RL78 / F1微控制器对于汽车应用的作用和使用简介

随着汽车电子产品的广泛使用，汽车的多功能性和整体性能得到显著提高。现在的汽车都配备了大量功能齐全的电子控制装置(ECU)，如电动车窗、安全 气囊、车灯、车门和座椅等。另外，电子控制与机械组件的机电整合趋势发展，相关产品在高温等环境下也必须具备优异效能，对于功能安全性标准也变得更加重要。与此同时，汽车制造商需要一套能够以通用平台解决方案形式支持所有ECU（电子控制单元）系统的广泛微控制器产品线，汽车制造商和ECU制造商都在竭尽全力在保证安全性的同时实现ECU的微型化、减轻其重量并降低能耗。因此，为这些电子控制装置开发软件的要求越来越高，为了提高开发效率，开发和应用电子控制装置通用软件的能力也越来越重要。

瑞萨电子推出的RL78 / F1微控制器非常适用于汽车应用，作为78K0R和R8C的后续产品，它们实现了低功耗，并配备了适用于汽车应用的内置功能，具有行业领先的低功耗、高性能以及可独立控制和诊断的CAN 通讯，以及高级定时器和安全功能。这些功能特适用于汽车控制系统，包括控制模块(BCM)、空调、电动座椅、Keyless感应式遥控门锁、电动窗控制、电动后视镜控制及其它应用等。该微控制器产品系列可提高汽车控制系统的开发效率、降低系统成本、减少系统能耗并增强功能安全特性。

RL78/F1产品定位

RL78/F1系列微控制器专为汽车控制系统打造，采用了16位新一代低功耗RL78内核，具有业界最低的消耗电流，具有汽车应用通信所需的各种内置功能，如电机控制、CAN/LIN/IEBus总线等功能，这些汽车通用微控制器不仅可用于汽车应用，还可用于工业应用。该微控制器产品包括四个产品线：RL78 / F12、RL78 / F13、RL78 / F14、RL78 / F15，它们都具有各自独特的功能，从而来适用于各种汽车应用场合。下面将对这些产品系列做详细说明。

RL78 / F12产品特点

RL78 / F12系列微控制器采用20至64引脚，8至64 KB闪存阵容，可实现业界最低的消耗电流。它们具有内置LIN模块作为汽车接口。利用各种内置功能实现安全功能，包括闪存CRC计算、非法存储器访问检测、RAM保护、A / D转换器测试和SFR保护，可以构建高度可靠的系统，因此这些微控制器可用于汽车应用，当然还有工业应用。该产品系列功能特色如下：

低耗电量及高处理效能有助于降低应用系统的耗电量

RL78 /F12系列微控制器的运行电流为70 μA/MHz（以32 MHz进行基本操作），一般作业的待机电流为0.6 μA（注1），约为瑞萨先前产品的1/10，使其耗电量已降低至业界最低水平。同时，微控制器以32 MHz运作时也可达到41.6 DMIPS的CPU效能（为瑞萨原有产品效能的1.6倍）。RL78/F12系列采用了130 nm工艺制程，使其耗电量降低至瑞萨原有产品78K0R/Fx3与R8C/3x的1/2。RL78/F12 微控制器亦包含全新的低功率模式（Snooze Mode），在执行A/D转换及序列通讯时无需唤醒主CPU。此Snooze Mode亦有助于降低整体系统的耗电量。

（注1）RL78/F12系列处于停止（STOP）模式，而Window看门狗定时器（Watchdog Timer）及低电压侦测器仍处于运作模式。

支持1.8 V超低电压运作，可在Keyless感应式遥控门锁等应用中发挥优异的效果

RL78 / F12 系列微控制器可在1.8伏特（V）的电压下执行数据闪存的写入/抹除操作以及A/D转换，在Keyless感应式遥控门锁等采用低电压运作的应用中可发挥优异的效果。

支持在高达150°C的环境温度中运作，有助于整合至机电系统及运用于高温的终端产品

RL78 / F12系列微控制器支持高达150°C的环境温度，而原有的瑞萨产品最高只能支持125°C的环境温度（Ta），因此适用于发动机舱及头灯等高温环境中。

支持功能安全性的多种诊断功能

RL78 / F12系列微控制器可在终端产品中侦测及避免异常的运作，有助于提升系统安全性。相较于软件处理作业方式，透过硬件实作上述丰富的诊断功能，可降低CPU负载，还可达到更快的侦测速度。瑞萨计划提供自我测试程序以侦测CPU核心故障情形，目前提供具有丰富诊断功能的功能安全性以及核心诊断软件。

RL78 / F13 和 RL78 / F14产品特点

RL78 / F13系列微控制器是78K0R和R8C的后续产品，提供20至80引脚，16至128 KB闪存阵容，并实现业界最低的电流消耗水平。它们具有用于汽车接口的内置CAN模块和LIN模块，以及RL78 / F12系列的功能安全功能，RAM ECC功能，PLL锁定功能，端口输出状态监控，堆栈溢出检测，专用WDT振荡器和更多也被添加。RL78 / F14微控制器定位为RL78 / F13系列的升级产品，提供30至100引脚，48至256 KB闪存阵容，支持使用RL78 / F13系列的功能安全功能，定时器RD，比较器和D / A转换器进行BLDC电机控制。由于可以构建高度可靠的系统，因此这些微控制器可用于汽车应用程序，当然还有工业应用。RL78 / F13 和 RL78 / F14产品系列功能特色如下：

广泛的产品线，可轻松实现平台标准化，提高开发效率

RL78 / F13系列微控制器的内部闪存大小为16到128千字节（KB），封装为20到80引脚；RL78 / F14系列微控制器的内部闪存大小为48到256KB，封装范围为30到100引脚，RAM容量最大20KB。凭借如此丰富的产品线，RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器可支持多种多样的应用需求。如此一来，即可通过重复利用软件和印刷电路板等设计资产来构建开发平台，从而提高整体系统的开发效率。

紧凑小巧的封装，支持最高150℃的高温运行环境，可缩小整体单元尺寸

RL78/F13和RL78/F14系列微控制器全新的QFN（四方扁平无引脚）封装相比瑞萨电子现有的32引脚SSOP封装（窄间距小外形封装），新的QFN封装能够将安装面积减少约69%，从而实现更高级别的系统微型化。另外，在水泵等应用的工作条件下，环境温度（Ta）会达到比较高的水平，因此现有的微控制器难以应用于该应用条件中。而RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器则可在高达150℃的环境温度下正常工作，因此可以直接装入执行机构，从而进一步提高系统微型化水平。

降低50%待机能耗，实现低能耗系统设计

RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器通过采用更低的电流消耗的待机模式，其待机电流相比瑞萨电子现有的78K0R/Fx3 微控制器下降了50%，即从1μA（微安）下降为0.5μA（微安）。新微控制器还具有在不激活CPU的情况下执行A/D转换的功能，从而进一步降低系统能耗。

丰富的硬件功能，可保证功能安全性

RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器结构针对安全性进行了改善，可对电气或电子故障进行检测，从而保障系统安全性。该系列产品包含了多种多样的硬件特性，可保证下述的功能安全性：将参考电压或电源电压进行转换，并将转换结果与标准值进行比较，从而确定A/D转换器工作正常的检测功能；使用中断检测堆栈溢出从而防止软件失控的功能；通过将外部时钟振荡器与内部振荡器进行比较，检测外部时钟振荡器是否停止的功能。

RL78 / F15产品特点

RL78 / F15系列微控制器采用了RL78内核，可实现高处理性能，同时提供同类产品中最低的功耗。该系来具有高速内部振荡器（可提供32 MHz）、电机控制定时器（定时器RD）、D / A转换器和内置比较器提供增强的电机控制功能。为便于移植，RL78 / F15的引脚和软件向上兼容RL78 / F14系列。此外，还提供丰富的功能以支持功能安全，如RAM上的ECC和堆栈指针监视器以及A / D转换器测试功能。 这些产品采用48至144引脚的封装，128至512 KB闪存的存储器，以及用于LIN和2通道CAN通信和IEBus的高级IP，非常适合广泛的成本敏感型汽车应用，如DC-＆BLDC电机控制，HVAC，照明和各种车身ECU。该产品系列功能特色如下：

产品系列扩大后，为系统制造商提供了 127 种汽车控制系统用 16 位微控制器产品

RL78 / F15系列微控制器中包含 144 管脚的封装，存储器容量最大达到 512 KB。与现有的 RL78/F13 和RL78/F14 系列相组合，瑞萨汽车控制系统用 16 位微控制器系列跻身业内覆盖面最广的产品阵容，其管脚数从 20 到 144 不等，汽车制造商可从中找到完全满足每一款汽车控制系统要求的微控制器。

与RL78/F13 和 RL78/F14 系列完全兼容，简化了软件移植，有助于缩短研发和认证的时间

RL78/F15系列微控制器所使用的CPU内核与 RL78/F13 和 RL78/F14 系列完全相同，故三者可完全兼容使用，从而简化了软件移植。因此，当电子控制系统需要升级，或者系统需要增加或者改变功能而导致 ROM 和 RAM 容量或管脚数不足时，RL78/F15系列产品可迅速对应这种需求的变化。此外，RL78/F15 系列产品应用了了瑞萨的已验证和批量生产的制造工艺技术，可大大缩短认证程序。

增强了通讯功能，包括两个 CAN 通道；是BCM 等汽车控制系统的理想之选

RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器通过采用更低的电流消耗的待机模式，其待机电流相比瑞萨电子现有的78K0R/Fx3 微控制器下降了50%，即从1μA（微安）下降为0.5μA（微安）。新微控制器还具有在不激活CPU的情况下执行A/D转换的功能，从而进一步降低系统能耗。

丰富的硬件功能，可保证功能安全性

RL78/F15系列微控制器拥有两个 CAN 通道，能够进行独立的控制和诊断。三个通道的硬件 LIN 通信模块，是车身控制模块(BCM)等通讯集中控制应用的理想之选。此外，内置设备总线(IEBus)可用于车载音响的通信控制。RL78/F15 系列的开发工具链包括瑞萨原厂的 CS+ 集成开发环境、IAR EWRL78 Workbench、瑞萨 E1 片上调试仿真器和瑞萨 IEBUCE 全功能线上仿真器。