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発明の名称 クロック監視装置及び監視方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−91329(P2003−91329A)
公開日 平成15年3月28日(2003.3.28)
出願番号 特願2001−283579(P2001−283579)
出願日 平成13年9月18日(2001.9.18)
代理人 【識別番号】100071272
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 洋介 (外1名)
【テーマコード(参考)】
5J039
5K047
【Fターム(参考)】
5J039 HH02 HH13 
5K047 AA11 GG02 GG07 KK03 KK12 KK18 MM56
発明者 北原 崇
要約 課題
メインクロック停止時にも安定したマイコンの動作を実現すること。

解決手段
メインクロック監視部201は、メインクロックをカウントする第1のカウンタを有し、該第1のカウンタがオーバフローした場合、正常動作確認フラグを発行させ、該正常動作確認フラグをサブクロックで監視させる。前記メインクロックが停止したと判断した場合、前記正常動作確認フラグのH/Lに対応した出力をもつ第1のメインクロック停止フラグ及び前記メインクロックを初期化するメインクロック初期化信号を発行する。サブクロック切替制御部202は、前記第1のメインクロック停止フラグが発生した時点で、前記サブクロックと該サブクロックの立ち下がり時における前記第1のメインクロック停止フラグとの論理和信号をカウントする第2のカウンタを有する。該第2のカウンタ出力がオーバフローした場合、サブクロック切替信号を発行してサブクロック動作に切り替える。前記メインクロックが復活した場合、前記第2のカウンタ出力をリセットする。
特許請求の範囲
【請求項1】 メインクロックをカウントする第1のカウンタを有し、該第1のカウンタがオーバフローするか、若しくは予め定められた設定値に到達した場合、正常動作中であることを示す正常動作確認フラグを発行させ、該正常動作確認フラグをサブクロックで監視させ、前記メインクロックが停止したと判断した場合、前記正常動作確認フラグのH(ハイレベル)/L(ローレベル)に対応した出力をもつ第1のメインクロック停止フラグ及び前記メインクロックを初期化するメインクロック初期化信号を発行し、該メインクロック初期化信号を受けて前記メインクロックが復活した場合、前記第1のメインクロック停止フラグをリセットするメインクロック監視部と、前記第1のメインクロック停止フラグが発生した時点で、前記サブクロックと該サブクロックの立ち下がり時における前記第1のメインクロック停止フラグとの論理和をとった信号出力をカウントする第2のカウンタを有し、該第2のカウンタ出力がオーバフローするか、若しくは予め定められた設定値に到達した場合、サブクロック切替信号を発行してサブクロック動作に切り替え、前記メインクロックが復活し、前記メインクロック監視部により前記第1のメインクロック停止フラグを反転して所定周期分遅らせた第2のメインクロック停止フラグがリセットされた場合、前記第2のカウンタ出力をリセットするサブクロック切替制御部を備えたことを特徴とするクロック監視装置。
【請求項2】 第2のメインクロック停止フラグ生成部は、前記第1のメインクロック停止フラグと前記第2のメインクロック停止フラグの論理和をとり前記メインクロック初期化信号を出力する第1の論理和回路を有していることを特徴とする請求項1記載のクロック監視装置。
【請求項3】 前記メインクロックを一時停止するためのメインクロック一時停止信号と前記第1の論理和回路からの出力信号の論理積をとる第1の論理積回路と、前記メインクロック一時停止信号と前記第2のカウンタからの出力信号との論理積をとる第2の論理積回路を設けたことを特徴とする請求項2記載のクロック監視装置。
【請求項4】 前記メインクロック監視部は、前記メインクロックを前記第1のカウンタでカウントし、該第1のカウンタが所定の設定値と等しくなった場合、またはオーバフローした場合に、前記正常動作確認フラグを発行し、該正常動作確認フラグを前記サブクロックの立ち下がりで監視するメインクロック監視回路と、前記サブクロックの立ち下がりの時に、前記正常動作確認フラグが“H”となっている場合に“H”となり、“L”である場合に“L”となる第1のメインクロック停止フラグを発行する第1のメインクロック停止フラグ生成部と、前記メインクロックが停止した場合、前記第2のメインクロック停止フラグ及び前記メインクロック初期化信号を発行する第2のメインクロック停止フラグ生成部を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のクロック監視装置。
【請求項5】 前記メインクロック初期化信号を受けて前記メインクロックが復活した場合は、前記メインクロック監視部は前記第2のメインクロック停止フラグをリセットすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のクロック監視装置。
【請求項6】 前記サブクロック切替制御部は、前記第1のメインクロック停止フラグと前記サブクロックの論理和をとる第2の論理和回路を有し、前記メインクロック停止フラグが発生した時点で前記第2のカウンタに前記論理和信号をカウントさせ、前記第2のカウンタがオーバフローするか、設定値に到達した場合、前記サブクロック切替信号を発行してサブクロック動作に切り替え、メインクロックが復活して前記メインクロック停止フラグがリセットされると、前記第2のカウンタをリセットして待機状態に戻ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載のクロック監視装置。
【請求項7】 前記メインクロックが停止してメインマイコンが初期化されても、メインクロックが停止したままである場合、前記第2のカウンタがオーバフローして、前記サブクロック切替制御部によりサブクロック切替信号が発行されることを特徴とする請求項6に記載のクロック監視装置。
【請求項8】 前記サブクロックが停止した場合に全クロックが停止したことを示す全クロック停止フラグを発行し、メインクロック停止時には自動的に前記メインクロックの初期化を行い、それによりメインクロックが復活した場合には異常前の状態で継続動作を行うことができるサブクロック自己監視部を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載のクロック監視装置。
【請求項9】 前記サブクロック自己監視部は、サブクロックを所定周期遅らせた第1の遅延信号を発行する第1の遅延付加回路と、前記第1の遅延信号を所定周期遅らせた第2の遅延信号を発行する第2の遅延付加回路を有し、前記サブクロック、前記第1の遅延信号、及び前記第2の遅延信号の排他的論理和をとる排他的論理和回路と、前記第2のメインクロック停止フラグと、前記排他的論理和をとった信号の反転信号との論理積をとる第3の論理積回路を有し、前記第3の論理積回路から全クロック停止フラグが出力されることを特徴とする請求項8に記載のクロック監視装置。
【請求項10】 前記メインクロックを一時停止するためのメインクロック一時停止信号と前記第1の論理和回路からの出力信号の論理積をとる第1の論理積回路と、前記メインクロック一時停止信号と前記第2のカウンタからの出力信号との論理積をとる第2の論理積回路と、前記メインクロック一時停止信号と前記第3の論理積回路からの出力信号との論理積をとる第3の論理積回路を設けたことを特徴とする請求項9記載のクロック監視装置。
【請求項11】 メインクロックをカウントして第1のカウントを出力し、該第1のカウント出力がオーバフローするか、若しくは予め定められた設定値に到達した場合、正常動作中であることを示す正常動作確認フラグを発行し、該正常動作確認フラグをサブクロックで監視させ、前記メインクロックが停止したと判断した場合、前記正常動作確認フラグのH(ハイレベル)/L(ローレベル)に対応した出力をもつ第1のメインクロック停止フラグ及び前記メインクロックを初期化するメインクロック初期化信号を発行し、該メインクロック初期化信号を受けて前記メインクロックが復活した場合、前記第1のメインクロック停止フラグをリセットし、前記第1のメインクロック停止フラグが発行された時点で、前記サブクロックと該サブクロックの立ち下がり時における前記第1のメインクロック停止フラグとの論理和をとった信号出力をカウントして第2のカウントを出力し、該第2のカウンタ出力がオーバフローするか、若しくは予め定められた設定値に到達した場合、サブクロック切替信号を発行してサブクロック動作に切り替え、前記メインクロックが復活し、前記メインクロック監視部により前記第1のメインクロック停止フラグを反転して所定周期分遅らせた第2のメインクロック停止フラグがリセットされた場合、前記第2のカウンタ出力をリセットすることを特徴とするクロック監視方法。
【請求項12】 前記メインクロックを前記サブクロックに切り替えた後、前記サブクロックが停止した場合、全クロックが停止したことを示す全クロック停止フラグを発行することを特徴とする請求項11記載のクロック監視方法。
【請求項13】 サブクロックを所定周期遅らせた第1の遅延信号を出力し、前記第1の遅延信号を所定周期遅らせた第2の遅延信号を出力し、前記サブクロック、前記第1の遅延信号、及び前記第2の遅延信号の排他的論理和をとった信号の反転信号と前記第2のメインクロック停止フラグの論理積をとった信号を前記全クロック停止フラグとして出力することを特徴とする請求項12記載のクロック監視方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】メインクロックとサブクロックを制御して故障時に互いに代替してメインクロック停止時にも安定したマイコンの動作を実現するためのクロック監視装置及び監視方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】クロックの監視回路はマイコンの安定動作実現のために利用されるものであるが、メインクロックが停止した際にはCPUも停止してしまう為、メインクロック停止時にも安定して動作する信号で監視を行い、メインクロック停止の際には速やかに対処することが要求されている。
【0003】この要請に応えるために、例えば、先願(シングルチップ・マイクロコンピュータ:特開平7−6155号)に開示されているように、メインクロックが停止した際、サブクロックに切り替えることでクロック停止後の対処することが提案されており、この先行技術文献に開示された手法を図12に示す。
【0004】図12に示す回路において、システムクロック切り替え回路9により選択されているメインクロック1102が正常に発振しているものとする。タイマ1004は、サブクロック1101をカウントする為のものであり、メインクロック1102が正常に発振している間は、CPUにおける命令の実行を受けて内部バス1201より出力されるタイマ・リセット信号1105によりオーバフローする前に定期的にリセットされる。よってタイマ1004はオーバフローすることが無いためにタイマ・キャリー信号1106が発行されることはない。
【0005】メインクロック1102が停止した場合、タイマ・リセット信号1105が発行されないため、タイマはオーバフローし、タイマ・キャリー信号1106が発行されてクロック切替フラグ1006が変化する。これによりクロック切り替え信号1108が発行され、メインクロック1102がサブクロック1101に切り替わる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来例ではメインクロックが何らかの原因で停止した場合、サブクロックに切り替えることで対応しており、本発明のように自らリセット信号を発行し、初期化を行うという構成を有していない。このため、メインクロックが停止した場合、サブクロックに切り替わり、そのままの状態で動作しつづけることになり、元の状態に戻すためにはソフトウェアによる制御等が別途必要になるという欠点がある。さらには、常時カウントする信号がサブクロックであるため、カウンタがオーバフローするまでに多くの時間が必要となり、結果として対処(サブクロックへの切替)するまでにタイムラグが発生するという問題もある。また、サブクロックが停止していた場合、異常停止を検出することが不可能である。
【0007】本発明の主な目的は、メインクロック停止時には自動的にメインクロックの初期化を行い、メインクロックが復活した場合には異常前の状態で継続動作を行うことができ、メインクロックが復活不可能な場合にはサブクロックに切り替えて継続動作を行い、さらにサブクロックも停止した場合にはフラグを発行し、メインクロック停止時にもマイコンの安定動作を図ることが可能なクロック監視装置及び監視方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるクロック監視装置は、メインクロックをカウントする第1のカウンタを有し、該第1のカウンタがオーバフローするか、若しくは予め定められた設定値に到達した場合、正常動作中であることを示す正常動作確認フラグを発行させ、該正常動作確認フラグをサブクロックで監視させ、前記メインクロックが停止したと判断した場合、前記正常動作確認フラグのH(ハイレベル)/L(ローレベル)に対応した出力をもつ第1のメインクロック停止フラグ及び前記メインクロックを初期化するメインクロック初期化信号を発行し、前記メインクロック初期化信号を受けて前記メインクロックが復活した場合、前記第1のメインクロック停止フラグをリセットするメインクロック監視部と、前記第1のメインクロック停止フラグが発生した時点で、前記サブクロック及び該サブクロックの立ち下がり時における前記第1のメインクロック停止フラグの論理和をとった信号出力をカウントする第2のカウンタを有し、該第2のカウンタ出力がオーバフローするか、若しくは予め定められた設定値に到達した場合、サブクロック切替信号を発行してサブクロック動作に切り替え、前記メインクロックが復活し、前記メインクロック監視部により前記第1のメインクロック停止フラグを反転して所定周期分遅らせた第2のメインクロック停止フラグがリセットされた場合、前記第2のカウンタ出力をリセットするサブクロック切替制御部を備えたことを特徴とする。
【0009】さらに、本発明は、前記サブクロックが停止した場合に全クロックが停止したことを示す全クロック停止フラグを発行し、メインクロック停止時には自動的に前記メインクロックの初期化を行い、それによりメインクロックが復活した場合には異常前の状態で継続動作を行うことができるサブクロック自己監視部を有することを特徴とする。
【0010】又、本発明は、メインクロックをカウントして第1のカウントを出力し、該第1のカウント出力がオーバフローするか、若しくは予め定められた設定値に到達した場合、正常動作中であることを示す正常動作確認フラグを発行し、該正常動作確認フラグをサブクロックで監視させ、前記メインクロックが停止したと判断した場合、前記正常動作確認フラグのH(ハイレベル)/L(ローレベル)に対応した出力をもつ第1のメインクロック停止フラグ及び前記メインクロックを初期化するメインクロック初期化信号を発行し、該メインクロック初期化信号を受けて前記メインクロックが復活した場合、前記第1のメインクロック停止フラグをリセットし、前記第1のメインクロック停止フラグが発行された時点で、前記サブクロックと該サブクロックの立ち下がり時における前記第1のメインクロック停止フラグとの論理和をとった信号出力をカウントして第2のカウントを出力し、該第2のカウンタ出力がオーバフローするか、若しくは予め定められた設定値に到達した場合、サブクロック切替信号を発行してサブクロック動作に切り替え、前記メインクロックが復活し、前記メインクロック監視部により前記第1のメインクロック停止フラグを反転して所定周期分遅らせた第2のメインクロック停止フラグがリセットされた場合、前記第2のカウンタ出力をリセットすることを特徴とする。 さらに、本発明は、前記メインクロックを前記サブクロックに切り替えた後、前記サブクロックが停止した場合、全クロックが停止したことを示す全クロック停止フラグを発行することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に係るクロック監視装置の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明に係るクロック監視装置は、図2に示すクロック監視システム内に組み込まれている。当該システムは、メインマイコン301とサブマイコン302からなるものとし、クロック監視装置はサブマイコン302側に内蔵されている。図1は、クロック監視装置の構成を示したブロック図であり、図3は当該クロック監視装置のより詳細な構成を示したブロック図である。
【0012】図1において、クロック監視装置200は、カウンタを内蔵したメインクロック監視部201、カウンタを内蔵したサブクロック切替制御部202と、遅延付加回路と排他的論理和回路を内蔵したサブクロック自己監視部203を備えている。
【0013】クロック監視装置200は、詳細には図3に示すようにメインクロック監視回路401、reset_A1フラグ生成回路402、reset_A2フラグ生成回路403、サブクロック切替信号生成用カウンタ404、遅延付加回路405,406から構成されている。ここで、メインクロック監視部201は、メインクロック監視回路401、reset_A1フラグ生成回路402、reset_A2フラグ生成回路403、及び論理和回路(ORゲート)で構成され、サブクロック切替制御部202は論理和回路(ORゲート)とサブクロック切替信号生成用カウンタ404で構成されている。
【0014】メインクロック監視回路401は、メインクロックを前記内蔵されたカウンタでカウントし、カウンタが所定の設定値と等しくなった場合、またはオーバフローした場合に、正常動作中であることを示す“H”(“1”すなわちハイレベルを意味する)となる正常動作確認フラグno_resetを発行する。このフラグno_resetをサブクロックの立ち下がりで監視する。reset_A1フラグ生成回路402は、no_resetが“H”となっている場合に“H”、no_resetが“L” (“0”すなわちローレベルを意味する)である場合に“L”となるフラグreset_A1を発行する。reset_A2フラグ生成回路403は、フラグreset_A1を反転してサブクロックの半周期分遅らせたメインクロック停止フラグreset_A2を発行すると共にメインクロック初期化(メインマイコンリセット)信号を発行する。但し、発行するのはメインクロックが停止したと判断した場合だけである。前記メインクロック初期化信号を受けてメインクロックが復活した場合は、メインクロック停止フラグreset_A2をリセットしてそのまま動作し続ける。
【0015】次に、図4〜図8を参照して上記した構成のクロック監視装置の動作について説明する。最初に、正常動作時について説明する。
【0016】メインクロックをカウントし、カウンタが設定値と等しくなった場合、またはオーバフローした場合に“H”となる信号no_resetをカウンタにて生成する。サブクロックの立ち上がりでno_reset=0(図8のステップS101)とし、同時にカウンタをリセットしてメインクロックのカウントを開始する(図4中の符号51)。
【0017】メインクロックがカウンタの設定値と等しくなった場合、もしくはオーバフローした場合(図8のステップS102でYes)、no_reset=1となる(図4中の符号52,図8のステップS110)。
【0018】サブクロックの立ち下がり時にno_reset=1となっているため(図8のステップS111)、reset_A1は“H”のままであり、メインマイコンリセット信号は発行されない(図4中の符号53)。
【0019】次に、メインクロックが停止してメインマイコンが初期化され、その結果、メインクロックが復活した場合について説明する。メインクロックが停止した場合、カウンタがオーバーフローしないか、若しくは所定の設定値に到達しない(図8のステップS102でNo)。このため、フラグno_resetは“L”のままとなり、reset_A1は“H”のままである(図8のステップS103)。尚、メインクロックが停止する期間が、no_resetが“H”の期間であっても“L”の期間であっても問題なく動作する。図7に示すとおり、no_resetが立ち上がってから、その直後のサブクロックの立ち下がりまでの期間に停止した場合には、1周期後のサブクロックの立ち下がりでメインマイコンリセット信号が発生することになる(図4中の符号54)。
【0020】サブクロックの立ち下がり時にno_reset=0である場合、reset_A1=0とする。このreset_A1を反転してサブクロックの半周期分遅らせたフラグreset_A2を生成する。したがって、この場合サブクロックの立ち上がり時にreset_A2=1となる(図8のステップS104)。reset_A1とreset_A2の論理和をとって生成したメインマイコンリセット信号をメインマイコンに発行し、メインマイコンの初期化を実行する(図4中の符号55,図8のステップS105)。
【0021】ここで、reset_A1とサブクロックの論理和をとった信号“wait”を、サブクロック切替信号生成用カウンタでカウント開始し(図4中の符号56,図8のステップS107)、サブクロック切替信号が発行されてサブクロックが動作する(図8のステップS107)。すなわち、サブクロック切替制御部202は、メインクロック停止フラグが発生した時点でサブクロックをカウントし始め、カウンタがオーバフローするか、設定値に到達した場合はサブクロック切替信号を発行してサブクロック動作に切り替える。メインクロックが復活し、メインクロック監視部によりメインクロック停止フラグがリセットされると、カウンタをリセットして待機状態に戻る。
【0022】サブクロック切替信号生成用カウンタがオーバフローする前に、メインクロックが復活した場合、再びメインクロック監視回路401内のカウンタがオーバフローしてno_reset=1となる(図4中の符号57,図8のステップS110)。
【0023】サブクロックの立ち下がりでno_reset=1の場合、reset_A1=1となり、reset_A2はサブクロックの立ち上がりで“L”となる。reset_A2の立ち下がりでサブクロック切替信号生成用カウンタをリセットするため、サブクロックには切り替わらない(図4中の符号58)。
【0024】次に、メインクロックが停止してメインマイコンが初期化されても、メインクロックが停止したままである場合について図6を使用して説明する。前述の手順によりメインマイコンの初期化を実行した後、reset_A1とサブクロックの論理和をとった信号“wait”の出力を、サブクロック切替信号生成用カウンタでカウントする(図4中の符号61)。
【0025】メインクロックが復活しなかった場合(図4中の符号62)、サブクロック切替信号生成用カウンタがオーバフローして、サブクロック切替信号が発行される(図4中の符号63)。
【0026】さらに、動作クロックをサブクロックに切り替えた後、サブクロックが停止した場合について図3及び図7を使用して説明する。サブクロック自己監視部203は、サブクロックを3/8周期遅らせた信号Bを発行する遅延付加回路405と、信号Bを3/8周期遅らせた信号Cを発行する遅延付加回路406を有しており、メインクロック停止フラグが発生している場合に機能し、サブクロックが停止した場合に全クロックが停止したことを示すフラグを発行する。これらの機能により、メインクロック停止時には自動的にメインクロックの初期化を行い、それによりメインクロックが復活した場合には異常前の状態で継続動作を行うことができる。また、メインクロックが復活不可能な場合にはサブクロックに切り替えて継続動作を行い、さらにサブクロックも停止した場合にはフラグを発行することが可能となる。すなわち、サブクロックに自分自身を監視する機能を持たせているのである。
【0027】以下、具体的にサブクロック自己監視部203の動作について説明する。図3中の“A”はサブクロックで、“B”はサブクロックを3/8周期遅らせたクロックで、“C”は“B”を3/8周期遅らせたクロックである。
【0028】メインクロックが停止している場合(図8のステップS108)、図3中のreset_A2は“H”であるため、reset_A2と、A、B、Cの排他的論理和をとった信号の反転信号とのANDが全クロック停止フラグとなる。サブクロックが停止した場合、3/4周期後に全クロック停止フラグが発行される(図8のステップS109)。なお、このフラグは、サブクロックが“H”の状態で停止しても、“L”の状態で停止しても発行可能である。なお、“B”、“C”を生成する際に3/8周期の遅延を付加するのは、スパイクの発生防止のためにはこの位相関係が最も適切であると判断したからであり、遅延値を変更しても本発明の範囲内であることはいうまでもない。
【0029】次に、本発明に係るクロック監視装置の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図9に示すように、上記した第1の実施の形態においてサブクロック自己監視部を削除したものである。これにより全クロック停止フラグの発行は不可能となるが、遅延付加回路及び排他的論理和回路が不要となる為、回路規模を縮小することが可能となる。
【0030】次に、本発明に係るクロック監視装置の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図10に示すように、上記した第1の実施の形態のメインマイコンリセット信号、サブクロック切替信号、全クロック停止フラグの発行を制御するために、メインクロック一時停止信号を付加している。これにより、HALT等、メインクロックを一時停止する信号によりユーザが意図的にメインクロックを停止した場合には、各出力信号が発行されないようにしている。
【0031】次に、本発明に係るクロック監視装置の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図11に示すように、上記した第1の実施の形態のサブクロック切替制御部に、サブマイコンリセット信号生成機能を持たせている。これによりサブクロック動作モードに切り替えた後、遅延回路を通して生成したサブマイコンリセット信号によりサブマイコン自身を初期化することが可能となる。
【0032】
【発明の効果】このように本発明は、メインクロック停止時にはメインクロックの初期化を行い、それによりメインクロックが復活した場合には異常前の状態で継続動作を行うことを実現する。また、メインクロックが復活しない場合にはサブクロックに切り替えることにより継続動作を行うことが可能となる。さらにサブクロックも停止した場合には全クロック停止フラグを発行することが可能であり、しかも、一連の動作をソフトウェア等の制御無しで実施することが可能となる。
【0033】さらに、メインクロックの動作状態を監視する為に常時カウントしている信号を、従来例ではサブクロックであったところ、本発明では高速なメインクロックとしたため、カウンタがオーバフロー、もしくは設定値に到達するまでの時間が短縮され、従来例に比べ、メインクロック停止時における対処するまでの時間を大幅に短縮することが可能となる効果も得られる。
【0034】なお、上記実施例において、メインマイコンをメインクロック発生装置、サブマイコンを本発明の回路を内蔵したシステム等に置き換えること、さらにはメインマイコン初期化信号、サブクロック切替信号、全クロック停止フラグを、それぞれ独自で使用すること、また様々な組み合わせで使用すること等、本発明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。




 

 


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