RL78 - RL78

Mikrocontroller der RL78-Familie
Allgemeine Information
Gestartet 2010 ; Vor 11 Jahren ( 2010 )
Abgesetzt aktuell
Gängige Hersteller
Leistung
max. CPU- Taktrate 32 kHz bis 40 MHz
Datenbreite 16
Adressbreite 20
Architektur und Klassifizierung
Anwendung Embedded ,
Haushaltsgeräte ,
Automobil
Mikroarchitektur RL78-S1 (8-Bit),
RL78-S2 (16-Bit),
RL78-S3 (16-Bit)
Befehlssatz RL78-Familie
Anweisungen 74 (RL78-S1),
75 (RL78-S2),
81 (RL78-S3)
Physikalische Spezifikationen
Kerne
Geschichte
Vorgänger 78K0R

Die RL78-Familie ist ein 16-Bit- CPU- Kern für eingebettete Mikrocontroller von Renesas Electronics , der 2010 eingeführt wurde.

Die Architektur

Obwohl es acht 8-Bit-Register oder vier 16-Bit-Registerpaare hat, werden im Wesentlichen alle arithmetischen Operationen an einem einzigen Akkumulator (dem A-Register oder AX-Registerpaar) ausgeführt. Die meisten Modelle verfügen über vier schnell anwählbare Registerbänke .

Zweckregister bestehen aus:

Die Datenadressierung ist meist 16-Bit, wobei sich alle RAM- und Sonderfunktionsregister in den oberen 64 KB des Adressraums (0xF0000–0xFFFFF) befinden und Datenzugriffe standardmäßig auf diesen Bereich erfolgen. Der Zugriff auf andere Bereiche des Adressraums verwendet einen "ES"-Präfix-Opcode, der anzeigt, dass die oberen vier Adressbits stattdessen aus einem speziellen "Extrasegment"-Register kommen sollten.

Die grundlegenden 2-Operanden-ALU-Operationen gibt es in den folgenden Formen:

  • A, #sofort (A ← A op sofort)
  • A, Register (A ← A op-Register)
  • registrieren, A (register ← registrieren op A)
  • A, addr8 (A ← A op [addr8], Bereich beschränkt auf Sonderfunktionsregister)
  • A, addr16 (A ← A op [addr16], ES: Präfix optional)
  • A, [HL] (A ← A op [HL], ES: Präfix optional)
  • A, [HL+Byte] (A ← A op [HL+Byte], ES: Präfix optional)
  • A, [HL+B] (A ← A op [HL+B], ES: Präfix optional)
  • A, [HL+C] (A ← A op [HL+C], ES: Präfix optional)

Codeadressen hingegen verwenden standardmäßig den unteren Teil des Adressraums, in dem sich das ROM befindet. Steuerübertragungsbefehle (Sprung und Aufruf) ermöglichen die Angabe einer 20-Bit-Adresse, während indirekte Steuerübertragungen die Verkettung einer 16-Bit-Registeradresse und eines 4-Bit-"Codesegment"-Registers verwenden. Im Gegensatz zum 8086- Mikroprozessor gibt es keine separaten Near- und Far-Return-Befehle; alle Unterprogrammaufrufe schieben die vollständige 20-Bit-Rückkehradresse.

Die Architektur ist konsequent Little-Endian , wobei alle Multibyte-Werte als niedrigstwertiges Byte erscheinen.

Mikroarchitekturen

Die RL78-Familie ist eine akkumulatorbasierte Registerbank- CISC- Architektur mit 3-stufigem Befehlspipelining . Es hat 20-Bit (1 Megabyte ) Adressraum . Seine grundlegende Befehlssatzarchitektur wird von 78K0R abgelöst, das 75 gleiche Befehle von 80 hat.

RL78 hat drei Mikroarchitekturvarianten wie folgt.

μ-Bogen ALU Register Anweisungen Pipeline Anmerkung Unterlagen
RL78-S3 16-Bit 8× 8-Bit ×4 Bänke 81 (75+6) 3-stufig μ-Bogenvarianten
RL78-S2 16-Bit 8× 8-Bit ×4 Bänke 75 3-stufig
RL78-S1 8 Bit 8× 8-Bit (keine Bank) 74 (75-1) 3-stufig
78K0R 16-Bit 8× 8-Bit ×4 Bänke 80 (75+5) 3-stufig Direkter Vorgänger
Extended 78K/0
78K0S 8 Bit 8× 8-Bit (keine Bank) 47 keiner Vereinfachte 78K/0
78K0 8 Bit 8× 8-Bit ×4 Bänke 48 keiner Grundlegender 78K/0-Kern

Anwendungen

RL78 deckt ein breites Anwendungsgebiet für mechanische Systemsteuerungen und für Benutzerschnittstellen ab .

Gruppierung

Die RL78-Familie ist in einige Gruppen unterteilt, die eindeutige Namensregeln haben.

  • G1x: Für allgemeine Verwendung
  • L1x: Für Segment- LCD- Steuerungen
  • I1x: Hauptsächlich für den industriellen Einsatz
  • F1x: Für den Automobilbereich
  • D1x: Speziell für Automobilkunden entwickelt

Anwendungsbeispiele

RL78 eignet sich für Unterhaltungselektronik wie Großgeräte (einschließlich Waschmaschinen , Wäschetrockner , Geschirrspüler , Kühlschränke und Klimaanlagen ), Kleingeräte (einschließlich Elektrowerkzeuge , Staubsauger und Kaffeemaschinen ) und medizinische Geräte (einschließlich; elektronische Zahnbürsten , Blutzuckermessgeräte , Langzeitmonitore ). Es wird auch für die Fabrikautomatisierungsinfrastruktur (einschließlich Sensoren , Messgeräte und Aktoren ) und Energieeinsparung (einschließlich intelligenter Zähler , Inverterkompressoren und Lichtsteuerungssysteme ) verwendet.

Für die Automobilindustrie sind stromsparende und größenbeschränkte Anwendungen ideal geeignet für die dedizierten Kommunikationsschnittstellen von RL78, wie CAN , LIN und IEBus , sowie bürstenlose DC-Elektromotorlösungen . Für einige Produkte sind drei Sonderklassen für maximale Umgebungstemperaturen erhältlich , 105 °C (221 °F), 125 °C (257 °F) und 150 °C (302 °F).

Geschichte

RL78 (130-nm-MF3-Flash-Prozess) war die erste neue MCU, die aus dem neuen Unternehmen Renesas Electronics aus der Fusion von NEC Electronics und Renesas Technology hervorgegangen ist und die Funktionen des NEC 78K0R (150-nm-MF2-Flash-Prozess) und Renesas Technology R8C- Mikrocontroller integriert hat. Die RL78-Kernvarianten umfassen die Kerne vom Typ S1, S2 und S3, die sich aus dem NEC 78K0R-Kern entwickelt haben. Der grundlegende S1-Kern unterstützt 74 Befehle, der S2-Kern fügt Registerbanking hinzu und unterstützt 75 Befehle, während der S3-Kern einen Multiplikator / Dividierer / Mehrfachakkumulation auf dem Chip hinzufügt und 81 Befehle unterstützt.

Der RL78 wurde entwickelt, um extrem stromsparende, aber hochintegrierte Mikrocontroller-Anwendungen zu adressieren. Zu diesem Zweck bot der Kern einen neuartigen stromsparenden Betriebsmodus namens "Snooze-Modus", bei dem der ADC oder die serielle Schnittstelle so programmiert werden kann, dass sie bestimmte Bedingungen zum Aufwecken des Geräts erfüllt aus dem extrem stromsparenden STOP-Modus von 0,52uA.

Software und Entwicklungstools

Die RL78-Familie wird von einer Vielzahl von Hardware- und Software- Entwicklungstools unterstützt.

Compiler und IDEs

Die GNU Compiler Collection , Renesas CS+ (ehemals CubeSuite+), Renesas e 2 studio (basierend auf Eclipse ) und die Compiler- und Entwicklungsumgebung von IAR Systems stehen zur Verfügung. Die Renesas CS+ IDE ist nur für Debugzwecke kostenlos und unterstützt standardmäßige ausführbare ELF- Dateien. Die von Renesas definierte RL78 ABI ist kompatibel mit IARs V2 und höheren Compilern.

Echtzeit-Betriebssysteme

In Bezug auf Echtzeit - Betriebssysteme , CMX Systems, Inc. CMX-RTX , Micrium, Inc. uC / OS-II und MicroC / OS-III , ITRON OS Segger Microcontroller Systems embOS , FreeRTOS und ChibiOS / RT sind unterstützt.

Tools zur Codegenerierung

Renesas bietet ein kostenloses Tool zur Codegenerierung namens APPLIcation LEading Tool (Applilet) an .

Flash-ROM-Programmierbibliotheken

Renesas bietet kostenlose selbstprogrammierende Bibliotheken; Code-Flash-Bibliotheken (CFL) und Daten-Flash-Bibliotheken (DFL) . Für den Daten-Flash ist auch eine EEPROM Emulation Library (EEL) verfügbar, um Wear-Leveling und Robustheit zu erhöhen. Es stehen verschiedene DFL- und EEL-Klassen zur Verfügung, um den Anwendungsanforderungen gerecht zu werden, einschließlich des Standardtyps T01, des Typs "Tiny" T02 und des Typs "Pico" T04 (nur DFL).

In-Circuit-Emulatoren

Mehrere Unternehmen bieten On-Chip-Debugger und vollwertige In-Circuit-Emulatoren an . Renesas stellt On-Chip-Debugger sowie Drittanbieter wie Lauterbach und iSystems her. Renesas und iSystems liefern vollwertige In-Circuit-Emulatoren.

On-Chip-Geräteprogrammierungstools

Die Geräteprogrammierung kann über den On-Chip- Debug-Port oder über den speziellen seriellen Programmiermodus der Geräte erfolgen. Renesas unterstützt den seriellen Programmiermodus mit Debug-Tools über den Renesas Flash Programmer (RFP) und die eigenständigen Programmierer; PG-FP5 und PG-FP6 , während mehrere Drittanbieter RL78 mit ihren eigenen Geräteprogrammierern unterstützen.

Varianten

Die RL78-Familie umfasst eine Reihe von Geräten von 20-Pin mit 16KByte Flash-Speicher bis 128-Pin mit 512KByte Flash-Speicher.

RL78/G13

RL78/G13 integriert einen On-Chip-Oszillator mit einer Genauigkeit von +/- 1% , Watchdog- Timer , RTC , Power-On-Reset , Unterspannungserkennung, 26 Kanäle mit 10-Bit-ADC, 16x16-Multiplikator, 32 / 32-Divider, I2C , CSI/SPI , UART , LIN, Multifunktions-Timer-Array und auch integrierte IEC 60730- Sicherheitsunterstützung in der Hardware. Diese Kombination von Elementen ermöglicht es dem Systemdesigner, aufgrund des hohen Integrationsgrades in den Mikrocontroller Hochleistungssysteme (41DMIPS) zu erzielen, die bei sehr niedrigen Leistungspegeln und zu geringen Kosten arbeiten.

RL78/G12

G12 ist eine kleinere Version von G13, die 2012 eingeführt wurde. RL78/G12 . Eingeführt mit 20-, 24- und 30-Pin-Gehäusen mit 2 KB bis 16 KB kleinem Flash-Speicher, obwohl die G13-Funktionalität mit integriertem +/- 1% 24-MHz-Oszillator, Rücksetzschaltung, einer Niederspannungserkennungsschaltung, Watchdog-Timer, Daten bereitgestellt wird Flash mit Hintergrundbetrieb, inklusive funktionaler Sicherheit, On-Chip mit A/D-Wandler-Testfunktion.

Dieses kleine Gerät ist für die Verwendung als Sub-Mikrocontroller bestimmt, der für den Einsatz in kleinen Haushaltsgeräten und allgemeinen Unterhaltungselektronikgeräten geeignet ist.

RL78/G14

Im Jahr 2012 wurde eine Ergänzung der RL78-Familie namens G14 eingeführt . Dieses Gerät bietet einen höheren Integrationsgrad mit zusätzlichen Multiplikations- und Divisions- und Multiplikations-Akkumulations-Befehlen, die eine schnellere Verarbeitung als der RL78/G13 ermöglichen, 2-Kanal-8-Bit-D/A, 2-Kanal-Komparator und Timer-Array, wodurch es geeignet ist für Anwendungen zur Motorsteuerung.

  • Multifunktions-Timer-Array-Einheit (TAU):
  • Timer-Array mit Encoder-Funktion
  • Timer-Array-Einheit (16 Bit, 8 Kanäle)
  • Intervalltimer (12 Bit, 1 Kanal)
  • Watchdog-Timer (17 Bit, 1 Kanal)
  • Volle Echtzeit-Kalenderfunktion
  • Motorsteuerungs-Timer (16-Bit, 8 Kanäle)
  • Phasentimer (16 Bit, 2 Kanäle)
  • E/A-Timer (16-Bit, 1 Kanal)

RL78/I1A

Eine anwendungsspezifische Version (ASSP) des RL78-Kerns wurde 2012 zur Steuerung von Beleuchtungssystemen eingeführt , dieses Gerät erhielt den Namen RL78/I1A. Gerätespezifische Features wie spezielle PWM- Timer ermöglichen eine Feindimmung, Lichtablauf- und Farbtemperaturregelung mit Blindleistungskorrektur des Netzteils. Darüber hinaus werden integrierte Kommunikationsfunktionen für DALI , DMX512 und mehrere Sensor- und Benutzerschnittstellensteuerungen bereitgestellt. Anwendungen für den RL78/I1A umfassen: Gebäudeautomation , LED-Treiber , Beleuchtungssteuerung, Leuchtstoffröhren , Notbeleuchtung, HID- Vorschaltgeräte, digitale Stromversorgungen, kostengünstige Wechselrichtersteuerungen.

RL78/L12

Mikrocontroller-Serie mit LCD- Laufwerk

Der RL78/L12 geht Anfang 2013 in die Massenproduktion und verfügt über eine integrierte LCD-Ansteuerung für 35 Segmente x 8 oder 39 Segmente x 4. Drei alternative LCD-Ansteuerungsmethoden können aktiviert werden: Split-Kondensator, kapazitive Ladungspumpe oder externer Split-Widerstand. Mit der Split-Kondensator-Methode kann eine LCD-Ansteuerung mit geringem Stromverbrauch von 0,6uA bei 3V erreicht werden. Wählbare Funktionen (Seg oder I/O) für jeden Segment-Pin und Antrieb für Glas und Panel.

RL78/F1x

Automobil-Mikrocontroller

Die RL78 F12- , F13- , F14- und F15- Geräte ersetzten die ursprünglichen NEC 78K0R/Fx3- Geräte mit vielen Updates, darunter Die Shrink, schnellere Kerngeschwindigkeit (32 MHz), verbesserte On-Chip-Debugging-Fähigkeit, neue Peripheriegeräte, Sicherheitsfunktionen und erweitertes Gehäuse und Speicheroptionen. Die Application Note r01an2639ej kann als Leitfaden für die Migration von 78K0R/Fx3 auf RL78/F1x verwendet werden.

Siehe auch

Verweise

Externe Links