JP2004086645A - Microcomputer - Google Patents
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Abstract
Description
【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に関し、特にDLL(Delay Locked Loop)とPLL(Phase Locked Loop)の両方を混載し、用途に応じて使い分けができるクロックパルスジェネレータを含むマイクロコンピュータに適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明者が検討したところによれば、マイクロコンピュータに関しては、以下のような技術が考えられる。
【0003】
たとえば、近年の携帯電話やモバイル機器向けのCPU、ASICでは、低消費電力、部品点数削減などのため、半導体回路のメインクロック信号(数M〜数10MHz)の供給源として時計用クロック信号などの数10kHz程度の低周波クロック信号を使用することがある。このクロック信号を数100〜1000倍程度に逓倍してメインクロック信号に供給するため、PLL、DLLなどを使用する。DLLは、デジタル的に発振器を制御して逓倍を行う回路である。低周波クロック信号入力の場合、PLLは内部容量の増大に伴う面積増加、ジッタの増加などの問題があるため、低周波のクロック信号を高逓倍するには主にDLLが使用されている。
【0004】
今後のモバイル機器向けマイクロコンピュータは、内蔵発振器として、PLLだけではなく、DLLも搭載すると考えられる。また、下位互換性のためには、ユーザがDLLを使うか、使わないかを選択できるようにする必要がある。
【0005】
なお、このようなマイクロコンピュータに関する技術としては、たとえば特開2001−290793号公報に記載される技術などが挙げられる。この公報には、外部リセット信号が入力された後、発振安定してから内部のリセット信号をかけるように内部リセット回路を設けたマイクロコンピュータが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のようなマイクロコンピュータについて、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【0007】
たとえば、今後のモバイル機器向けマイクロコンピュータは、前述したとおり、DLLとPLLの両方を混載し、用途に応じて使い分けができるようになると考えられるが、この場合に以下のような問題がある。以下において、本発明者が本発明の前提として検討した、DLLとPLLの両方を混載し、用途に応じて使い分けができるような回路構成の半導体回路の一例を図14、図15(a)及び図15(b)により説明する。
【0008】
図14に示すように、この半導体回路は、発振制御回路1eと、この発振制御回路1eからのリセット信号Rinとクロック信号Cinを受けるコア回路2から構成される。発振制御回路1eの構成は、クロック信号を逓倍するためのDLL11およびPLL(1)12と、DLL11の出力とPLL(1)12の出力を選択するセレクタ13と、選択後のクロック信号をさらに逓倍する必要がある場合に必要なPLL(2)14と、コア回路2に送るリセット信号Rinを内部クロック信号Cinと同期させるためのクロック同期回路17からなり、入力として外部リセット信号Rと外部クロック信号C1,C2と、外部からPLL(1)12、DLL11のどちらを使うかを選択するためのモード信号Sがある。
【0009】
この半導体回路のリセットシーケンスは、図15(a)及び図15(b)の波形図のようになる。図15(a)のように、外部から入力されるモード信号SでPLLを選択したとき、PLL(1)12もしくはPLL(2)14がある場合には、PLL(1)12、PLL(2)14が動作を開始してからリセットを解除するまでの時間は、PLL(1)12、PLL(2)14の安定化時間(それぞれx、y)の和で決まる。
【0010】
これに対して、図15(b)のように、モード信号SでDLLを選択したとき、リセット解除までに必要な時間は、DLL11の安定化時間(x’)と、PLL(2)14の安定化時間(y’)の和となるが、低周波入力のDLL11の安定化時間はPLLの安定化時間に比べ非常に長いので、リセット解除時間をモード信号SでPLLを選択した場合よりも遅らせる必要がある。従って、半導体回路のリセット解除タイミングを2種類用意する必要があるが、これは煩雑であるし、(x’+y’)に相当する遅延時間(数ms)を半導体回路以外で生成する必要がある。
【0011】
そこで、本発明の目的は、DLLの動作/非動作を選択でき、特にPLL、DLLのどちらを使う場合でも、リセット解除タイミングを同じにすることができ、またDLLを使用する場合の長いリセット解除待ち時間を半導体回路の内部で生成することができるマイクロコンピュータを提供することにある。
【0012】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0014】
本発明は、前記目的を達成するために、外部より高周波(高速)・低周波(低速)のクロック信号が入力可能なマイクロコンピュータの、外部入力クロック信号をもとに内部クロック信号を生成可能なクロックパルスジェネレータにおいて、外部リセット信号をもとにクロック生成回路(DLL:逓倍回路)の引き込み時間を含めた制御可能な内部リセット信号を生成可能にしたクロックパルスジェネレータに適用される。すなわち、本発明によるマイクロコンピュータは、以下のような特徴を有するものである。
【0015】
(1)本発明のマイクロコンピュータは、第1クロック信号を逓倍する第1逓倍回路と、この第1逓倍回路による逓倍後の第2クロック信号または第1クロック信号とは異なる周波数の第3クロック信号の一方を選択して内部クロック信号として出力する第1選択回路と、この第1選択回路による選択後の内部クロック信号に同期させて、第1リセット信号を遅延する遅延回路と、この遅延回路による遅延後の第2リセット信号または第1リセット信号の一方を選択して内部リセット信号として出力する第2選択回路とを有するものである。たとえば、第1逓倍回路は、DLL回路からなるものである。これにより、比較的、低い周波数を逓倍するDLL回路からなる第1逓倍回路の動作/非動作を選択でき、外部から入力される第1クロック信号を逓倍した第2クロック信号または第3クロック信号のどちらを選択して使用する場合でも、リセット解除タイミングを同じにすることができるようになる。また、DLL回路を使用する場合の長いリセット解除待ち時間を内部で生成することができるようになる。
【0016】
(2)前記(1)のマイクロコンピュータにおいて、第1選択回路の前段に、第3クロック信号を目的の周波数に逓倍して出力する第2逓倍回路を有するものである。また、第1選択回路の後段に、この第1選択回路による選択後のクロック信号を目的の周波数に逓倍して内部クロック信号として出力する第3逓倍回路を有するものである。たとえば、第2逓倍回路および第3逓倍回路は、PLL回路からなるものである。これにより、特にPLL回路、DLL回路のどちらを使う場合でも、リセット解除タイミングを同じにすることができようになる。また、第3クロック信号をさらに逓倍する必要がある場合、選択後のクロック信号をさらに逓倍する必要がある場合に対応することができるようになる。
【0017】
(3)前記(1)のマイクロコンピュータにおいて、第1選択回路で第1逓倍回路による逓倍後の第2クロック信号を選択する場合に、内部リセット信号の生成に第1逓倍回路が出力する発振安定信号を用いるものである。これにより、第1逓倍回路が出力する発振安定信号を用いて内部リセット信号を生成することができるようになる。
【0018】
(4)前記(1)のマイクロコンピュータにおいて、第1逓倍回路は、この第1逓倍回路の起動時に二分探索法を用いて目的の周波数に到達させる制御回路を有するものである。これにより、目的の周波数に到達する時間が短くなり、第1逓倍回路の発振安定化時間を短縮することができるようになる。
【0019】
(5)前記(1)のマイクロコンピュータにおいて、第1選択回路の後段に、この第1選択回路による選択後のクロック信号を制御して、第1逓倍回路の発振安定化時間に不安定なクロック信号が出力されないように論理演算する論理回路を有するものである。これにより、不安定なクロック信号が出力されることがないので、コア回路による無駄な消費電力を抑えることができるようになる。
【0020】
(6)前記(1)のマイクロコンピュータにおいて、第1選択回路の後段に、この第1選択回路による選択後のクロック信号または第3クロック信号とは異なる周波数の第4クロック信号の一方を選択して内部クロック信号として出力する第3選択回路を有するものである。これにより、複数のクロック信号の入力に対応することができるようになる。
【0021】
(7)前記(1)のマイクロコンピュータにおいて、内部クロック信号と内部リセット信号が入力され、内部クロック信号として、それぞれが第1クロック信号または第2クロック信号または第3クロック信号のいずれか1つを選択して動作する複数のモジュールを含むコア回路を有するものである。これにより、コア回路の複数のモジュールの入力クロック信号の周波数をそれぞれ制御することで、コア回路の低消費電力化を実現することができるようになる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0023】
(実施の形態1)
図1により、本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態1の半導体回路の構成の一例を説明する。図1は本実施の形態の半導体回路の構成図を示す。
【0024】
本実施の形態の半導体回路は、たとえばDLLとPLLの両方を混載し、用途に応じて使い分けができるクロックパルスジェネレータに適用され、外部クロック信号C1,C2と外部リセット信号Rを入力として内部クロック信号Cinと内部リセット信号Rinを生成する発振制御回路1と、この発振制御回路1により生成された内部クロック信号Cinと内部リセット信号Rinを入力として動作するコア回路2などから構成される。たとえば一例として、外部クロック信号C1は10MHz程度の高い周波数、外部クロック信号C2は32kHz程度の低い周波数である。また、コア回路2は、例えば中央処理装置(CPU)、各種メモリ、各種コントローラ等の各種モジュールを含んでいる。
【0025】
発振制御回路1には、外部クロック信号C1,C2を入力として内部クロック信号Cinを生成するクロック信号生成部と、外部リセット信号Rを入力として内部リセット信号Rinを生成するリセット信号生成部が設けられている。
【0026】
この発振制御回路1のクロック信号生成部は、低周波の外部クロック信号C2を逓倍するDLL11と、高周波の外部クロック信号C1を逓倍するPLL(1)12と、DLL11の出力とPLL(1)12の出力の一方を選択するセレクタ13と、このセレクタ13による選択後のクロック信号を逓倍して内部クロック信号Cinとして出力するPLL(2)14などから構成される。
【0027】
このクロック信号生成部において、DLL11、PLL(1)12およびPLL(2)14は逓倍回路、セレクタ13は選択回路としてそれぞれ機能する。また、セレクタ13には、DLL11、PLL(1)12のどちらを使うかを選択するためのモード信号Sが入力されている。前記モード信号Sは内部回路の動作状態を選択するような外部より入力されるモード信号を利用している。なお、PLL(1)12、PLL(2)14は、必ずしも必要ではなく、外部クロック信号C1をさらに逓倍する場合にはPLL(1)12が必要となり、選択後のクロック信号をさらに逓倍する必要がある場合にはPLL(2)14が必要となる。また、PLL(1)がない場合には、セレクタ13においては外部クロックC1とDLL11において逓倍されたクロック信号とを選択することが可能となる。更にPLL(2)がない場合には、セレクタ13で選択されたクロック信号を内部クロックCinとして出力することが可能となる。
【0028】
また、発振制御回路1のリセット信号生成部は、外部リセット信号Rを遅延するディレイ15と、外部リセット信号Rとディレイ15の出力の一方を選択するセレクタ16と、このセレクタ16の出力を内部クロック信号Cinに同期させて内部リセット信号Rinとして出力するクロック同期回路17などから構成される。
【0029】
このリセット信号生成部において、ディレイ15は遅延回路、セレクタ16は選択回路としてそれぞれ機能する。また、ディレイ15は、たとえば入力クロック信号C2に同期したカウンタで構成することができる。セレクタ16の選択信号としては、前述のモード信号Sが用いられる。
【0030】
次に、図2(a)及び図2(b)により、本実施の形態の半導体回路のリセットシーケンスの一例を説明する。図2(a)及び図2(b)は本実施の形態の半導体回路のリセットシーケンスの波形図を示し、図2(a)は外部から入力されるモード信号でPLLを選択した場合、図2(b)は外部から入力されるモード信号でDLLを選択した場合をそれぞれ示す。
【0031】
図2(a)のように、外部から入力されるモード信号SでPLL(1)12を選択した場合は、前記図14と同じで、リセット解除までの時間は、(x+y)だけ必要である。
【0032】
図2(b)のように、外部から入力されるモード信号SでDLL11を選択した場合は、外部リセット信号Rがディレイ15による遅延時間DELAYだけ遅れて内部リセット信号Rinに伝わるので、モード信号SでPLL(1)12を選択した場合の外部リセット信号Rによる解除タイミングを使用しても、ディレイ15による遅延時間DELAYを調節することで、内部クロック信号Cinの発振安定後に内部リセット信号Rinを供給することができる。
【0033】
従って、本実施の形態の半導体回路によれば、PLL(1)12、DLL11のどちらを使用する場合でも、同一のリセット解除タイミングを使用することができる。また、DLL11の入力クロック信号C2は、時計用クロック信号を使用して生成することが可能であり、それゆえ既に時計用クロック入力端子を備えた半導体回路では端子の追加は必要ない。
【0034】
また、図示はしない外部クロックC1をセレクタ13で選択する場合には、遅延時間DELAYが不必要となるため、外部リセット信号Rをセレクタ16で選択することになる。
【0035】
(実施の形態2)
図3により、本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態2の半導体回路の構成の一例を説明する。図3は本実施の形態の半導体回路の構成図を示す。
【0036】
本実施の形態の半導体回路は、前記実施の形態1と同様に、たとえばDLLとPLLの両方を混載し、用途に応じて使い分けができるクロックパルスジェネレータに適用され、前記実施の形態1との相違点は、外部から入力されるモード信号でDLLを選択した場合に、内部リセット信号として、DLLが出力するDLL発振安定信号を利用するようにした点である。この例では、DLLには発振安定時に信号を出力することが可能な場合があり、それを内部リセット信号として利用するものである。
【0037】
すなわち、本実施の形態の半導体回路において、外部クロック信号C1,C2と外部リセット信号Rを入力として内部クロック信号Cinと内部リセット信号Rinを生成する発振制御回路1aは、DLL11aに外部クロック信号C2と外部リセット信号Rが入力され、DLL出力クロック信号CdllとDLL発振安定信号Dが出力され、このDLL発振安定信号Dがディレイ15に入力され、内部リセット信号Rinの生成に利用される。
【0038】
次に、図4(a)及び図4(b)により、本実施の形態の半導体回路のリセットシーケンスの一例を説明する。図4(a)及び図4(b)は本実施の形態の半導体回路のリセットシーケンスの波形図を示し、図4(a)は外部から入力されるモード信号でPLLを選択した場合、図4(b)は外部から入力されるモード信号でDLLを選択した場合をそれぞれ示す。
【0039】
図4(a)のように、外部から入力されるモード信号SでPLL(1)12を選択した場合は、前記図2と同じで、リセット解除までの時間は、(x+y)だけ必要である。
【0040】
図4(b)のように、外部から入力されるモード信号SでDLL11aを選択した場合は、外部リセット信号Rの解除でDLL11aが動作を開始する。DLL11aの発振安定後、DLL発振安定信号Dが出力される。さらに、PLL(2)14は、電源投入時、DLL11aの動作開始時、DLL11aの発振安定時のいずれかに動作を開始するが、内部クロック信号Cinが安定するには、DLL発振安定信号Dが出力された後、PLL(2)14の発振安定化時間が必要である。そこで、ディレイ15において、PLL(2)14の発振安定化時間に相当する遅延時間DELAYをDLL発振安定信号Dに追加して、内部リセット信号Rinを解除する。
【0041】
従って、本実施の形態の半導体回路においても、内部リセット信号として、DLL11aが出力するDLL発振安定信号Dを利用することで、前記実施の形態1と同様に、PLL(1)12、DLL11aのどちらを使用する場合でも同一のリセット解除タイミングを使用することが可能であり、さらにPLL(2)14の発振安定後に内部リセット信号Rinを解除することができる。
【0042】
次に、図5および図6により、DLL発振安定信号を出力するDLLの構成の一例を説明する。併せて、図7および図8により、DLL起動時の二分探索法の一例を説明する。図5はDLLの構成図、図6はDLL内の発振回路部の構成図、図7はDLLの動作シーケンスのフロー図、図8は周波数確定時の二分検索制御のフロー図をそれぞれ示す。ここでは、DLLの例として、このDLLの起動時に二分探索法を用いて目的の周波数に到達させる手法を用いている。
【0043】
DLL11aは、図5に示すように、n逓倍の基本構成とされ、入力クロック信号(C2)とリセット信号(R)と遅延ループによる発振回路部33により生成されたクロック信号を入力として遅延判定信号を生成する位相制御部31と、入力クロック信号(C2)とリセット信号(R)と遅延判定信号を入力として遅延制御信号とDLL発振安定信号(D)を生成する遅延制御部32と、遅延制御信号を入力として逓倍出力クロック信号(Cdll)を生成する遅延ループによる発振回路部33などから構成される。
【0044】
位相制御部31には、n進カウンタ34、周波数位相比較器35が設けられている。遅延制御部32には、起動時制御回路36、アップ/ダウンカウンタ37、遅延制御デコーダ38が設けられている。遅延ループによる発振回路部33には、可変遅延部39、インバータ40が設けられている。この発振回路部33は、具体的には、たとえば図6に示すように、インバータ40と、たとえば1024段(詳細は後述)の縦続接続されたバッファ41と、各バッファ41の出力を任意に選択するセレクタ42などから構成される。
【0045】
以上のように構成されるDLL11aの動作は、以下のようなフィードバック制御となる。発振回路部33は、遅延量を遅延制御部32内の遅延制御デコーダ38で制御することで所望の周波数を生成する。その出力を位相制御部31で、n進カウンタ34を用いて1/n分周して、この分周信号と入力クロック信号(C2)とを周波数位相比較器35で比較する。この比較の結果、たとえば入力クロック信号(C2)の位相が早ければ、遅延ループの遅延量を減らす必要があるので、遅延判定信号によって遅延制御部32で、アップ/ダウンカウンタ37により遅延制御デコーダ38の出力値を小さくして、出力クロック信号(Cdll)を速める。また、入力クロック信号(C2)の位相が遅ければ、逆の処理を行う。このように入力クロック信号(C2)と逓倍出力クロック(Cdll)の周期の差を、逓倍出力クロック(Cdll)にフィードバックする事で、入力クロック信号(C2)の逓倍を行う。
【0046】
通常、DLLでは、位相比較の際、位相差がどれくらいあるかまでは検知せず、早いか遅いかしか判定しないので、位相比較後の動作は遅延段数を±1段ずつ調整するだけである。従って、たとえば遅延段数が1000段とした場合、目標周波数のときの遅延段数が900、起動時のデコーダ初期値が0とした場合、出力周波数安定までの時間は最低でも(入力周期×900)だけ必要になる。入力が32kHzとすると、28msとなり、非常に大きい値となる。目標周波数のときの遅延段数は、半導体プロセス、電圧、温度に依存して一定値ではないため、デコーダ初期値を合わせ込むのは不可能である。このため、通常のDLLの方式では発振安定化時間が長すぎるという問題がある。
【0047】
そこで、本実施の形態においては、上記対策として、DLL11aの起動時には遅延段数の確定に図7および図8に示す二分探索法を用いている。この制御は、DLL11aを構成する遅延制御部32に含まれる起動時制御回路36が行う。ここでは説明のため、アップ/ダウンカウンタ37を仮に10ビットとする。このとき、遅延段数は1024段である。
【0048】
図7に示すように、DLL11aがリセット解除を受けたとき(ステップS1)、アップ/ダウンカウンタ37を制御して二分探索による目標遅延段数の検索を行うことで(ステップS2)、入力クロック信号の10サイクル程度で目標の遅延段数に到達することができる。そして、二分探索が終了したら、位相差に対して遅延段数を±1段ずつ調整する処理を実施して、目標逓倍周波数の近傍で出力クロック信号が安定動作するようにフィードバック制御を行う(ステップS3)。また、二分探索が終了したら、フラグを立てることによって、それをDLL発振安定信号としてDLLの外部で使用することが可能となる。
【0049】
具体的に、周波数確定時の二分検索制御は、図8に示すように、リセット解除後に、まず1回目に、アップ/ダウンカウンタ37の値を512段目(1024/2)に対応する‘1000000000’に設定し、この512段目で判定し、この判定の結果に応じて2回目に進む。2回目では、判定の結果、逓倍出力クロック信号が入力クロック信号より早ければ、アップ/ダウンカウンタ37の値を768段目(512+512/2)に対応する‘1100000000’に設定し、逆に遅ければ256段目(512−512/2)に対応する‘0100000000’に設定して、早いか遅いかを判定する。
【0050】
同様に、3回目では、896段目(768+256/2)に対応する‘1110000000’、640段目(768−256/2)に対応する‘1010000000’、384段目(256+256/2)に対応する‘0110000000’、128段目(256−256/2)に対応する‘0010000000’にそれぞれ設定して早いか遅いかを判定し、4回目以降も同じように行うことで目標の周波数を確定することができる。
【0051】
従って、本実施の形態においては、DLL11aの起動時にこれらの制御回路を用いて行う二分探索法を用いて遅延段数を確定することにより、目標の遅延段数に到達する時間が短くなり、よってDLL11aの発振安定化時間を短縮することができる。
【0052】
(実施の形態3)
図9により、本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態3の半導体回路の構成の一例を説明する。図9は本実施の形態の半導体回路の構成図を示す。
【0053】
本実施の形態の半導体回路は、前記実施の形態1と同様に、たとえばDLLとPLLの両方を混載し、用途に応じて使い分けができるクロックパルスジェネレータに適用され、前記実施の形態1との相違点は、DLLおよびPLLの発振安定化時間に不安定なクロック信号がコア回路に入らないようにする仕組みを付加した点である。この例では、不安定なクロック信号がコア回路に入ることによる無駄な消費電力を抑えることができる。
【0054】
すなわち、本実施の形態の半導体回路において、外部クロック信号C1,C2と外部リセット信号Rを入力として内部クロック信号Cinと内部リセット信号Rinを生成する発振制御回路1bは、クロック信号生成部におけるPLL(2)14の後段にORゲート18が接続され、またリセット信号生成部におけるセレクタ16とクロック同期回路17との間にディレイ(1)19が接続されて構成され、ORゲート18の一方にはPLL(2)14の出力、他方にはセレクタ16の出力がそれぞれ入力され、このORゲート18の出力はクロック同期回路17に入力されるとともに内部クロック信号Cinとして出力される。
【0055】
次に、図10(a)及び図10(b)により、本実施の形態の半導体回路のリセットシーケンスの一例を説明する。図10(a)及び図10(b)は本実施の形態の半導体回路のリセットシーケンスの波形図を示し、図10(a)は外部から入力されるモード信号でPLLを選択した場合、図10(b)は外部から入力されるモード信号でDLLを選択した場合をそれぞれ示す。
【0056】
図10(a)のように、外部から入力されるモード信号SでPLL(1)12を選択した場合は、外部リセット中はコア回路2に、PLL(1)12、PLL(2)14の動作開始時の不安定なクロック信号が伝わらない。外部リセットRが解除されると、コア回路2にクロック信号が供給され始め、さらにディレイ(1)19による遅延時間DELAY1後に内部リセットが解除される。遅延時間DELAY1は、コア回路2が安定するまでに必要なサイクル数だけ必要で、内部クロックの数サイクル分の遅延であり、外部クロック信号もしくは内部クロック信号に同期したカウンタで構成できる。
【0057】
図10(b)のように、外部から入力されるモード信号SでDLL11を選択した場合は、ディレイ15による遅延の期間DELAYにおいて、DLL11、PLL(2)14の動作開始時の不安定なクロック信号が伝わらない。DLL11、PLL(2)14のクロック信号が安定後、ディレイ15による時間DELAYの遅延が終了し、コア回路2にクロック信号が供給され始め、さらに遅延時間DELAY1後に内部リセットが解除される。
【0058】
従って、本実施の形態の半導体回路によれば、前記実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、不安定なクロック信号がコア回路2に入ることがないので、コア回路2による無駄な消費電力を抑えることができる。
【0059】
(実施の形態4)
図11により、本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態4の半導体回路の構成の一例を説明する。図11は本実施の形態の半導体回路の構成図を示す。
【0060】
本実施の形態の半導体回路は、前記実施の形態1と同様に、たとえばDLLとPLLの両方を混載し、用途に応じて使い分けができるクロックパルスジェネレータに適用され、前記実施の形態1との相違点は、複数のクロック信号の入力に対応できるように構成した点である。
【0061】
すなわち、本実施の形態の半導体回路において、発振制御回路1cは、クロック信号生成部におけるPLL(2)14の後段にセレクタ20が接続され、このセレクタ20と前段のセレクタ13aとにより複数のクロック信号の入力に対応できるように構成され、またリセット信号生成部がANDゲート21、減算カウンタ22、ANDゲート23、ORゲート24などから構成され、さらに外部から入力される複数のモード信号S1,S2,…に基づいて各種モード制御を行う論理回路25が設けられている。
【0062】
この発振制御回路1cにおいて、クロック信号生成部の前段のセレクタ13aにはDLL11aの出力、PLL(1)12の出力、外部クロック信号C1が入力され、そのうちの1つのクロック信号を選択し、さらに後段のセレクタ20にはPLL(2)14の出力、セレクタ13aの出力が入力され、そのうちの1つのクロック信号を選択して、内部クロック信号Cinとして出力する。これらのセレクタ13a,20における選択は、論理回路25により制御される。
【0063】
また、発振制御回路1cのリセット信号生成部において、ANDゲート21にはDLL発振安定信号Dとリセット信号生成部のフィードバック信号が入力され、このANDゲート21の出力はカウント開始信号として減算カウンタ22に入力される。減算カウンタ22の出力はANDゲート23に入力され、このANDゲート23において、論理回路25から入力される制御信号(HighでDLL使用、LowでDLL使用せず)と論理演算される。このANDゲート23の出力は、外部リセット信号Rが一方に入力されるORゲート24に入力され、このORゲート24から内部リセット信号Rinが出力される。なお、減算カウンタ22には、外部リセット信号R、DLL11aの出力クロック信号が入力されているが、DLL11aの出力クロック信号に代えて外部クロック信号C2を入力することも可能である。
【0064】
次に、図12(a)及び図12(b)により、本実施の形態の半導体回路のリセットシーケンスの一例を説明する。図12(a)及び図12(b)は本実施の形態の半導体回路のリセットシーケンスの波形図を示し、図12(a)はDLL使用時、図12(b)はDLL未使用時をそれぞれ示す。
【0065】
この半導体回路では、複数のモード信号S1,S2,…の入力をもとに、論理回路25がDLL11aの使用/不使用や、PLL(1)12,(2)14の使用/不使用を選択する信号を生成して、セレクタ13a,20、ANDゲート23に供給する。これにより、リセット信号の制御は、DLL使用時は図12(a)のように外部リセット信号Rによる解除後、DLL11aの安定化時間の確保および同時使用するPLL(2)14の安定化時間の確保が可能である。また、DLL未使用時は、図12(b)のように外部リセット信号Rがそのまま内部リセット信号Rinとなる。
【0066】
従って、本実施の形態の半導体回路によれば、前記実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、複数のクロック信号の入力に対応することができる。
【0067】
(実施の形態5)
図13により、本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態5の半導体回路の構成の一例を説明する。図13は本実施の形態の半導体回路の構成図を示す。
【0068】
本実施の形態の半導体回路は、前記実施の形態1と同様に、たとえばDLLとPLLの両方を混載し、用途に応じて使い分けができるクロックパルスジェネレータに適用され、前記実施の形態1との相違点は、DLLの低周波入力クロック信号をコア回路の低消費電力化に利用する仕組みを付加した点である。この例では、コア回路の中の複数のモジュールの入力クロック周波数をそれぞれ制御することで、コア回路の低消費電力化に有効である。
【0069】
すなわち、本実施の形態の半導体回路において、コア回路2aは、リセット信号を制御するためのモジュール(1)51と、このモジュール(1)51に対応するディレイ(1)52と、複数のクロック信号を選択的に入力される複数のモジュール(2)53,(3)54,…と、これらの各モジュール(2)53,(3)54,…に対応するセレクタ55,56,…などから構成される。また、発振制御回路1dは、前記実施の形態1(図1)と同様の構成であるが、内部クロック信号としてCin,C1in,C2inが出力されている。ディレイ(1)52はセレクタ55,56,…と同等の遅延を有し、モジュール(1)51,(2)53,(3)54,…のクロックの位相を合わせるために必要である。
【0070】
モジュール(1)51には、内部リセット信号Rinが入力され、また内部クロック信号Cinがディレイ(1)52を介して入力され、クロック選択用の制御信号が各モジュール(2)53,(3)54,…に対応するセレクタ55,56,…に供給されている。これらの各モジュール(2)53,(3)54,…には、内部リセット信号Rinが入力され、またセレクタ55,56,…により選択された内部クロック信号Cin,C1in,C2inのうち1つのクロック信号が入力され、各モジュール(2)53,(3)54,…の内部回路が動作する。
【0071】
通常、モジュールのクロック信号を制御する場合は、モジュール(1)51の制御で、クロック信号を停止するか、半導体回路のメインクロック信号(数M〜数10MHz)の分周をモジュールに入力する。
【0072】
しかし、本実施の形態においては、メインクロック信号より1000倍程度の低速なDLL11への入力クロック信号C2inをモジュール(2)53,(3)54,…に入力することで、モジュールの消費電力を大きく下げることが可能である。たとえば、処理が遅くても構わない割り込み制御モジュールでは、本実施の形態は有効である。また、DLL11を使用し、あるモジュールに対し内部クロックCinを出力する場合、別のモジュールに対して内部クロックC1inを出力することで、例えば外部クロック信号C1を、サウンド処理モジュールなどに必要な特定周波数のクロック信号として別のモジュールに対し入力することにも利用できる。
【0073】
なお、本実施の形態を実現するためには、メインクロック信号と外部入力クロック信号が非同期である場合があるため、モジュール入力クロック信号をメインクロック信号もしくはそれを分周した周波数から、外部入力クロック信号に切り替える際に、更に外部入力クロック信号からメインクロック信号若しくはそれを分周した周波数に切り替える際に、モジュール入力クロック信号の不必要な信号状態が発生しないようにすることが必要である。そこで、セレクタ55,56,…には、そのための論理が設けられている。また、セレクタ55,56,…は、クロック信号を停止させるときに選択するHighまたはLowの固定電位に接続可能となっている。
【0074】
従って、本実施の形態の半導体回路によれば、前記実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、コア回路2aの中の複数のモジュール(2)53,(3)54,…の入力クロック信号の周波数をそれぞれ制御することで、コア回路2aの低消費電力化を実現することができる。
【0075】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0076】
例えば、本実施の形態の夫々においては、PLL及びDLLを搭載した実施例が示されているが、実施の形態1に記載しているように少なくともDLL回路を搭載する半導体回路において本発明は有効となる。
【0077】
更には、本実施の形態においてはDLL回路に限ることなく、DLL回路と同様に十分な発振安定化時間を必要とする回路に対しても有効となる。
【0078】
本発明は、前述したようにマイクロプロセッサに好適であり、さらに発振回路、逓倍回路などにも応用することができる。
【0079】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0080】
(1)第1クロック信号を逓倍する第1逓倍回路、逓倍後の第2クロック信号または第3クロック信号の一方を選択する第1選択回路、選択後の内部クロック信号に同期させるためのリセット信号を生成する第1リセット信号を入力する遅延回路、遅延後の第2リセット信号または第1リセット信号の一方を選択する第2選択回路とを有することで、比較的、低い周波数を逓倍する第1逓倍回路(DLL回路)の動作/非動作を選択でき、外部から入力される第1クロック信号を逓倍した第2クロック信号または第3クロック信号のどちらを選択して使用する場合でも、リセット解除タイミングを同じにすることができるので、仕様を簡略化することが可能となる。また、DLL回路を使用する場合の長いリセット解除待ち時間を内部で生成することができるので、製品全体の部品を削減することが可能となる。
【0081】
(2)第1選択回路の前段に第3クロック信号を逓倍する第2逓倍回路、また第1選択回路の後段に選択後のクロック信号を逓倍する第3逓倍回路を有することで、特に第2逓倍回路または/および第3逓倍回路(PLL回路)、第1逓倍回路(DLL回路)のどちらを使う場合でも、前記(1)と同様に、リセット解除タイミングを同じにすることが可能となる。また、第3クロック信号をさらに逓倍する必要がある場合、選択後のクロック信号をさらに逓倍する必要がある場合に良好に対応することが可能となる。
【0082】
(3)第1選択回路で第1逓倍回路による逓倍後の第2クロック信号を選択する場合に、第1逓倍回路が出力する発振安定信号を用いて内部リセット信号を生成することが可能となる。
【0083】
(4)第1逓倍回路に二分探索法を用いる制御回路を有することで、第1逓倍回路の起動時に目的の周波数に到達する時間が短くなるので、第1逓倍回路の発振安定化時間を短縮することが可能となる。
【0084】
(5)第1選択回路の後段に選択後のクロック信号を制御する論理回路を有することで、第1逓倍回路の発振安定化時間に不安定なクロック信号が出力されないように論理演算することができるので、コア回路による無駄な消費電力を抑えることが可能となる。
【0085】
(6)第1選択回路の後段に選択後のクロック信号または第4クロック信号の一方を選択する第3選択回路を有することで、複数のクロック信号の入力に良好に対応することが可能となる。
【0086】
(7)内部クロック信号として、それぞれがいずれか1つの内部クロック信号を選択して動作する複数のモジュールを含むコア回路を有することで、複数のモジュールの入力クロック信号の周波数をそれぞれ制御することができるので、コア回路の低消費電力化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態1の半導体回路を示す構成図である。
【図2】(a),(b)は本発明の実施の形態1の半導体回路のリセットシーケンスを示す波形図である。
【図3】本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態2の半導体回路を示す構成図である。
【図4】(a),(b)は本発明の実施の形態2の半導体回路のリセットシーケンスを示す波形図である。
【図5】本発明の実施の形態2の半導体回路において、DLLを示す構成図である。
【図6】本発明の実施の形態2の半導体回路において、DLL内の発振回路部を示す構成図である。
【図7】本発明の実施の形態2の半導体回路において、DLLの動作シーケンスを示すフロー図である。
【図8】本発明の実施の形態2の半導体回路において、周波数確定時の二分検索制御を示すフロー図である。
【図9】本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態3の半導体回路を示す構成図である。
【図10】(a),(b)は本発明の実施の形態3の半導体回路のリセットシーケンスを示す波形図である。
【図11】本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態4の半導体回路を示す構成図である。
【図12】(a),(b)は本発明の実施の形態4の半導体回路のリセットシーケンスを示す波形図である。
【図13】本発明のマイクロコンピュータに適用される実施の形態5の半導体回路を示す構成図である。
【図14】本発明の前提として検討した半導体回路を示す構成図である。
【図15】(a),(b)は本発明の前提として検討した半導体回路のリセットシーケンスを示す波形図である。
【符号の説明】
1,1a,1b,1c,1d,1e 発振制御回路
2,2a コア回路
11,11a DLL
12,14 PLL
13,13a,16,20 セレクタ
15,19 ディレイ
17 クロック同期回路
18,24 ORゲート
21,23 ANDゲート
22 減算カウンタ
25 論理回路
31 位相制御部
32 遅延制御部
33 発振回路部
34 n進カウンタ
35 周波数位相比較器
36 起動時制御回路
37 アップ/ダウンカウンタ
38 遅延制御デコーダ
39 可変遅延部
40 インバータ
41 バッファ
42 セレクタ
51,53,54 モジュール
52 ディレイ
55,56 セレクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microcomputer, and more particularly, to a technology that is effective when applied to a microcomputer including a clock pulse generator that can be properly used depending on the application, in which both a DLL (Delay Locked Loop) and a PLL (Phase Locked Loop) are mixed. .
[0002]
[Prior art]
According to the study by the present inventor, the following techniques can be considered for microcomputers.
[0003]
For example, in recent years, in CPUs and ASICs for mobile phones and mobile devices, in order to reduce power consumption and reduce the number of parts, a clock signal such as a clock signal for a clock is used as a source of a main clock signal (several M to several tens MHz) of a semiconductor circuit. A low frequency clock signal of about several tens kHz may be used. In order to multiply this clock signal by about several hundred to 1000 times and supply it to the main clock signal, a PLL, a DLL or the like is used. The DLL is a circuit that digitally controls an oscillator to perform multiplication. In the case of inputting a low-frequency clock signal, the PLL has problems such as an increase in area and an increase in jitter due to an increase in internal capacitance. Therefore, a DLL is mainly used to multiply a low-frequency clock signal by a high frequency.
[0004]
It is considered that microcomputers for mobile devices in the future will incorporate not only PLLs but also DLLs as built-in oscillators. Also, for backward compatibility, it is necessary for the user to be able to select whether to use the DLL or not.
[0005]
In addition, as a technique related to such a microcomputer, for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-290793 is cited. This publication discloses a microcomputer provided with an internal reset circuit so that an internal reset signal is applied after oscillation is stabilized after an external reset signal is input.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as a result of the present inventor's study on the microcomputer as described above, the following has become clear.
[0007]
For example, as described above, a microcomputer for mobile devices in the future will be considered to be able to use both a DLL and a PLL in a mixed manner and to use them properly according to the application, but in this case, there are the following problems. In the following, an example of a semiconductor circuit having a circuit configuration in which both the DLL and the PLL are mixed and which can be selectively used depending on the application, which has been studied as a premise of the present invention by the present inventor, is shown in FIGS. This will be described with reference to FIG.
[0008]
As shown in FIG. 14, the semiconductor circuit includes an oscillation control circuit 1e and a
[0009]
The reset sequence of the semiconductor circuit is as shown in the waveform charts of FIGS. 15A and 15B. As shown in FIG. 15A, when the PLL is selected by the mode signal S input from the outside and the PLL (1) 12 or the PLL (2) 14 is present, the PLL (1) 12, the PLL (2) The time from the start of operation 14) to the release of the reset is determined by the sum of the stabilization times (x and y, respectively) of PLL (1) 12 and PLL (2) 14.
[0010]
On the other hand, as shown in FIG. 15B, when the DLL is selected by the mode signal S, the time required until the reset is released is the stabilization time (x ′) of the
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to select the operation / non-operation of the DLL, and in particular, to use either the PLL or the DLL, the reset release timing can be the same, and a long reset release when the DLL is used. It is an object of the present invention to provide a microcomputer capable of generating a waiting time inside a semiconductor circuit.
[0012]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0014]
In order to achieve the above object, the present invention can generate an internal clock signal based on an external input clock signal of a microcomputer to which a high frequency (high speed) / low frequency (low speed) clock signal can be inputted from outside. The clock pulse generator is applied to a clock pulse generator capable of generating a controllable internal reset signal including a pull-in time of a clock generation circuit (DLL: multiplying circuit) based on an external reset signal. That is, the microcomputer according to the present invention has the following features.
[0015]
(1) A microcomputer according to the present invention comprises a first frequency multiplier for multiplying a first clock signal, and a second clock signal multiplied by the first frequency multiplier or a third clock signal having a frequency different from the first clock signal. And a delay circuit for delaying the first reset signal in synchronization with the internal clock signal selected by the first selection circuit, and a delay circuit for delaying the first reset signal in synchronization with the internal clock signal selected by the first selection circuit. A second selection circuit that selects one of the delayed second reset signal and the first reset signal and outputs the selected signal as an internal reset signal. For example, the first multiplying circuit includes a DLL circuit. Thereby, the operation / non-operation of the first frequency multiplier composed of the DLL circuit for multiplying the relatively low frequency can be selected, and the second clock signal or the third clock signal obtained by multiplying the externally input first clock signal can be selected. Whichever one is used, the reset release timing can be made the same. Further, a long reset release waiting time when the DLL circuit is used can be internally generated.
[0016]
(2) In the microcomputer according to the above (1), a second frequency multiplier for multiplying the third clock signal to a target frequency and outputting the same is provided in a stage preceding the first selector. Further, a third multiplying circuit is provided at the subsequent stage of the first selecting circuit to multiply the clock signal selected by the first selecting circuit to a target frequency and output as an internal clock signal. For example, the second multiplier circuit and the third multiplier circuit are composed of PLL circuits. Thereby, the reset release timing can be made the same regardless of whether the PLL circuit or the DLL circuit is used. Further, it is possible to cope with a case where the third clock signal needs to be further multiplied and a case where the selected clock signal needs to be further multiplied.
[0017]
(3) In the microcomputer of (1), when the first selection circuit selects the second clock signal multiplied by the first multiplication circuit, the oscillation stabilization output by the first multiplication circuit to generate the internal reset signal. Signals are used. Thus, the internal reset signal can be generated using the oscillation stabilization signal output from the first multiplier.
[0018]
(4) In the microcomputer of the above (1), the first multiplying circuit has a control circuit for reaching a target frequency by using a binary search method when the first multiplying circuit is started. As a result, the time to reach the target frequency is shortened, and the oscillation stabilization time of the first frequency multiplier can be shortened.
[0019]
(5) In the microcomputer of the above (1), the clock signal selected by the first selection circuit is controlled at a subsequent stage of the first selection circuit, so that the clock signal is unstable during the oscillation stabilization time of the first multiplication circuit. It has a logic circuit that performs a logical operation so that a signal is not output. As a result, an unstable clock signal is not output, so that unnecessary power consumption by the core circuit can be suppressed.
[0020]
(6) In the microcomputer described in (1), one of a clock signal selected by the first selection circuit and a fourth clock signal having a frequency different from the third clock signal is selected at a subsequent stage of the first selection circuit. And a third selection circuit for outputting the internal clock signal as an internal clock signal. This makes it possible to respond to the input of a plurality of clock signals.
[0021]
(7) In the microcomputer according to (1), an internal clock signal and an internal reset signal are input, and each of the first clock signal, the second clock signal, and the third clock signal is used as the internal clock signal. It has a core circuit including a plurality of modules that operate selectively. This makes it possible to realize low power consumption of the core circuit by controlling the frequencies of the input clock signals of a plurality of modules of the core circuit.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.
[0023]
(Embodiment 1)
With reference to FIG. 1, an example of the configuration of the semiconductor circuit according to the first embodiment applied to the microcomputer of the present invention will be described. FIG. 1 shows a configuration diagram of a semiconductor circuit of the present embodiment.
[0024]
The semiconductor circuit of the present embodiment is applied to, for example, a clock pulse generator in which both a DLL and a PLL are mounted, and can be used properly according to the application. The internal circuit receives an external clock signal C1, C2 and an external reset signal R as an input. An
[0025]
The
[0026]
The clock signal generator of the
[0027]
In this clock signal generation unit, the
[0028]
The reset signal generation unit of the
[0029]
In this reset signal generation unit, the
[0030]
Next, an example of a reset sequence of the semiconductor circuit of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A and 2B are waveform diagrams of a reset sequence of the semiconductor circuit of the present embodiment. FIG. 2A shows a case where a PLL is selected by a mode signal input from the outside. (B) shows a case where the DLL is selected by a mode signal input from the outside.
[0031]
As shown in FIG. 2A, when the PLL (1) 12 is selected by the mode signal S input from the outside, the time until the reset is released is (x + y) as in FIG. .
[0032]
As shown in FIG. 2B, when the
[0033]
Therefore, according to the semiconductor circuit of the present embodiment, the same reset release timing can be used regardless of whether the PLL (1) 12 or the
[0034]
When the
[0035]
(Embodiment 2)
An example of the configuration of the semiconductor circuit according to the second embodiment applied to the microcomputer of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a configuration diagram of the semiconductor circuit of the present embodiment.
[0036]
Similar to the first embodiment, the semiconductor circuit of the present embodiment is applied to, for example, a clock pulse generator in which both a DLL and a PLL are mixed and can be selectively used depending on the application, and is different from the first embodiment. The point is that when a DLL is selected by a mode signal input from the outside, a DLL oscillation stabilization signal output from the DLL is used as an internal reset signal. In this example, a signal may be output to the DLL when the oscillation is stabilized, and this signal is used as an internal reset signal.
[0037]
That is, in the semiconductor circuit of the present embodiment, the oscillation control circuit 1a which receives the external clock signals C1 and C2 and the external reset signal R as inputs and generates the internal clock signal Cin and the internal reset signal Rin, outputs the external clock signal C2 to the
[0038]
Next, an example of a reset sequence of the semiconductor circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4A and 4B are waveform diagrams of a reset sequence of the semiconductor circuit according to the present embodiment. FIG. 4A shows a case where a PLL is selected by a mode signal input from the outside. (B) shows a case where the DLL is selected by a mode signal input from the outside.
[0039]
As shown in FIG. 4A, when the PLL (1) 12 is selected by the mode signal S input from the outside, the time until the reset is released is (x + y) as in FIG. .
[0040]
As shown in FIG. 4B, when the
[0041]
Therefore, also in the semiconductor circuit of the present embodiment, by using the DLL oscillation stabilization signal D output from the
[0042]
Next, an example of the configuration of a DLL that outputs a DLL oscillation stabilization signal will be described with reference to FIGS. In addition, an example of the binary search method at the time of starting the DLL will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 5 is a block diagram of the DLL, FIG. 6 is a block diagram of an oscillation circuit unit in the DLL, FIG. 7 is a flowchart of an operation sequence of the DLL, and FIG. 8 is a flowchart of binary search control when a frequency is determined. Here, as an example of the DLL, a method of using a binary search method to reach a target frequency when the DLL is activated is used.
[0043]
As shown in FIG. 5, the
[0044]
The
[0045]
The operation of the
[0046]
Normally, the DLL does not detect how much the phase difference is at the time of phase comparison, and determines only whether it is early or late. Therefore, the operation after the phase comparison simply adjusts the number of delay stages by ± 1. Therefore, for example, when the number of delay stages is 1000, when the number of delay stages at the target frequency is 900, and when the initial value of the decoder at startup is 0, the time until output frequency stabilization is at least (input period × 900). Will be needed. If the input is 32 kHz, it is 28 ms, which is a very large value. Since the number of delay stages at the target frequency is not constant depending on the semiconductor process, voltage and temperature, it is impossible to match the initial value of the decoder. Therefore, there is a problem that the oscillation stabilization time is too long in the normal DLL method.
[0047]
Thus, in the present embodiment, as a countermeasure, the binary search method shown in FIGS. 7 and 8 is used to determine the number of delay stages when the
[0048]
As shown in FIG. 7, when the
[0049]
Specifically, as shown in FIG. 8, in the binary search control at the time of determining the frequency, the value of the up / down
[0050]
Similarly, in the third time, it corresponds to '1110000000' corresponding to the 896th stage (768 + 256/2), '1010000000' corresponding to the 640th stage (768-256 / 2), and 384th stage (256 + 256/2). '0110000000', set to '001000000000' corresponding to the 128th stage (256-256 / 2) to determine whether it is early or late, and determine the target frequency by performing the same for the fourth and subsequent times Can be.
[0051]
Therefore, in the present embodiment, when the number of delay stages is determined by using the binary search method performed by using these control circuits when the
[0052]
(Embodiment 3)
An example of the configuration of the semiconductor circuit according to the third embodiment applied to the microcomputer of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a configuration diagram of the semiconductor circuit of the present embodiment.
[0053]
Similar to the first embodiment, the semiconductor circuit of the present embodiment is applied to, for example, a clock pulse generator in which both a DLL and a PLL are mixed and can be selectively used depending on the application, and is different from the first embodiment. The point is that a mechanism for preventing an unstable clock signal from entering the core circuit during the oscillation stabilization time of the DLL and the PLL is added. In this example, wasteful power consumption due to an unstable clock signal entering the core circuit can be suppressed.
[0054]
That is, in the semiconductor circuit of the present embodiment, the oscillation control circuit 1b which receives the external clock signals C1 and C2 and the external reset signal R to generate the internal clock signal Cin and the internal reset signal Rin is provided by the PLL (clock) in the clock signal generation unit. 2) An OR
[0055]
Next, an example of a reset sequence of the semiconductor circuit of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 10A and 10B show waveform diagrams of a reset sequence of the semiconductor circuit of the present embodiment. FIG. 10A shows a case where a PLL is selected by a mode signal input from the outside. (B) shows a case where the DLL is selected by a mode signal input from the outside.
[0056]
As shown in FIG. 10A, when the PLL (1) 12 is selected by the mode signal S input from the outside, the
[0057]
As shown in FIG. 10B, when the
[0058]
Therefore, according to the semiconductor circuit of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and since the unstable clock signal does not enter the
[0059]
(Embodiment 4)
With reference to FIG. 11, an example of the configuration of the semiconductor circuit of the fourth embodiment applied to the microcomputer of the present invention will be described. FIG. 11 shows a configuration diagram of the semiconductor circuit of the present embodiment.
[0060]
Similar to the first embodiment, the semiconductor circuit of the present embodiment is applied to, for example, a clock pulse generator in which both a DLL and a PLL are mixed and can be selectively used depending on the application, and is different from the first embodiment. The point is that it is configured to be able to respond to the input of a plurality of clock signals.
[0061]
That is, in the semiconductor circuit of the present embodiment, the oscillation control circuit 1c has a
[0062]
In the oscillation control circuit 1c, the output of the
[0063]
In the reset signal generator of the oscillation control circuit 1c, a DLL oscillation stabilization signal D and a feedback signal of the reset signal generator are input to the AND
[0064]
Next, an example of a reset sequence of the semiconductor circuit of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 12A and 12B are waveform diagrams of a reset sequence of the semiconductor circuit according to the present embodiment. FIG. 12A shows a case where the DLL is used, and FIG. 12B shows a case where the DLL is not used. Show.
[0065]
In this semiconductor circuit, the
[0066]
Therefore, according to the semiconductor circuit of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and it is possible to cope with the input of a plurality of clock signals.
[0067]
(Embodiment 5)
An example of the configuration of the semiconductor circuit according to the fifth embodiment applied to the microcomputer of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows a configuration diagram of the semiconductor circuit of the present embodiment.
[0068]
Similar to the first embodiment, the semiconductor circuit of the present embodiment is applied to, for example, a clock pulse generator in which both a DLL and a PLL are mixed and can be selectively used depending on the application, and is different from the first embodiment. The point is that a mechanism for using the low-frequency input clock signal of the DLL for reducing the power consumption of the core circuit is added. In this example, controlling the input clock frequencies of a plurality of modules in the core circuit is effective in reducing the power consumption of the core circuit.
[0069]
That is, in the semiconductor circuit of the present embodiment, the core circuit 2a includes a module (1) 51 for controlling a reset signal, a delay (1) 52 corresponding to the module (1) 51, and a plurality of clock signals. Are selectively inputted, and the
[0070]
An internal reset signal Rin is input to the module (1) 51, an internal clock signal Cin is input via the delay (1) 52, and a control signal for clock selection is supplied to each module (2) 53, (3). Are supplied to the
[0071]
Normally, when controlling the clock signal of the module, the clock signal is stopped or the frequency of the main clock signal (several M to several tens MHz) of the semiconductor circuit is input to the module under the control of the module (1) 51.
[0072]
However, in the present embodiment, the power consumption of the module is reduced by inputting the input clock signal C2in to the
[0073]
Note that, in order to realize the present embodiment, the main clock signal and the external input clock signal may be asynchronous, so that the module input clock signal is converted from the main clock signal or the frequency obtained by dividing the frequency to the external input clock signal. When switching to a signal, it is necessary to prevent an unnecessary signal state of the module input clock signal from occurring when switching from the external input clock signal to the main clock signal or a frequency obtained by dividing the frequency. Therefore, the
[0074]
Therefore, according to the semiconductor circuit of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the input clocks of the plurality of modules (2) 53, (3) 54,. By controlling the frequency of each signal, low power consumption of the core circuit 2a can be realized.
[0075]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
[0076]
For example, in each of the embodiments, an example in which a PLL and a DLL are mounted is shown. However, the present invention is effective in a semiconductor circuit in which at least a DLL circuit is mounted as described in the first embodiment. It becomes.
[0077]
Further, the present embodiment is effective not only for the DLL circuit but also for a circuit requiring a sufficient oscillation stabilization time similarly to the DLL circuit.
[0078]
The present invention is suitable for a microprocessor as described above, and can also be applied to an oscillation circuit, a multiplication circuit, and the like.
[0079]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0080]
(1) A first multiplying circuit for multiplying the first clock signal, a first selecting circuit for selecting one of the multiplied second clock signal and the third clock signal, and a reset signal for synchronizing with the selected internal clock signal And a second selection circuit for selecting one of the delayed second reset signal and the first reset signal, thereby providing a first circuit for multiplying a relatively low frequency. The reset / release timing can be selected regardless of whether a second clock signal or a third clock signal obtained by multiplying a first clock signal input from the outside can be selected. Can be made the same, so that the specification can be simplified. Further, since a long reset release waiting time when using the DLL circuit can be internally generated, it is possible to reduce the number of parts of the entire product.
[0081]
(2) By providing a second frequency multiplier for multiplying the third clock signal before the first selection circuit and a third frequency multiplier for multiplying the selected clock signal after the first selection circuit, especially the second frequency multiplication circuit Regardless of whether the multiplying circuit, and / or the third multiplying circuit (PLL circuit), or the first multiplying circuit (DLL circuit) is used, the reset release timing can be made the same as in (1). In addition, when the third clock signal needs to be further multiplied or when the selected clock signal needs to be further multiplied, it is possible to cope well.
[0082]
(3) When the first selection circuit selects the second clock signal multiplied by the first multiplication circuit, the internal reset signal can be generated using the oscillation stabilization signal output from the first multiplication circuit. .
[0083]
(4) Since the first frequency multiplier has a control circuit using the binary search method, the time required to reach the target frequency when the first frequency multiplier is started is reduced, so that the oscillation stabilization time of the first frequency multiplier is reduced. It is possible to do.
[0084]
(5) Since a logic circuit for controlling the selected clock signal is provided at a subsequent stage of the first selection circuit, a logic operation can be performed so that an unstable clock signal is not output during the oscillation stabilization time of the first multiplication circuit. Therefore, unnecessary power consumption by the core circuit can be suppressed.
[0085]
(6) Since the third selection circuit that selects one of the selected clock signal and the fourth clock signal is provided at the subsequent stage of the first selection circuit, it is possible to appropriately cope with the input of a plurality of clock signals. .
[0086]
(7) By having a core circuit including a plurality of modules each operating by selecting any one of the internal clock signals as the internal clock signal, it is possible to control the frequencies of the input clock signals of the plurality of modules, respectively. Therefore, low power consumption of the core circuit can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a semiconductor circuit according to a first embodiment applied to a microcomputer of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are waveform diagrams showing a reset sequence of the semiconductor circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a semiconductor circuit according to a second embodiment applied to the microcomputer of the present invention;
FIGS. 4A and 4B are waveform diagrams showing a reset sequence of the semiconductor circuit according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a DLL in the semiconductor circuit according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a configuration diagram showing an oscillation circuit unit in a DLL in the semiconductor circuit according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a flowchart showing an operation sequence of a DLL in the semiconductor circuit according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a flowchart illustrating binary search control when a frequency is determined in the semiconductor circuit according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a configuration diagram showing a semiconductor circuit according to a third embodiment applied to the microcomputer of the present invention.
FIGS. 10A and 10B are waveform diagrams showing a reset sequence of the semiconductor circuit according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram showing a semiconductor circuit according to a fourth embodiment applied to the microcomputer of the present invention.
FIGS. 12A and 12B are waveform diagrams showing a reset sequence of the semiconductor circuit according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram showing a semiconductor circuit according to a fifth embodiment applied to the microcomputer of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram showing a semiconductor circuit studied as a premise of the present invention.
FIGS. 15A and 15B are waveform diagrams showing a reset sequence of a semiconductor circuit studied as a premise of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,1a, 1b, 1c, 1d, 1e oscillation control circuit
2,2a core circuit
11,11a DLL
12,14 PLL
13, 13a, 16, 20 selector
15, 19 Delay
17 Clock Synchronous Circuit
18,24 OR gate
21,23 AND gate
22 Subtraction counter
25 Logic circuit
31 Phase control unit
32 Delay control unit
33 Oscillation circuit section
34 n-ary counter
35 frequency phase comparator
36 Start-up control circuit
37 Up / Down counter
38 Delay control decoder
39 Variable delay unit
40 inverter
41 buffer
42 Selector
51, 53, 54 modules
52 Delay
55, 56 selector
Claims (11)
前記第1逓倍回路による逓倍後の第2クロック信号または前記第1クロック信号とは異なる周波数の第3クロック信号の一方を選択して内部クロック信号として出力する第1選択回路と、
前記第1選択回路による選択後の内部クロック信号に同期させて、第1リセット信号を遅延する遅延回路と、
前記遅延回路による遅延後の第2リセット信号または前記第1リセット信号の一方を選択して内部リセット信号として出力する第2選択回路とを有することを特徴とするマイクロコンピュータ。A first multiplying circuit for multiplying the first clock signal;
A first selection circuit that selects one of the second clock signal multiplied by the first multiplication circuit or a third clock signal having a frequency different from the first clock signal and outputs the selected signal as an internal clock signal;
A delay circuit for delaying a first reset signal in synchronization with the internal clock signal selected by the first selection circuit;
And a second selection circuit for selecting one of the second reset signal or the first reset signal after the delay by the delay circuit and outputting the selected signal as an internal reset signal.
前記第1逓倍回路は、DLL回路からなることを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
The microcomputer according to claim 1, wherein the first multiplying circuit includes a DLL circuit.
前記第1選択回路の前段に、前記第3クロック信号を目的の周波数に逓倍して出力する第2逓倍回路を有することを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
A microcomputer provided with a second multiplier for multiplying the third clock signal to a target frequency and outputting the same at a stage preceding the first selector.
前記第1選択回路の後段に、前記第1選択回路による選択後のクロック信号を目的の周波数に逓倍して内部クロック信号として出力する第3逓倍回路を有することを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
A microcomputer provided at a subsequent stage of the first selection circuit, comprising a third multiplication circuit for multiplying the clock signal selected by the first selection circuit to a target frequency and outputting it as an internal clock signal.
前記第2逓倍回路および前記第3逓倍回路は、PLL回路からなることを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 3 or 4,
The microcomputer according to claim 1, wherein the second multiplier and the third multiplier are formed of a PLL circuit.
前記第1選択回路で前記第1逓倍回路による逓倍後の第2クロック信号を選択する場合に、前記内部リセット信号の生成に前記第1逓倍回路が出力する発振安定信号を用いることを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
When selecting the second clock signal multiplied by the first multiplying circuit by the first selecting circuit, an oscillation stabilizing signal output from the first multiplying circuit is used to generate the internal reset signal. Microcomputer.
前記第1逓倍回路は、前記第1逓倍回路の起動時に二分探索法を用いて目的の周波数に到達させる制御回路を有することを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
The microcomputer according to claim 1, wherein the first multiplying circuit has a control circuit that uses a binary search method to reach a target frequency when the first multiplying circuit is started.
前記第1選択回路の後段に、前記第1選択回路による選択後のクロック信号を制御して、前記第1逓倍回路の発振安定化時間に不安定なクロック信号が出力されないように論理演算する論理回路を有することを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
A logic for controlling a clock signal selected by the first selection circuit at a subsequent stage of the first selection circuit to perform a logic operation so that an unstable clock signal is not output during the oscillation stabilization time of the first multiplication circuit. A microcomputer having a circuit.
前記第1選択回路の後段に、前記第1選択回路による選択後のクロック信号または前記第3クロック信号とは異なる周波数の第4クロック信号の一方を選択して内部クロック信号として出力する第3選択回路を有することを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
A third selection that selects one of a clock signal selected by the first selection circuit or a fourth clock signal having a frequency different from the third clock signal and outputs the selected clock signal as an internal clock signal at a subsequent stage of the first selection circuit. A microcomputer having a circuit.
前記内部クロック信号と前記内部リセット信号が入力され、前記内部クロック信号として、それぞれが前記第1クロック信号または前記第2クロック信号または前記第3クロック信号のいずれか1つを選択して動作する複数のモジュールを含むコア回路を有することを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
A plurality of internal clock signals to which the internal clock signal and the internal reset signal are input, each of which operates by selecting any one of the first clock signal, the second clock signal, and the third clock signal as the internal clock signal A microcomputer having a core circuit including the module of (1).
前記第3クロック信号を選択する場合は、前記遅延回路を介さないリセット信号を選択して内部リセット信号として出力する前記第2選択回路を有することを特徴とするマイクロコンピュータ。The microcomputer according to claim 1,
When selecting the third clock signal, the microcomputer includes the second selection circuit that selects a reset signal that does not pass through the delay circuit and outputs it as an internal reset signal.
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