RL78/G24 快速原型开发板使用指南

在当今的电子设计领域，快速原型开发板为工程师们提供了便捷的开发途径。Renesas 的 RL78/G24 快速原型开发板就是这样一款优秀的工具，本文将为大家详细介绍该开发板的相关信息，帮助大家更好地使用它进行开发。

文件下载：Renesas Electronics RL78，G24快速原型设计板.pdf

一、产品概述

1.1 产品用途

RL78/G24 快速原型开发板是用于评估 Renesas MCU 的工具。本手册详细描述了其硬件规格、开关设置方法以及基本的设置流程，旨在让开发者能够快速上手，进行相关的开发和测试工作。

1.2 产品特性

该开发板具备多种功能，可实现 Renesas MCU 的编程、用户代码调试，还配备了用于开关和 LED 的用户电路。此外，它还拥有 Pmod™ 连接器、Arduino® 连接器和 Grove 连接器等，不过需要注意的是，我们不能保证它能与所有类型的这些连接器兼容，具体的连接器规格可参考文档中的描述。

1.3 前期准备

在使用开发板之前，需要完成以下准备工作：

• 观看 “Getting Started with Fast Prototyping Board for RL78 Family” 视频，获取快速入门指导。视频链接：https://www.renesas.com/video/getting-started-fast-prototyping-board-rl78-family
• 在主机 PC 上安装集成开发环境（IDE）和所需软件。可从 https://www.renesas.com/development-tools 下载相关资源。
• 准备一条用于数据传输的 micro - USB 电缆。
• 根据需要，参考 https://www.renesas.com/e2 准备 E2 仿真器，或参考 https://www.renesas.com/e2lite 准备 E2 仿真器 Lite。

1.3.1 安装 e² studio IDE

安装步骤如下：

1. 从 [https://www.renesas.com/software-tool/e - studio](https://www.renesas.com/software-tool/e - studio) 下载最新版本的 e² studio 安装程序。
2. 解压下载的 zip 文件并运行安装程序。
3. 在 [Device Families] 中选择 “RL78”。
4. 确认已选择最新版本的 Renesas CCRL 作为编译器。
5. 选中 [I accept the terms of the Software Agreements] 复选框，然后点击 [Install] 按钮。
6. 安装过程中软件弹出安装窗口时，按照向导的指示继续安装。
7. 安装完成后，点击 [OK] 按钮。

1.3.2 安装 CS + IDE

安装步骤如下：

1. 从 https://www.renesas.com/software-tool/cs 下载最新版本的 CS + for CC 安装程序。
2. 解压下载的 zip 文件并运行安装程序。
3. 点击 [Begin CS + Startup]。
4. 确认已选择 [Tools for RL78 family]。
5. 安装完成后，点击 [OK] 按钮。

1.4 开发板规格

开发板的具体规格如下表所示：	项目	规格
评估 MCU（RL78/G24）	部件编号：R7F101GLG2DFB；封装：64 引脚 LFQFP；片上内存：128 - KB ROM，12 - KB RAM，4 - KB 数据闪存
开发板尺寸	53.34mm x 99.06mm
电源电压	VDD：1.6 V 至 5.5V（EVDD 与 VDD 电压相同）
电源电路	USB 连接器：VBUS（5V）或 3.3V（默认）；外部电源：1.6 V 至 5.5V
电流消耗	最大 200mA
主时钟	OSC1：用于主系统时钟的晶体振荡器（表面贴装技术（SMT））；OSC2：用于主系统时钟的晶体振荡器或陶瓷谐振器（引脚型）
子时钟	OSC3：用于子时钟的晶体振荡器（SMT）
按键开关	复位开关 x1；用户开关 x1
LED	电源指示灯：绿色 x1；用户：绿色 x2
USB 连接器	连接器：Micro USB Type - B
Arduino 连接器	连接器：6 引脚 x 1，8 引脚 x 2，10 引脚 x 1，接口与 Arduino UNO R3 板兼容
Pmod™ 连接器	连接器：角型，12 引脚 x 2
MCU 引脚头	引脚头：32 引脚 x 2
USB 转串口转换器	用作与 RL78 COM 端口调试工具的接口，采用 FTDI 的 FT232RQ x1
USB 转串口转换器复位引脚头	引脚头：2 引脚 x 1（默认开路）
电流测量引脚头	引脚头：2 引脚 x 2
电源选择引脚头	引脚头：3 引脚 x 1
仿真器连接器	14 引脚连接器，用于连接 E2 仿真器或 E2 仿真器 Lite；仿真器选择引脚头：2 引脚 x 3
Grove 连接器	用于 Grove 模块的接口 I2C：3

1.5 开发板框图

开发板的框图展示了其内部的电路结构和信号流向，有助于我们理解开发板的工作原理。具体的框图可参考文档中的 Figure 1 - 1。

二、开发板布局

2.1 外观布局

文档中的 Figure 2 - 1 展示了开发板顶部的外观，通过该图我们可以直观地看到开发板上各个部件的位置分布。

2.2 部件布局

Figure 3 - 1 展示了开发板的部件布局，Figure 3 - 2 展示了开发板的外部尺寸。这些信息对于我们在实际使用中进行硬件的安装和调试非常有帮助。

三、操作环境

开发板的操作需要在主机 PC 上安装 IDE。Figure 4 - 1 展示了开发板的操作环境，确保在这样的环境下使用开发板，能够保证其正常运行。

四、用户电路

4.1 评估 MCU

开发板发货时，评估 MCU（RL78/G24）的电源、系统时钟和复位设置如下：

• 电源：通过 USB 提供 5 V（VBUS）（包括模拟电源）。
• 系统时钟：使用片上振荡器运行。
• 复位：由复位开关或 IDE 控制。

4.2 USB 连接器

USB 连接器为 micro - USB Type - B 形状，它既作为电源输入接口，又作为与 RL78 COM 端口调试工具进行通信的接口（通过 USB 转串口转换）。使用时，需用 USB 电缆将其连接到主机 PC。需要注意的是，开发板包装中不包含 USB 电缆，且在仿真器供电时，请勿连接 USB 电缆。

4.3 电源 LED

当电源 LED 亮起时，表示正在提供 VDD 电源，该 LED 为绿色。不过，当电源电压为 2.2 V 或更低时，LED 可能不亮。

4.4 用户 LEDs

开发板上安装了两个可选的用户 LED（LED1 和 LED2），它们均为绿色。LED1 连接到引脚 19（端口 P62），LED2 连接到引脚 20（端口 P63）。同样，当电源电压为 2.2 V 或更低时，LED 可能不亮。

4.5 Arduino® 连接器

Arduino® 连接器的设计是为了能够连接 Arduino® 盾牌，但不能保证与所有类型的 Arduino® 盾牌兼容。在使用前，需要确认开发板与要使用的 Arduino® 盾牌的规格是否匹配。文档中的 Figure 5 - 1、Table 5 - 1 和 Table 5 - 2 展示了 Arduino® 连接器的引脚分配情况。

4.6 Pmod™ 连接器

Pmod™ 连接器的设计是为了能够连接 Pmod™ 模块，但不能保证与所有类型的 Pmod™ 模块兼容。Pmod1 假定连接到 Pmod™ 接口类型 2A 或 3A 模块，Pmod2 假定连接到 Pmod™ 接口类型 6A 模块。具体的引脚分配情况可参考 Figure 5 - 2、Table 5 - 3 和 Table 5 - 4。

4.7 MCU 引脚头

MCU 引脚头通过 J1 和 J2 两个通孔提供，共 32（16 x 2）个引脚，引脚间距为 2.54 mm，评估 MCU 连接到这些引脚头的通孔。Table 5 - 5 和 Table 5 - 6 展示了 MCU 引脚头的引脚分配情况。

4.8 Grove 连接器

Grove 连接器的设计是为了能够连接 Grove 模块，GROVE1 至 GROVE3 用于通过 I2C 连接。但不能保证与所有 Grove 模块（通过 I2C）兼容，使用前需确认开发板与要使用的 Grove 模块的规格。Figure 5 - 3 和 Table 5 - 7 至 Table 5 - 9 展示了 Grove 连接器的引脚分配情况。

4.9 时钟

开发板提供了时钟电路来处理评估 MCU 的时钟源。评估 MCU 时钟的具体规格可参考《RL78/G24 User’s Manual: Hardware》，开发板的时钟电路可参考《RL78/G24 Fast Prototyping Board 电路原理图》。Table 5 - 10 展示了开发板上时钟的详细信息。

4.10 复位开关

按下复位开关（RST）可对评估 MCU 进行硬件复位。

4.11 用户开关

开发板上安装了一个可选的用户开关（SW），它连接到评估 MCU 的引脚 9，该引脚的功能为 P137，同时该引脚还复用了 INTP0 中断。

4.12 USB 转串口转换器和 COM 端口调试

开发板上安装了 FTDI 的 USB 转串口转换器（FT232RQ），在 Windows 10 系统中可使用标准驱动。对于其他操作系统或驱动，可从 http://www.ftdichip.com/ 下载安装。该转换器用作与 RL78 COM 端口调试工具的接口，可实现评估 MCU 的调试和编程。需要注意的是，评估 MCU 的 P40、P50 和 P51 引脚分别被占用为 TOOL0、TOOLRxD 和 TOOLTxD 功能。COM 端口调试的方法可参考应用笔记《RL78 Debugging Functions Using the Serial Port (R20AN0632)》。当不使用 USB 转串口转换器作为与 RL78 COM 端口调试工具的接口时，使用 P50 和 P51 引脚的 RxD0 和 TxD0 功能可实现主机 PC 与评估 MCU 之间的 UART 通信，此时用户需要准备终端软件，如 TeraTerm。

4.13 USB 转串口转换器复位引脚头

通过短接 USB 转串口转换器的复位引脚头（J14），可将其置于强制复位状态。如果仅让评估 MCU 运行而不使用 RL78 COM 端口调试工具，可将 USB 转串口转换器置于复位状态，这样在对其进行复位时，P50（RxD0）和 P51（TxD0）可作为除 UART 之外的其他功能使用，如端口引脚。但即使 P50 和 P51 用作其他功能，仍需使用 USB 电缆将开发板连接到主机 PC。Figure 5 - 4 展示了 USB 转串口转换器复位引脚头的位置。

4.14 电源选择引脚头

使用引脚头（J16）可改变评估 MCU 的工作电源（VDD），可选择从仿真器或外部电源供电，也可选择 5 V 或 3.3 V。需要注意的是，只能在未供电时更改 J16 的跳线设置：

• J16 的 1 - 2 短接，选择 5 - V 电源，这是发货时的默认设置。
• J16 的 2 - 3 短接，选择 3.3 - V 电源。
• J16 开路，选择从仿真器或外部电源供电。

4.15 外部电源

当评估 MCU 需要特定的电源电压或需要更大电流时，可使用外部电源。外部电源的可用电压取决于评估 MCU，连接位置为：VDD 连接到外部电源引脚头的 J17 - 1 引脚，VSS 连接到 J17 - 2 引脚。使用外部电源时，需确认 Arduino® 盾牌、Pmod 模块或 Grove 模块的 I/O 电压是否正确。Figure 5 - 8 展示了外部电源的连接位置。

4.16 电流测量引脚头

该引脚头（J9）用于测量评估 MCU 的电流消耗（J9 引脚头部件未安装）。将电流表连接到开发板上，可测量评估 MCU 的电流。使用该引脚头时，需切割给定的切割图案（VDD）。Figure 5 - 9 展示了电流测量引脚头和切割图案的位置。在测量电流时，可通过切割图案（VCCIO）并关闭 LED 来减少除评估 MCU 之外的其他元件的电流消耗。当在 EVDD 关闭且 MCU 处于低功耗状态下测量电流时，需切割图案（VDD_EVDD）以分离 VDD 和 EVDD。Figure 5 - 10 展示了与电流测量相关的电源线路框图。

4.17 分离 VDD 和 EVDD 的图案

当需要使用不同电位的 VDD 和 EVDD 时，需切割给定的切割图案（VDD_EVDD）。EVDD 的外部电源连接到不同电位的源时，连接位置为 EVDD 侧的测试引脚。Figure 5 - 11 展示了切割图案的位置。

4.18 切割 USB 转串口转换器 I/O 电源的图案

如果不连接 USB 连接器使用开发板，需切割给定的切割图案（VCCIO）。Figure 5 - 12 展示了切割图案的位置。

4.19 仿真器连接器

14 引脚的仿真器连接器（J7）用于将开发板连接到 Renesas Electronics 的片上调试 E2 仿真器或 E2 仿真器 Lite，以实现评估 MCU 的编程或调试。连接仿真器时，需进行以下电路更改：

• 安装 J7：14 引脚连接器。
• 短接 J11、J12 和 J13 的 2 - 3 引脚。
• 切割图案 [TOOL0_USB]、[RESET] 和 [T_RESET]。

具体的设置可参考 Figure 5 - 13 和 Figure 5 - 14。如果要恢复使用 USB 转串口转换器进行 COM 端口调试的设置，需将 J11、J12 和 J13 的 1 - 2 引脚短接，将 J14 恢复为开路状态，对于之前切割的图案，无需进行焊接操作。Figure 5 - 15 展示了 COM 端口调试的设置。

五、使用注意事项

5.1 供电问题

当通过仿真器或 USB 为开发板供电时，需注意 VDD、EVDD、5 V 和 3.3 V 的总电流不应超过最大电流 200 mA。

5.2 开发板改造

对开发板进行任何修改（包括切割切割图案），用户需自行承担责任。开发板发货时，J14 为开路状态，J16 的 1 - 2 引脚短接。文档中提到的 “短路焊盘” 指的是通过焊接进行短路的焊盘对，“切割图案” 指的是两个短路焊盘中间的窄信号图案。切割切割图案时，不要切割白色椭圆丝印框内的部分。有些切割图案可能因被阻焊层覆盖而不可见，此时可参考电路原理图。电路原理图中，特定的符号表示短路焊盘之间有切割图案，另一种符号表示只有短路焊盘而无切割图案。

5.3 电源和使用条件

开发板可选择不同的电源，不同电源的使用条件如下表所示：	电源来源	使用条件
电源供应给评估 MCU	使用 Arduino 盾牌、Pmod 或 Grove 模块、仿真器和 IDE 的情况，以及跳线设置要求
USB（默认）	5V 或 3.3V；可连接 Arduino 盾牌、Pmod 或 Grove 模块；可使用仿真器和 IDE；J16：1 - 2 短接为 5V（默认），J16：2 - 3 短接为 3.3V
外部电源	1.6V 至 5.5V；可连接 Arduino 盾牌、P