瑞萨RL78/G13 MCU多功能平台的演示介绍

当前者包含一个具有足够内存的快速，低功耗MCU时，演示套件和开发系统之间的界限很难定义。足够的外围设备可以处理任何类型的应用程序;一个1-1/4英寸的液晶显示屏;一整套开发工具;内置调试器;十几个示例程序，带有构建自己的框架;代码生成工具;最后是原理图和Gerber文件。如果缺少某些东西，那就不明显了。

图1：RL78/G13演示板。

用于RL78/G13 MCU的瑞萨演示套件（RDK）（见图1）提供了一个用于评估超低功耗瑞萨RL78/G13 MCU的多功能平台。许多外围设备包括扬声器，麦克风，红外发射器，红外探测器，LCD屏幕，3轴加速度计，温度传感器和环境光传感器，所有这些都可以通过套件中包含的示例代码进行操作。 RDK包括IAR KickStart工具和集成的Renesas TK调试器。

RDK围绕瑞萨16位32 MHz RL78/G13构建 - 一种通用的超低功耗CISC MCU，适用于广泛的消费和工业应用。 G13目前有14种不同的封装，从带有16 KB闪存的R5F101FAAFP＃V0到带有512 KB闪存和32 KB RAM的R5F100MLAFB＃V0。 RL78包含一个片上32 MHz振荡器，但该芯片可以快速切换到32 kHz子系统时钟，以实现超低速运行。片上还包括单电源闪存，调试功能，乘法器和分频器/累加器，中断功能，四个定时器，一个8/10位ADC，16到120个I/O端口等等。瑞萨足以将其中一个较大的芯片放入RDK。

入门

套件入门很简单。安装盘会自动安装所有瑞萨软件和驱动程序，以及适用于RL78，KickStart版本的IAREmbeddedWorkbench®，您必须在安装时注册。 IAR编译器限制为16 KB，因此如果您要认真对待，则需要升级许可证或切换到其他工具。十个示例程序的代码是可移植的并且评论很好，因此移植肯定是可能的。代码整齐地打包和调试，以便在IAR工具上运行，使用此许可证肯定会启动开发。其中一个示例程序是从头开始构建自己的程序的详细框架。

安装完所有软件后，将电路板置于调试模式（SW5-2关闭），然后通过USB电缆将其连接到PC。如果需要，请告诉Windows在哪里找到驱动程序，此步骤应该快速进行。

要验证安装，请再次单击SW5-2（RUN）并按下电路板的Reset按钮，启动一个名为“Theramin”的程序（虽然我认为它应该被称为“愤怒的蜜蜂”）。液晶显示屏上出现十字准线，同时还有一个点，当您倾斜屏幕时，该点会改变位置。按S3启动“愤怒的蜜蜂”声音，这会改变音量和/或音调，具体取决于您倾斜电路板的方式。这是ADI公司推出的ADXL345BCCZ-RL7 3轴加速度计的一个很好的演示，但声音关闭时不那么烦人。

ADI公司的加速度计不是电路板上唯一的非瑞萨电子组件（见图2）。事实上，瑞萨已经在其生态系统合作伙伴中安装了许多其他外设，包括但不限于美国国家半导体的LM4808和LM4889音频功率放大器，ADI公司的ADMP401硅麦克风和SSM2167低压麦克风前置放大器，Vishay的TSKS5400S红外发射器，第三方LDC屏幕，扬声器，温度传感器，LED，晶体，EPROM等。

为了控制低功率交流负载，瑞萨包含自己的BCR3AS-12A TRIAC，它可以打开和关闭负载，但不用于调光或比例（相位）控制。相反，瑞萨的N沟道功率开关MOSFET可以对小型电机（最高60伏，2安培）进行PWM控制。

图2：RL78/G13演示板组件布局（由Renesas提供）。

开始营业

设置完成后，启动IAREmbeddedWorkbench®并单击示例程序代码（“入门指南”中的步骤10到17）。示例程序执行RL78/G13的许多关键功能，包括ADC_OneShot，ADC_Repeat，Async_Serial，DMAC，IIC_Master（需要第二块板），LVD，RTC，定时器和WDT。还有一个教程程序，以及一个名为Application的程序，它是一个用于开发自己的程序的框架 - 尽管显然你可以构建一个示例，或者如果你喜欢从其他程序中将代码剪切并粘贴到Application中刮。

如果你决定使用RDK开发自己的程序，你会发现一个有用的工具是Applilet3，它为不同的MCU外设功能（时钟，定时器，串行接口，A/D转换器，DMA）生成设备驱动程序控制器等）基于您输入程序GUI的设置。驱动程序功能作为API提供，不限于外围功能的初始化。

要编译，下载和运行程序，选择一个程序，右键单击它，然后选择“设置为活动状态”。然后：

在“工作区”窗口下，单击项目以查看

从Project菜单中，选择Rebuild All。

如果您还没有这样做，请通过USB电缆将电路板连接到PC并设置SW5 -2到调试位置（OFF）。

选择Project/Download and Debug。项目下载到RL78，Workbench切换到调试模式。如果一切顺利，你的屏幕应该与图3中的类似。

点击Reset图标，然后点击Go按钮。

LCD屏幕现在将显示一条欢迎信息，并说明下一步该做什么，所有这些都与您刚刚下载的程序有所不同。

图3： IAR调试屏幕。

由于RL78/G13的设计考虑了低功耗电池供电应用，因此我对低压检测器（LVD）程序特别感兴趣。 RL78具有低压检测电路，可确保CPU的电压范围，并在电源电压降至某一水平以下时将器件设置为停止模式，如图4所示。

图4：RL78低压检测电路动作（由Renesas提供）。

我根据每个示例程序附带的Description.txt文件中的说明构建，下载和启动程序。接下来，我将电路板置于运行模式（SW5-2 ON），断开USB电缆，并将五伏电源连接到J4。打开电源启动程序运行，LCD屏幕左侧的指示灯闪烁。

将DVM连接到电源的输出端和RTC的范围，我慢慢降低电压，看着液晶屏快速开始褪色。在3.2伏特时，红色LED熄灭，剩余的绿色LED熄灭，但仍然亮着。在大约1.8伏特的电压下，绿色LED熄灭，因为除了RTC之外的所有东西都关闭了，它的电压大约为1.5伏。

我按照承诺将电压重新调高，LED恢复到大约1.9伏的寿命。只是为了确保不是侥幸（J4的剩余电压，电源一直向下转动仍然是24 mV），我完全断开了电源，数到10，慢慢地将电压恢复 - 相同的结果。上电复位按照承诺工作。

掉电

除了停止模式外，RL78还有两种掉电模式。 RL78的一个独特功能是贪睡模式，与没有此模式的实现相比，它使RL78/G13 MCU的平均系统功耗降低了30％以上。

RL78/G13有三种电源管理模式：Halt，Snooze和Stop（参见图5）：

在Halt模式下，CPU时钟被禁用但所有外围设备仍在运行。

在贪睡模式下，除了配置ADC，UART和CSI外，外设的时钟被禁用。

在停止模式下，高速系统时钟和内部高电平 - 禁用速度振荡器，停止整个系统;但是，子系统时钟设置会保留。

图5：RL78电源管理模式（由Renesas提供）。

要从运行模式进入暂停或停止模式，只需分别输入暂停或停止指令。返回运行模式需要未屏蔽中断请求或复位信号。由于高速时钟仍以Halt模式运行，因此返回仅需要正常的中断服务延迟。当在产生中断请求时立即重启CPU操作很重要时，建议使用暂停模式。

由于时钟在停止模式下停止，因此返回运行模式需要额外的时间来稳定时钟。当所需的响应时间长于唤醒时间（最长可达20μs）时，最好使用停止模式。

如果启用了贪睡模式，则高速内部时钟正在运行，只需执行手头任务所需的外围设备。这些可能包括RTC，间隔定时器，看门狗定时器，上电复位，低压检测器，外部中断和按键中断。

在贪睡模式下，无需等待CPU唤醒以接收串行数据。例如，ADC可以接收数据并检查它是否在预定范围内。如果数据在“安全范围”内，则RL78从“贪睡”模式转换为“停止”模式。如果不是，则CPU返回“运行”模式以处理数据。

利用贪睡模式可以在便携式应用中延长电池寿命，可以尽可能地停止或停止MCU。表1列出了RL78/G13的典型工作电流，其中96 KB的闪存工作电压为3伏，工作频率为32 MHz。请注意，运行，暂停和停止模式不包括ADC或LVD电流，因此如果在模式期间使用这些功能，则必须添加其电流。

运行期间的电流功率4.7 mA（32 MHz，30。 V，典型值。）停止时的功率6.21 mA（32 MHz，3.0 V，典型值）停止时的功率0.23μA（-40°C至+ 70°C，无WDT，典型值）贪睡期间的功率停止电流加有效功能RTC工作电流0.02μA（3.0 V，32 kHz，典型值）RTC +32 kHz振荡电流0.54μA（3.0 V，32 kHz，典型值）WDT工作电流0.22μA（3.0 V，15 kHz） ，典型值。）ADC工作电流0.5 mA（低压模式，3V，典型值）温度传感器75μA（典型值3.0 V）LVD工作电流0.08μA（典型值3.0 V）

表1：RL78/G13工作电流（FIH，32 MHz，3伏，96 KB，典型值）（由Renesas提供）。那么表1中的数字如何与真实世界的设计相关？表2显示了使用RL78/G13在不使用贪睡模式的情况下使用RDK上的传感器测量温度的功率曲线 - 在这种情况下，CPU需要唤醒以进行处理 - 与表3相反，表3显示了使用结果贪睡模式。

功能操作 - 无贪睡当前时间总测量温度5.2 mA42.8μsec2.2256E-07 Amp-Sec存储事件4.7 mA8μs3.76E-08 Amp-Sec等待事件0.62μA（0.5 s - 50.8 μs3.1E-07 Amp-Sec平均电流0.57μA0.5s1.14 Amp-Sec

表2：平均电流估算 - 无贪睡（由Renesas提供）。

功能操作 - 贪睡当前时间段总测量温度1.12 mA42.8μsec4.7E-08 Amp-Sec存储事件4.7 mA8μs3.76E-08 Amp-Sec等待事件0.62μA（0.5 s - 50.8μs3.10E-07 Amp-Sec平均电流0.791μA0.5s3.95E- 07 Amp-Sec

表3：平均电流估计 - 使用贪睡（由Renesas提供）。

将这些数字与表2和表3进行比较，使用Snooze m ode将温度测量功能的电流从大约0.2 mA降低到1.12 mA，降低了79％。此外，整个周期的工作功率从1.14安培 - 秒降至3.95E-07安培 - 秒，节电约31％。