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音声機能付き 家電向け5V対応 ローパワーマイクロコントローラ
「ML610Q380シリーズ」

2012年4月02日

業界初!家電向けマイコンと音声再生機能を1チップ化

電家製品に低消費で高音質な音声機能を簡単に実現


要 旨

ラピスセミコンダクタは、IGBT注1を制御するPWM回路やLCDドライバなど、これまでの家電向けマイコン機能に加え、高音質で低消費電力な音声再生機能を業界で初めてワンチップ化したローパワーマイクロコントローラ「ML610Q380シリーズ」を開発しました。これまでの家電向けマイコンは音声再生機能がないため、音声機能を追加したい場合、音声合成機能やスピーカアンプを別チップで構成する必要がありました。
本LSIを使用することで、ワンチップ化できるとともに、これまでの家電向けマイコンを置き換え、簡単に音声機能を実現することができます。音声出力を必要とする家電機器やリモコンに最適な商品です。

本LSIは、ローパワーとして実績のあるRISC方式のラピスセミコンダクタオリジナル8ビットCPU“U8 Core”注2に、30年の実績を持つ、高音質音声合成と高出力可能なスピーカアンプを融合。
IGBTを制御するPWM回路や、LCDドライバも内蔵し、5V電源で駆動できます。さらに、音声再生機能をハードウェアで実現しているため、マイコンのソフト処理に負担をかけることなく、容易に音声再生することが可能です。

なお、本商品は、2012年5月より月産5万個の体制で順次量産出荷を開始する予定です。

※4月02日現在 ラピスセミコンダクタ調べ。

【用語解説】

  • 注①:IGBT
             IH調理器具の加熱用コイルの制御などに用いられる、半導体スイッチング素子のひとつ
             (Insulated Gate Bipolar Transistor)。
             PWMなどによりスイッチング(インバータ制御)しコイルに高周波電流を供給することで、
             調理器具の温度調節を行います。
  • 注②:8ビットCPU“U8 Core”
             命令セットを減らすことにより演算を高速化したプロセッサ
             (Reduced Instruction Set Computer)。
             ただし、ラピスセミコンダクタ独自の「nX-U8/100」はビット操作命令や乗除算命令など
             豊富な命令(58命令)を備えています。
背 景

近年、「ユニバーサルデザイン」という言葉に代表されるように、誰にでも分りやすく使える商品が求められており、音声によるガイダンス付きの商品のニーズが増加しています。また、「ECO」であるということも必要不可欠な要素となっており、低消費電力のデバイスに対する強いニーズがあります。

新製品の詳細

今回、ラピスセミコンダクタでは、マイコン、音声機能、スピーカアンプだけでなく、IGBTを制御するPWM回路、LCDドライバなど、家電機器で必要となるペリフェラル機能をワンチップに搭載。スタンバイ時の低消費電力化にも対応しました。

ML610Q792パッケージ

使用例として、炊飯器のように、炊飯・保温動作中はAC電源を使用し、炊飯予約時や未使用時は、時計機能だけに電池駆動を使用するようなアプリに最適となります。時計機能のみ使用している場合の消費電流は、3.0µA以下(Typ.時、パネル負荷充放電は除く)となり、電池交換なしで長時間駆動することができます。小型調理家電全般にも同様の対応が可能です。

リモコンに音声を追加したい場合は、マイコンの置き換えとスピーカの追加により、音声リモコンを簡単に実現できます。さらに、長時間再生を求められるお客様には、大容量のP2ROMTM注3メモリを内蔵したモデルも準備し、充実した商品ラインアップを目指します。

さらに、通常、マイコンを用いて音声再生を行う方法として、ミドルウェアによる再生がありますが、本LSIは、高音質な音声合成エンジンをハードウェアとして搭載しており、ミドルウェアによる方法と比較して以下のメリットがあります。

  1. 専用のハードウェアで処理するためCPUの処理が不要となり、
    安定したプログラム実行が可能。
  2. ローパスフィルタやスピーカアンプも内蔵しているため外付け部品が不要。
  3. ワンチップ化により、スピーカまでの部品間で発生するノイズ放射やノイズ混入による
    音質劣化のリスクが最小限。

また、音声LSIでは国内市場No1の実績のある音声回路を搭載しており、音質や音作りはこれまでどおり安心して開発頂けます。

ラピスセミコンダクタは、今後も家電市場、車載市場、警報器市場のマイコン、音声アプリケーション向けに、5V対応マイコン、高音質な音声LSI商品のラインアップ拡充を図って参ります。

特長

●オリジナルRISC CPU ”U8 Core”
・3段パイプラインアーキテクチャ注4による並列処理をすることで
1命令1クロックの高速処理を実現しています。
●IGBTを制御するPWM回路
・IGBTを制御するPWM出力回路を搭載しています。2つのチャンネルの単独動作、連動動作が可能です。
●多彩な音声圧縮方式と、高音質実現可能なローパスフィルタ搭載
・音声合成方式として、4bitADPCM2/8bit non-linearPCM/8bitPCM/16bitPCMを搭載し、
サンプリング周波数も6.4/8.0/10.7/12.8/16.0/21.3/25.6/32kHzを用意し、
組合せに自由度をもたせています。
また、ローパスフィルタを搭載しているため、クリアな音質を実現できます。
●0.6W出力のAB級スピーカアンプ内蔵
・高音質で大音量を出力可能なAB級スピーカアンプを内蔵しています。
0.6Wの高出力可能なスピーカアンプを内蔵しているため、音声ガイダンスなどの用途に最適です。
●最大16MビットP2ROMTM注3内蔵品をラインナップ(ML610Q383/384/385)
・ML610Q383/384/385は、128KバイトのフラッシュROMに加えて、最大16MビットのP2ROMTM
内蔵しており、音声ガイダンスなど、長時間の音声再生に必要な容量を確保することができます。
P2ROMTM容量 ML610Q383(4Mビット)、ML610Q384(8Mビット)、ML610Q385(16Mビット)
●オンチップデバッグ機能
・オンチップデバッグエミュレータ(商品名「µEASE」)を接続することで、システム動作状態における
ソフトウェアのデバッグや、基板実装状態でのフラッシュメモリーの消去、書き込みが可能となっており
お客様商品の開発期間短縮に役立ちます。
●外部発振子モードと内蔵発振モードを切り替え可能なクロック発生回路
・低速クロック発生回路においては32.768kHz 水晶発振モードと内蔵RC発振(32.7kHz)モードが
切替可能であり、高速クロック発生回路においては内蔵PLL 発振モードと水晶/セラミック発振モード、
または外部クロック入力モードが選択可能です。低速クロックおよび高速クロック共に内蔵発振モードを
選択することにより、外部発振子を接続することなくクロックを供給することができます。

【用語解説】

  • 注③:P2ROMTM
             ラピスセミコンダクタ独自の不揮発性メモリ。(Production Programmed ROM)
  • 注④:パイプライン処理
             命令実行の各ユニット(フェッチ、デコード、実行)を分割し、独立動作させることにより
             命令を並列処理すること。

応用分野

  • IH炊飯器など小型調理家電全般
  • IHクッキングヒータ
  • 音声リモコン
  • 家電全般
  • 玩具
  • リモコン
  • ヘルスケア

販売計画

●商品名
ML610Q380/ML610Q383/ML610Q384/ML610Q385
●サンプル出荷時期
ML610Q380:出荷中
ML610Q383/384:2012年6月
ML610Q385:2012年4月
●サンプル価格
ML610Q380:350円(税別)
ML610Q383/384/385:500円(税別)
●評価ボード出荷時期
出荷中
●量産出荷時期
ML610Q380/385:2012年5月
ML610Q383/384:2012年7月

主な仕様

●RISC方式8ビットCPU (CPU名称:nX-U8/100)
最小命令実行時間
約30.5µs(@32.768kHzシステムクロック)
約0.122µs(@8.192MHzシステムクロック)@DVDD=2.2V~5.5V
●内部メモリ
128KバイトのフラッシュROM(64K×16ビット)を内蔵
2KバイトのRAM(2048×8ビット)を内蔵
最大16MビットのP2ROMTMを内蔵 (ML610Q383/384/385)
P2ROMTM容量 ML610Q383(4Mビット)、ML610Q384(8Mビット)、ML610Q385(16Mビット)
●割込みコントローラ
ノンマスカブル割込み2要因(内部要因:1、外部要因:1)
マスカブル割込み24要因(内部要因:20、外部要因:4)
●タイムベースカウンタ
低速側タイムベースカウンタ×1ch
高速側タイムベースカウンタ×1ch
●ウォッチドッグタイマ
●タイマ
8ビット×6ch(16bit構成も可能)
●PWM
分解能16ビット×2ch(IGBTコントロール)
●音声出力機能
音声合成方式:4bit ADPCM2 / 8bit non-linear PCM / 8bit PCM / 16bit PCM
サンプリング周波数:6.4 / 8 / 10.7 / 12.8 / 16 / 21.3 / 25.6 / 32 kHz
●0.6W出力スピーカアンプ
●同期式シリアルポート×2ch
●UART(半二重通信)×2ch
●I2Cバスインタフェース(マスタ機能)
●逐次比較型10ビットA/Dコンバータ(最大8ch)
●汎用ポート数45(最大)
●LCDドライバ
最大96ドット(24seg×4com)、1/1~1/4デューティ
●電源電圧検出機能
●リセット
●クロック
低速側クロック:水晶発振(32.768kHz)、内蔵RC発振(32.7kHz)
高速側クロック:内蔵PLL発振、水晶/セラミック発振(8MHz)、外部クロック入力
●パワーマネジメント
●動作電流(Typ.)
スタンバイ時 HALTモード:2.0µA、STOPモード:0.7µA
動作時 32kHz : 13µA(CPU動作率100%、VDD=3V) 8MHz : 5mA (CPU動作率100%、VDD=5V)
●出荷形態 80ピンQFP
●動作保証範囲
動作温度:-40℃~70℃
動作電圧:DVDD=P5VDD= 2.2V~5.5V、SPVDD =4.5V~5.5V、VREF =4.5V~5.5V

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