JPH0991166A - １チップマイクロコンピュータ及びこれを用いた開発支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 プログラムの検証をより確実に行えるように
する。 【解決手段】 ＲＯＭ部を有する１チップマイコンのＩ
／Ｏ部を、タイミング回路を介することにより、タイミ
ング制御された信号を入出力する通常設定、及びタイミ
ング回路を介さずに、任意のタイミングで信号を入出力
する特殊設定ができるよう、Ｉ／Ｏ部毎に通常設定と特
殊設定とを切り換えるためのモード切り換え端子とを有
するように構成する。更に、モード切り換え端子の設定
により、各Ｉ／Ｏ部の入出力状態が設定されたマイコン
を複数個用いることにより、マイコンを製品基板に搭載
するときの入出力と同じ状態の入出力、及びプログラム
による動作をエミュレーションする開発支援装置に使用
するための信号が接続された入出力とを得られるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロコンピュー
タ及びこれを用いた開発支援装置に関し、詳しくはマイ
クロコンピュータの回路構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すような構成を１つの半導体装
置として形成した１チップマイクロコンピュータ（以下
「１チップマイコン」と略す）１０ａは、プログラムが
予め記憶された読み出し専用の記憶部（以下「ＲＯＭ
部」と称す）２と、プログラムに応じて演算や制御等の
処理を行う中央処理部（以下「ＣＰＵ部」と称す）１
と、中央処理部で処理されたデータや外部記憶装置から
のデータを随時記憶する記憶部（以下「ＲＡＭ部」と称
す）３と、外部装置との間でデータを入出力するための
入出力部（以下「Ｉ／Ｏ部」と称す）４ｂ及び４ｃと、
各部間を接続してデータ伝送するための複数の配線（以
下「バス配線」と称す）Ｌ１乃至Ｌ３とから構成されて
いる。

【０００３】このような構成により、ＲＯＭ部２に記憶
されたプログラム命令をＣＰＵ部１で順次実行すること
により、各種の演算処理を行ったり、Ｉ／Ｏ部４ｂ及び
４ｃを介して他の半導体装置や外部装置等を制御したり
するように動作する。尚、１チップマイコンは、同マイ
コンのウェハ形成時にプログラム等のＲＯＭデータを記
録したマスクのみを変更するだけで、用途に応じた様々
な演算や制御動作ができるようになっている。逆に言え
ば、同マイコンを１つの半導体装置として使用するに
は、それを使用する製品毎にプログラムを開発し、プロ
グラムが記録されたマスクを使用して同マイコンを形成
する必要がある。

【０００４】このプログラムは各種のエディタ等を使用
して作成することができるが、命令数が数百乃至数万ス
テップにもなるような複雑なプログラムでは、ソフトウ
ェアの欠陥（以下「バグ(Bug )」と称す）が発生するこ
とも多く、１チップマイコンを量産する前に、ＣＰＵ部
の動作を模擬的に実行できるエミュレーション装置（以
下「ＩＣＥ(In Circuit Emulator )」と称す）といわ
れる開発支援装置を使用してプログラム動作を検証
（「デバッグ(debug) 」という）するのが一般的となっ
ている。

【０００５】図４は従来の１チップマイコンの開発支援
装置を示す説明図で、開発対象の１チップマイコン１０
ａのＣＰＵの動作をハードウェアまたはソフトウエアに
より模擬的に実行できるＩＣＥ２０と、ゲートアレイや
ＦＰＧＡ等の半導体装置３１を用いて１チップマイコン
のＩ／Ｏ部と同等の動作を行うようにしたＩ／Ｏボード
３０ａと、ＩＣＥ２０とＩ／Ｏボード３０ａを電気的に
接続するケーブル配線５０とにより、１チップマイコン
１０ａと同等の動作を行うことができるエミュレーショ
ンボード１０ｂが構成されている。また、Ｉ／Ｏボード
３０ａは、ケーブル配線５１を介して図示しない実際の
製品基板で制御する表示装置４１や駆動装置４２等が搭
載された評価ボード（「アプリケーションボード」とも
いう）４０ａが接続されている。

【０００６】ＩＣＥ２０は、図示しないパーソナルコン
ピュータ等が接続できるように構成されていて、パーソ
ナルコンピュータ上で各種のエディタを使用して開発す
べき１チップマイコン１０ａのプログラムを作成し、Ｉ
ＣＥ２０にプログラムを転送することにより、パーソナ
ルコンピュータの操作により容易にプログラムを変更し
たり、同マイコンのプログラム動作を停止させたり、プ
ログラム動作の履歴を確認したりすることができるよう
になっている。また、評価ボード４０ａには、評価ボー
ド４０ａのみで量産する同マイコンの動作を検証できる
ように、同マイコンを挿入接続するためのソケット４３
が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＣＥ
２０に用いられている半導体装置やＩ／Ｏボード３０ａ
に搭載された各半導体装置３１の回路構成等は、開発す
る１チップマイコン１０ａの対応部分と完全に同一では
ないことが殆どで、回路的な違いからくる動作の違いが
有る場合があるとともに、同マイコンの動作電圧範囲、
動作消費電流、信号のタイミング条件、及び出力のドラ
イブ能力等の電気的特性が異なることが多い。また、そ
れらの半導体装置を搭載するボードの配線抵抗や配線容
量等が加わるので、前述のような電気的特性は更に異な
ってくる。

【０００８】このような回路構成の違いや電気的特性の
相違があるので、開発支援装置を使用してプログラムの
検証を行った時には所望の動作をしているように見えた
ものが、量産用として作成した１チップマイコン１０ａ
及び製品基板を使用して動作させると予想されなかった
動作を呈することがある。このような場合、作成したプ
ログラム及び開発支援装置の両方について不具合の原因
解析をしなければならないので、原因解析に時間を要す
ることも多い。また、量産直前に同マイコンのプログラ
ム及びそのマスクを修正して同マイコンを再形成しなけ
ればならない場合には、マスク作成の費用がかさむとと
もに日程的に問題となることがある。更に、同マイコン
の開発とともに、ＩＣＥ２０やエミュレーションボード
のための半導体装置をも同時期に開発しなければならな
いので、開発の手間や費用が大幅にかかるという問題も
ある。

【０００９】そこで本発明はこれらの問題を解決するた
めに、１チップマイコンの構成を、製品基板に搭載して
プログラムに応じた所望の動作を行えるように形成する
だけでなく、同マイコンのプログラムを検証するための
開発支援装置にも搭載できるよう形成し、同マイコンの
電気的特性等とできるだけ同じ特性を有する開発支援装
置を提供することにより、プログラムの検証をより確実
に行えるようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、請求項１の記載に係わるマイクロコンピュータ
は、プログラムが予め記憶されたＲＯＭ部と、プログラ
ムに応じて演算や制御等の処理を行うＣＰＵ部と、ＣＰ
Ｕ部で処理されたデータや外部記憶装置からのデータを
随時記憶するＲＡＭ部と、外部装置との間で信号データ
を入出力するための複数のＩ／Ｏ部と、各部間を接続す
るバス配線とを有する１チップマイクロコンピュータに
おいて、Ｉ／Ｏ部はバス配線の信号により入出力のタイ
ミング制御を行うタイミング回路を有するとともに、タ
イミング回路を介することによりタイミング制御されて
信号を入出力する通常設定と、タイミング回路を介さず
に任意のタイミングで信号を入出力する特殊設定とを有
し、Ｉ／Ｏ部毎に通常設定と特殊設定とを切り換えるた
めのモード切り換え端子を有することを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の記載に係わる１チップマ
イクロコンピュータは、請求項１の記載に係わる１チッ
プマイクロコンピュータにおいて、モード切り換え端子
により各Ｉ／Ｏ部の入出力状態が設定された前記１チッ
プマイクロコンピュータを複数個用いることにより、１
チップマイクロコンピュータを製品基板に搭載するとき
の入出力と同じ状態の入出力と、プログラムによる動作
をエミュレーションする開発支援装置に使用するための
信号が接続された入出力とを得られることを特徴とす
る。

【００１２】請求項３の記載に係わる開発支援装置は、
１チップマイクロコンピュータのプログラムによる動作
をエミュレーションするための開発支援装置において、
複数個の請求項１または請求項２に記載の１チップマイ
クロコンピュータと、これらを搭載する基板とを有する
ことを特徴とする。本発明の１チップマイコンの回路構
成によれば、量産する１チップマイコンと同じ１チップ
マイコンを使用して開発支援装置を形成できるようにな
るので、量産する１チップマイコンの電気的特性とより
同等な特性を有する開発支援装置を容易に得られるよう
になる。

【００１３】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１及び図
２を参照しながら詳細に説明するが、本明細書では、全
図面を通して、同一または同様の部位には同一の符号を
付して説明することにより重複する説明を省略してい
る。本発明は、１チップマイクロコンピュータ（以下
「１チップマイコン」と略す）の回路構成を図１に示す
ような構成にすることにより、製品基板に１チップマイ
コンを搭載してプログラムに応じた所望の動作を行う従
来と同様な使用法だけでなく、図２に示す同マイコンの
プログラムを検証する（「デバッグ(debug) 」という）
ための開発支援装置の基板にも同マイコンを搭載して、
同マイコンの電気的特性等とできるだけ同じ特性を有す
る開発支援装置を提供するためのものである。

【００１４】図１は本発明の１チップマイコンの構成例
を示し、１チップマイコン１０は、動作プログラムが予
め記憶された読み出し専用の記憶部（以下「ＲＯＭ部」
と称す）２と、ＲＯＭ部２のプログラムに応じて演算や
制御等の処理を行う中央処理部（以下「ＣＰＵ部」と称
す）１と、ＣＰＵ部１で処理されたデータや外部記憶装
置からのデータを随時記憶する記憶部（以下「ＲＡＭ
部」と称す）３と、外部装置との間でデータを入出力す
るとともに後述するモード切り換え入力端子Ｔ１及びＴ
２の設定に応じて入出力する信号を切り換えることので
きる入出力部（以下「Ｉ／Ｏ部」と称す）４及び４ａ
と、各部間を接続してデータ伝送するための複数の配線
（以下「バス配線」と称す）Ｌ１乃至Ｌ３等とから構成
されている。尚、バス配線にはデータ信号を接続するデ
ータバスＬ１と、データの位置やＩ／Ｏ部を指定する信
号を接続するアドレスバスＬ２と、読み出しや書き込み
等のタイミング制御の信号を接続する制御バスＬ３等が
ある。

【００１５】Ｉ／Ｏ部４及び４ａは、データバスＬ１等
の信号をアドレスバスＬ２で指定された端子に制御バス
Ｌ３の信号により指定されたタイミングで入出力するた
めのタイミング回路５と、アナログスイッチ回路等で構
成されたスイッチ回路６と、入出力される信号のドライ
バ回路７と、外部接続用の端子（パッド）８とから構成
された入出力回路が複数並列して設けられた構成をして
いる。

【００１６】このＩ／Ｏ部の構成により、本発明の１チ
ップマイコン１０は、製品基板に搭載されてプログラム
に応じた所望の動作（以下「通常動作」と称す）を行う
だけでなく、同マイコンのプログラムを開発するための
開発支援装置に搭載して使用する（以下「特殊動作」と
称す）ことが可能になる。即ち、各動作時に対応した入
出力状態に各Ｉ／Ｏ部を切り換えるための入力端子（以
下「モード切り換え端子」と称す）Ｔ１及びＴ２を端子
設定することにより、各Ｉ／Ｏ部の状態を通常動作のと
きの入出力状態に設定（以下「通常設定」と称す）した
り、特殊動作のときの入出力状態に設定（以下「特殊設
定」と称す）したりすることができるようにようになっ
ている。例えば、モード切り換え端子を１チップマイコ
ン１０の外部またはＩ／Ｏ部内でプルダウン処理するこ
とにより、各モード切り換え端子が全て基準電位（ＧＮ
Ｄ）に接続されている状態では全てのＩ／Ｏ部が通常設
定の入出力となって通常動作を行えるとともに、モード
切り換え端子の一部のみが電源電圧（Ｖ_DD）に接続され
ているときには電源電圧に接続されたモード切り換え端
子につながるＩ／Ｏ部のみが特殊設定の入出力となる。
尚、同図において、スイッチ回路６は通常設定時の接続
を実線で示し、特殊設定時の接続を点線で示している。

【００１７】通常動作時には、製品基板に搭載され且つ
全てのＩ／Ｏ部が通常設定された１つの１チップマイコ
ン１０において、ＲＯＭ部２に記憶されたプログラム命
令をＣＰＵ部１で順次実行し、Ｉ／Ｏ部４及び４ａの各
タイミング回路５を介して入出力することにより、各バ
ス配線で指定された所定のタイミングで入出力が行われ
る。これにより、製品基板上の他の半導体装置を制御し
たり、スイッチ等の外部入力装置から制御入力を得た
り、モータや表示器等の外部装置を駆動するための出力
を行えるようになっている。

【００１８】一方、特殊動作時には、通常設定及び特殊
設定の両設定を含むように各Ｉ／Ｏ部が設定された１チ
ップマイコン１０を複数個使用することにより、通常設
定されたＩ／Ｏ部を介して通常動作時と同じ入出力を得
るとともに、特殊設定されたＩ／Ｏ部を介して特殊動作
のための信号を得ることができるようになっている。
尚、特殊設定で得られる特殊動作のための信号は、スイ
ッチ回路６により各バス配線のデータや各種のタイミン
グ信号等をタイミング回路５を介さないで入出力される
ので、通常動作時の入出力タイミングと関係なく所望の
信号の入出力を得ることができるようになる。例えば、
図１の場合は、モード切り換え端子Ｔ１により特殊設定
されたＩ／Ｏ部４からは制御バスＬ３の信号、モード切
り換え端子Ｔ２により特殊設定されたＩ／Ｏ部４ａから
はデータバスＬ１の信号がそれぞれ直接外部へ取り出せ
るようになっている。

【００１９】図２は、本発明の１チップマイコンを通常
動作させたときの動作及びそのプログラムを検証するた
めの開発支援装置を示す構成図で、図１で説明した１チ
ップマイコン１０を複数用いて開発支援装置の主要部を
形成している様子を表している。即ち、Ｉ／Ｏ部４及び
４ａの一方が特殊設定された１チップマイコン１０が２
つ搭載されたＩ／Ｏボード３０と、１チップマイコン１
０のＣＰＵ部の動作をハードウェアまたはソフトウエア
により実現したエミュレーション装置（以下「ＩＣＥ(I
n Circuit Emulator )」と称す）２０とから、１チップ
マイコン１０の通常動作を模擬的に実行することのでき
るエミュレーションボードが構成されている。従って、
製品基板で実際に制御する表示装置や駆動装置等が搭載
された評価ボード（「アプリケーションボード」ともい
う）４０をＩ／Ｏボード３０にケーブル配線等で接続す
れば、１チップマイコン１０の通常動作時の動作及びそ
のプログラムを検証することができるようになってい
る。

【００２０】同図において、モード切り換え端子Ｔ１の
みが外部で電源電圧に接続された（以下「Ａ設定」と称
す）１チップマイコン１０のＩ／Ｏ部は、端子１乃至ｎ
（ｎは任意の整数）からなるｎ本の端子が通常設定の入
出力になるとともに、端子（ｎ＋１）乃至ｍ（ｍはｎよ
り大きい任意の整数）からなる（ｍ−ｎ）本の端子は特
殊設定の入出力となり、モード切り換え端子Ｔ２のみが
電源電圧に接続された（以下「Ｂ設定」と称す）１チッ
プマイコン１０のＩ／Ｏ部は、端子１乃至ｎが特殊設定
の入出力になるとともに端子（ｎ＋１）乃至ｍは通常設
定の入出力となっている。従って、Ａ設定された１チッ
プマイコン１０の通常設定の端子からの信号線Ｌ５と、
Ｂ設定された１チップマイコン１０の通常設定の端子か
らの信号線Ｌ６とを組み合わせれば、１つの１チップマ
イコン１０の通常動作時と同じ入出力を全て得て評価ボ
ード４０に接続することができるとともに、Ａ設定され
た１チップマイコン１０の特殊設定の端子からの信号線
Ｌ６ａと、Ｂ設定された１チップマイコン１０の特殊設
定の端子からの信号線Ｌ５ａとを組み合わせれば、特殊
動作に必要な信号を全て得てＩＣＥ２０に接続できるよ
うになる。

【００２１】従って、Ｉ／Ｏボード３０にＩＣＥ２０及
び評価ボード４０をケーブル配線等で接続するととも
に、ＩＣＥ２０に図示しないパーソナルコンピュータを
接続すれば、１チップマイコン１０の通常動作及びその
プログラムの検証を行うことができるようになる。パー
ソナルコンピュータは、簡単な操作により１チップマイ
コンのプログラムの作成、記憶及び変更等が容易に行え
るとともに、検証するプログラムの動作を一時的に停止
させたり、その履歴を確認したりすること等ができるよ
うになっている。

【００２２】尚、本発明の１チップマイコン及びこれを
用いた開発支援装置は上述の実施の形態に限定されるも
のではなく、例えば、モード切り換え端子を３つ以上設
けて各Ｉ／Ｏ部の設定の組み合わせを増やし、３つ以上
の１チップマイコンを組み合わせて１つの１チップマイ
コンの通常動作と同じ入出力を全て得るとともに、ＩＣ
Ｅに必要な信号を全て得るようにしても良い。また、モ
ード切り換え端子は、上述のように複数の入力端子の設
定の組み合わせにより複数の状態を設定できるようにし
ても良いし、１つの入力端子の入力電圧レベルにより複
数の状態を設定できるようにしても良い。

【００２３】更に、ＩＣＥや評価ボードの外形形状は任
意で構わないとともに、本発明の１チップマイコンを使
用したＩ／ＯボードをＩＣＥの一部として構成したり、
本発明と同様にして形成した１チップマイコンを使用し
てＩＣＥの主要部を形成するようにしても構わない。ま
た、評価ボード４０に量産する１チップマイコン１０を
挿入接続するためのソケットを設けておけば、１チップ
マイコン１０が製造された後は、評価ボード４０のソケ
ットに１チップマイコン１０を挿入接続するだけで１チ
ップマイコン１０の動作を検証できるようなり、より製
品基板に近い状態での動作確認が可能になる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の１チップ
マイコンの回路構成によれば、製品基板に搭載する１チ
ップマイコンと同じものを使用して開発支援装置のＩ／
Ｏ部及び内部タイミング回路等を形成できるようになる
ので、１チップマイコン自体のの回路規模は多少増大し
単価が高くなるものの、量産する１チップマイコンと動
作電圧範囲、動作消費電流、タイミング条件、及び出力
のドライブ能力等の電気的特性が概ね同一の開発支援装
置を容易に形成できるという効果がある。また、開発支
援装置の回路的なバグが殆ど無くなるとともに、開発支
援装置でのプログラム動作と製品基板での１チップマイ
コンの動作が一致しないということが少なくなり、量産
前の不具合の発生を減らせるという効果がある。更に、
ＩＣＥやＩ／Ｏボードのための半導体装置を、量産する
１チップマイコンとは別に開発する必要が少なくなるの
で、１チップマイコン及びその開発支援装置の開発する
ための手間や費用を大幅に削減することができるという
効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のマイクロコンピュータを示す構成
図、

【図２】 本発明のマイクロコンピュータの開発支援装
置を示す構成図、

【図３】 従来のマイクロコンピュータを示す構成図、

【図４】 従来のマイクロコンピュータの開発支援装置
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ：中央制御部（ＣＰＵ部） ２ ：ＲＯＭ部 ３ ：ＲＡＭ部 ４、４ａ：入出力部（Ｉ／Ｏ部） Ｌ１：データバス Ｌ２：アドレスバス Ｌ３：制御バス Ｔ１、Ｔ２：モード切り換え端子 １０：１チップマイコン（１チップマイクロコンピュー
タ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プログラムが予め記憶されたＲＯＭ部
   と、前記プログラムに応じて演算や制御等の処理を行う
   ＣＰＵ部と、前記ＣＰＵ部で処理されたデータや外部記
   憶装置からのデータを随時記憶するＲＡＭ部と、外部装
   置との間で信号データを入出力するための複数のＩ／Ｏ
   部と、各部間を接続するバス配線とを有する１チップマ
   イクロコンピュータにおいて、前記Ｉ／Ｏ部はバス配線
   の信号により入出力のタイミング制御を行うタイミング
   回路を有するとともに、前記タイミング回路を介するこ
   とによりタイミング制御されて信号を入出力する通常設
   定と、前記タイミング回路を介さずに任意のタイミング
   で信号を入出力する特殊設定とを有し、Ｉ／Ｏ部毎に前
   記通常設定と前記特殊設定とを切り換えるためのモード
   切り換え端子を有することを特徴とする１チップマイク
   ロコンピュータ。
2. 【請求項２】 前記モード切り換え端子により各前記Ｉ
   ／Ｏ部の入出力状態が設定された前記１チップマイクロ
   コンピュータを複数個用いることにより、前記１チップ
   マイクロコンピュータを製品基板に搭載するときの入出
   力と同じ状態の入出力と、前記プログラムによる動作を
   エミュレーションする開発支援装置に使用するための信
   号が接続された入出力とを得られることを特徴とする請
   求項１に記載の１チップマイクロコンピュータ。
3. 【請求項３】 前記１チップマイクロコンピュータの前
   記プログラムによる動作をエミュレーションするための
   開発支援装置において、複数個の請求項１または請求項
   ２に記載の前記１チップマイクロコンピュータと、これ
   らを搭載する基板とを有することを特徴とする開発支援
   装置。