示すブロック図である。
【図6】 ワンチップマイクロコンピュータの内部構成
を示すブロック図である。
【図7】 従来のマイクロコンピュータに内蔵されるS
IOの他の構成を示すブロック図である。
【図8】 J1850規格におけるアービトレーション
判定を説明するためのタイミング図である。
【図9】 従来のマイクロコンピュータによるLANの
構成を示すシステム構成図である。
【図10】 従来のマイクロコンピュータによるLAN
の他の構成を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
1 排他的論理和回路(衝突検出手段)、2 Dフリッ
プフロップ(衝突検出手段)、51 クロック制御部
(クロック供給手段)、52 受信シフトレジスタ(シ
リアル入出力手段)、55 送信シフトレジスタ(シリ
アル入出力手段)、108 シリアル入出力回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04L 12/28 // G06F 13/376 9172−5E H04L 11/00 310 Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列データを直列データに変換して出力
    端子に出力するとともに入力端子から入力した直列デー
    タを並列データに変換するシリアル入出力手段と、この
    シリアル入出力手段にデータ転送クロックを供給するク
    ロック供給手段とを有するシリアル入出力回路を内蔵し
    たマイクロコンピュータにおいて、前記シリアル入出力
    回路は、前記出力端子に供給される信号と前記入力端子
    からの信号とを比較する衝突検出手段を備えたことを特
    徴とするシリアル入出力回路を内蔵したマイクロコンピ
    ュータ。
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