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瑞薩RL78/G13 MCU多功能平臺的演示介紹

電子設計 ? 來源:郭婷 ? 作者:電子設計 ? 2019-03-06 08:20 ? 次閱讀
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當前者包含一個具有足夠內存的快速,低功耗MCU時,演示套件和開發系統之間的界限很難定義。足夠的外圍設備可以處理任何類型的應用程序;一個1-1/4英寸的液晶顯示屏;一整套開發工具;內置調試器;十幾個示例程序,帶有構建自己的框架;代碼生成工具;最后是原理圖和Gerber文件。如果缺少某些東西,那就不明顯了。

圖1:RL78/G13演示板。

用于RL78/G13 MCU的瑞薩演示套件(RDK)(見圖1)提供了一個用于評估超低功耗瑞薩RL78/G13 MCU的多功能平臺。許多外圍設備包括揚聲器,麥克風,紅外發射器,紅外探測器,LCD屏幕,3軸加速度計,溫度傳感器和環境光傳感器,所有這些都可以通過套件中包含的示例代碼進行操作。 RDK包括IAR KickStart工具和集成的Renesas TK調試器。

RDK圍繞瑞薩16位32 MHz RL78/G13構建 - 一種通用的超低功耗CISC MCU,適用于廣泛的消費和工業應用。 G13目前有14種不同的封裝,從帶有16 KB閃存的R5F101FAAFP#V0到帶有512 KB閃存和32 KB RAM的R5F100MLAFB#V0。 RL78包含一個片上32 MHz振蕩器,但該芯片可以快速切換到32 kHz子系統時鐘,以實現超低速運行。片上還包括單電源閃存,調試功能,乘法器和分頻器/累加器,中斷功能,四個定時器,一個8/10位ADC,16到120個I/O端口等等。瑞薩足以將其中一個較大的芯片放入RDK。

入門

套件入門很簡單。安裝盤會自動安裝所有瑞薩軟件和驅動程序,以及適用于RL78,KickStart版本的IAREmbeddedWorkbench?,您必須在安裝時注冊。 IAR編譯器限制為16 KB,因此如果您要認真對待,則需要升級許可證或切換到其他工具。十個示例程序的代碼是可移植的并且評論很好,因此移植肯定是可能的。代碼整齊地打包和調試,以便在IAR工具上運行,使用此許可證肯定會啟動開發。其中一個示例程序是從頭開始構建自己的程序的詳細框架。

安裝完所有軟件后,將電路板置于調試模式(SW5-2關閉),然后通過USB電纜將其連接到PC。如果需要,請告訴Windows在哪里找到驅動程序,此步驟應該快速進行。

要驗證安裝,請再次單擊SW5-2(RUN)并按下電路板的Reset按鈕,啟動一個名為“Theramin”的程序(雖然我認為它應該被稱為“憤怒的蜜蜂”)。液晶顯示屏上出現十字準線,同時還有一個點,當您傾斜屏幕時,該點會改變位置。按S3啟動“憤怒的蜜蜂”聲音,這會改變音量和/或音調,具體取決于您傾斜電路板的方式。這是ADI公司推出的ADXL345BCCZ-RL7 3軸加速度計的一個很好的演示,但聲音關閉時不那么煩人。

ADI公司的加速度計不是電路板上唯一的非瑞薩電子組件(見圖2)。事實上,瑞薩已經在其生態系統合作伙伴中安裝了許多其他外設,包括但不限于美國國家半導體的LM4808和LM4889音頻功率放大器,ADI公司的ADMP401硅麥克風和SSM2167低壓麥克風前置放大器Vishay的TSKS5400S紅外發射器,第三方LDC屏幕,揚聲器,溫度傳感器,LED,晶體,EPROM等。

為了控制低功率交流負載,瑞薩包含自己的BCR3AS-12A TRIAC,它可以打開和關閉負載,但不用于調光或比例(相位)控制。相反,瑞薩的N溝道功率開關MOSFET可以對小型電機(最高60伏,2安培)進行PWM控制。

瑞薩RL78/G13 MCU多功能平臺的演示介紹

圖2:RL78/G13演示板組件布局(由Renesas提供)。

開始營業

設置完成后,啟動IAREmbeddedWorkbench?并單擊示例程序代碼(“入門指南”中的步驟10到17)。示例程序執行RL78/G13的許多關鍵功能,包括ADC_OneShot,ADC_Repeat,Async_Serial,DMAC,IIC_Master(需要第二塊板),LVD,RTC,定時器和WDT。還有一個教程程序,以及一個名為Application的程序,它是一個用于開發自己的程序的框架 - 盡管顯然你可以構建一個示例,或者如果你喜歡從其他程序中將代碼剪切并粘貼到Application中刮。

如果你決定使用RDK開發自己的程序,你會發現一個有用的工具是Applilet3,它為不同的MCU外設功能(時鐘,定時器,串行接口,A/D轉換器,DMA)生成設備驅動程序控制器等)基于您輸入程序GUI的設置。驅動程序功能作為API提供,不限于外圍功能的初始化。

要編譯,下載和運行程序,選擇一個程序,右鍵單擊它,然后選擇“設置為活動狀態”。然后:

在“工作區”窗口下,單擊項目以查看

從Project菜單中,選擇Rebuild All。

如果您還沒有這樣做,請通過USB電纜將電路板連接到PC并設置SW5 -2到調試位置(OFF)。

選擇Project/Download and Debug。項目下載到RL78,Workbench切換到調試模式。如果一切順利,你的屏幕應該與圖3中的類似。

點擊Reset圖標,然后點擊Go按鈕。

LCD屏幕現在將顯示一條歡迎信息,并說明下一步該做什么,所有這些都與您剛剛下載的程序有所不同。

瑞薩RL78/G13 MCU多功能平臺的演示介紹

圖3: IAR調試屏幕。

由于RL78/G13的設計考慮了低功耗電池供電應用,因此我對低壓檢測器(LVD)程序特別感興趣。 RL78具有低壓檢測電路,可確保CPU的電壓范圍,并在電源電壓降至某一水平以下時將器件設置為停止模式,如圖4所示。

瑞薩RL78/G13 MCU多功能平臺的演示介紹

圖4:RL78低壓檢測電路動作(由Renesas提供)。

我根據每個示例程序附帶的Description.txt文件中的說明構建,下載和啟動程序。接下來,我將電路板置于運行模式(SW5-2 ON),斷開USB電纜,并將五伏電源連接到J4。打開電源啟動程序運行,LCD屏幕左側的指示燈閃爍。

將DVM連接到電源的輸出端和RTC的范圍,我慢慢降低電壓,看著液晶屏快速開始褪色。在3.2伏特時,紅色LED熄滅,剩余的綠色LED熄滅,但仍然亮著。在大約1.8伏特的電壓下,綠色LED熄滅,因為除了RTC之外的所有東西都關閉了,它的電壓大約為1.5伏。

我按照承諾將電壓重新調高,LED恢復到大約1.9伏的壽命。只是為了確保不是僥幸(J4的剩余電壓,電源一直向下轉動仍然是24 mV),我完全斷開了電源,數到10,慢慢地將電壓恢復 - 相同的結果。上電復位按照承諾工作。

掉電

除了停止模式外,RL78還有兩種掉電模式。 RL78的一個獨特功能是貪睡模式,與沒有此模式的實現相比,它使RL78/G13 MCU的平均系統功耗降低了30%以上。

RL78/G13有三種電源管理模式:Halt,Snooze和Stop(參見圖5):

在Halt模式下,CPU時鐘被禁用但所有外圍設備仍在運行。

在貪睡模式下,除了配置ADC,UARTCSI外,外設的時鐘被禁用。

在停止模式下,高速系統時鐘和內部高電平 - 禁用速度振蕩器,停止整個系統;但是,子系統時鐘設置會保留。

瑞薩RL78/G13 MCU多功能平臺的演示介紹

圖5:RL78電源管理模式(由Renesas提供)。

要從運行模式進入暫停或停止模式,只需分別輸入暫停或停止指令。返回運行模式需要未屏蔽中斷請求或復位信號。由于高速時鐘仍以Halt模式運行,因此返回僅需要正常的中斷服務延遲。當在產生中斷請求時立即重啟CPU操作很重要時,建議使用暫停模式。

由于時鐘在停止模式下停止,因此返回運行模式需要額外的時間來穩定時鐘。當所需的響應時間長于喚醒時間(最長可達20μs)時,最好使用停止模式。

如果啟用了貪睡模式,則高速內部時鐘正在運行,只需執行手頭任務所需的外圍設備。這些可能包括RTC,間隔定時器,看門狗定時器,上電復位,低壓檢測器,外部中斷和按鍵中斷。

在貪睡模式下,無需等待CPU喚醒以接收串行數據。例如,ADC可以接收數據并檢查它是否在預定范圍內。如果數據在“安全范圍”內,則RL78從“貪睡”模式轉換為“停止”模式。如果不是,則CPU返回“運行”模式以處理數據。

利用貪睡模式可以在便攜式應用中延長電池壽命,可以盡可能地停止或停止MCU。表1列出了RL78/G13的典型工作電流,其中96 KB的閃存工作電壓為3伏,工作頻率為32 MHz。請注意,運行,暫停和停止模式不包括ADC或LVD電流,因此如果在模式期間使用這些功能,則必須添加其電流。

運行期間的電流功率4.7 mA(32 MHz,30。 V,典型值。)停止時的功率6.21 mA(32 MHz,3.0 V,典型值)停止時的功率0.23μA(-40°C至+ 70°C,無WDT,典型值)貪睡期間的功率停止電流加有效功能RTC工作電流0.02μA(3.0 V,32 kHz,典型值)RTC +32 kHz振蕩電流0.54μA(3.0 V,32 kHz,典型值)WDT工作電流0.22μA(3.0 V,15 kHz) ,典型值。)ADC工作電流0.5 mA(低壓模式,3V,典型值)溫度傳感器75μA(典型值3.0 V)LVD工作電流0.08μA(典型值3.0 V)

表1:RL78/G13工作電流(FIH,32 MHz,3伏,96 KB,典型值)(由Renesas提供)。那么表1中的數字如何與真實世界的設計相關?表2顯示了使用RL78/G13在不使用貪睡模式的情況下使用RDK上的傳感器測量溫度的功率曲線 - 在這種情況下,CPU需要喚醒以進行處理 - 與表3相反,表3顯示了使用結果貪睡模式。

功能操作 - 無貪睡當前時間總測量溫度5.2 mA42.8μsec2.2256E-07 Amp-Sec存儲事件4.7 mA8μs3.76E-08 Amp-Sec等待事件0.62μA(0.5 s - 50.8 μs3.1E-07 Amp-Sec平均電流0.57μA0.5s1.14 Amp-Sec

表2:平均電流估算 - 無貪睡(由Renesas提供)。

功能操作 - 貪睡當前時間段總測量溫度1.12 mA42.8μsec4.7E-08 Amp-Sec存儲事件4.7 mA8μs3.76E-08 Amp-Sec等待事件0.62μA(0.5 s - 50.8μs3.10E-07 Amp-Sec平均電流0.791μA0.5s3.95E- 07 Amp-Sec

表3:平均電流估計 - 使用貪睡(由Renesas提供)。

將這些數字與表2和表3進行比較,使用Snooze m ode將溫度測量功能的電流從大約0.2 mA降低到1.12 mA,降低了79%。此外,整個周期的工作功率從1.14安培 - 秒降至3.95E-07安培 - 秒,節電約31%。

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