RL78 Семейство представляет собой 16-битный процессор ядро для встраиваемых микроконтроллеров от Renesas Electronics , введенных в 2010 году [1]
Основная информация | |
---|---|
Запущен | 2010 |
Снято с производства | Текущий |
Общий производитель (и) | |
Представление | |
Максимум. Тактовая частота процессора | От 32 кГц до 40 МГц |
Ширина данных | 16 |
Ширина адреса | 20 |
Архитектура и классификация | |
Заявление | Встраиваемая , бытовая , автомобильная |
Микроархитектура | RL78-S1 (8 бит), RL78-S2 (16 бит), RL78-S3 (16 бит) |
Набор инструкций | Семья RL78 |
инструкции | 74 (RL78-S1), 75 (RL78-S2), 81 (RL78-S3) |
Физические характеристики | |
Ядра |
|
История | |
Предшественник | 78K0R |
Архитектура
Хотя он имеет восемь 8-битных регистров или четыре пары 16-битных регистров, по существу все арифметические операции выполняются в одном аккумуляторе (регистре A или паре регистров AX). Большинство моделей имеют четыре банка регистров, которые можно быстро выбрать.
Адресация данных в основном 16-битная, при этом все регистры ОЗУ и специальных функций расположены в верхних 64 КБ адресного пространства (0xF0000–0xFFFFF), а доступ к данным по умолчанию осуществляется в этой области. Для доступа к другим областям адресного пространства используется префиксный код операции «ES», указывающий, что четыре старших бита адреса должны поступать из специального регистра «дополнительного сегмента».
Основные операции ALU с двумя операндами имеют следующие формы:
- A, #immediate (A ← A op немедленная)
- A, регистр (A ← Операционный регистр)
- регистр, A (регистр ← регистр op A)
- A, addr8 (A ← A op [addr8], диапазон ограничен регистрами специальных функций)
- A, addr16 (A ← A op [addr16], ES: префикс необязательный)
- A, [HL] (A ← A op [HL], ES: префикс необязательный)
- A, [HL + байт] (A ← A op [HL + байт], ES: необязательный префикс)
- A, [HL + B] (A ← A op [HL + B], ES: префикс необязательный)
- A, [HL + C] (A ← A op [HL + C], ES: префикс необязательный)
Кодовые адреса, напротив, по умолчанию относятся к нижней части адресного пространства, где находится ПЗУ. Команды передачи управления (переход и вызов) позволяют указать 20-битный адрес, в то время как косвенные передачи управления используют конкатенацию 16-битного адреса регистра и 4-битного регистра «сегмента кода». В отличие от микропроцессора 8086 , здесь нет отдельных команд возврата на ближний и дальний расстояния; все вызовы подпрограмм выдвигают полный 20-битный адрес возврата.
Микроархитектуры
RL78 Family является аккумулятор на основе регистров банка CISC архитектура [2] с 3-ступенчатой инструкцией конвейерной . Имеет 20-битный (1 мегабайт ) адресного пространства . [3] Его базовая архитектура набора команд является преемником 78K0R, который имеет 75 таких же инструкций из 80.
RL78 имеет три следующих варианта микроархитектуры .
μ-арка | АЛУ | Регистры | инструкции | Трубопровод | Замечание | Документы |
---|---|---|---|---|---|---|
RL78-S3 | 16 бит | 8 × 8-битных × 4 банка | 81 (75 + 6) | 3-х ступенчатый | Варианты μ-дуги | [4] : 8 |
RL78-S2 | 16 бит | 8 × 8-битных × 4 банка | 75 | 3-х ступенчатый | ||
RL78-S1 | 8-битный | 8 × 8 бит (без банка) | 74 (75-1) | 3-х ступенчатый | ||
78K0R | 16 бит | 8 × 8-битных × 4 банка | 80 (75 + 5) | 3-х ступенчатый | Прямой предшественник Extended 78K / 0 | [5] : 18 |
78K0S | 8-битный | 8 × 8 бит (без банка) | 47 | никто | Упрощенное 78K / 0 | [6] |
78K0 | 8-битный | 8 × 8-битных × 4 банка | 48 | никто | Базовое ядро 78K / 0 | [7] |
Приложения
RL78 охватывает широкий спектр областей применения для управления механическими системами и пользовательских интерфейсов . [8]
Группировка
Семейство RL78 разделено на несколько групп, для которых действуют уникальные правила наименования.
- G1x: для общего использования [1]
- L1x: для элементов управления сегментным ЖК-дисплеем [9]
- I1x: в основном для промышленного использования
- F1x: для использования в автомобилях
- D1x: Специально разработан только для клиентов автомобильной отрасли
Примеры применения
RL78 подходит для бытовой электроники , такой как крупная бытовая техника (в том числе; стиральные машины , сушилки для одежды , посудомоечные машины , холодильники и кондиционеры ), мелкая бытовая техника (в том числе; электроинструменты , пылесосы и кофеварки ) и медицинские устройства (в том числе; электронные зубные щетки , глюкометры , Суточное мониторирование ЭКГ ). Он также используется для инфраструктуры автоматизации производства (включая; датчики , датчики и исполнительные механизмы ) [10] и энергосбережения (включая; интеллектуальные счетчики , инверторные компрессоры и системы управления освещением ).
Для автомобильной промышленности маломощные и ограниченные по размеру приложения идеально подходят для специализированных автомобильных интерфейсов связи RL78, таких как CAN , LIN и IEBus , [11] : 4 и решений для бесщеточных электродвигателей постоянного тока . [12] Для некоторых продуктов доступны три специальных класса максимальной температуры окружающей среды : 105 ° C (221 ° F), 125 ° C (257 ° F) и 150 ° C (302 ° F). [13] : 2
История
RL78 (130-нм процесс MF3-флеш-памяти) был первым новым микроконтроллером, который появился в новой компании Renesas Electronics в результате слияния NEC Electronics и Renesas Technology [1] и включил в себя функции NEC 78K0R (150-нм процесс MF2-флэш-памяти) и Renesas Technology R8C микроконтроллеры. Варианты ядра RL78 включают ядра типа S1, S2 и S3, которые произошли от ядра NEC 78K0R. Базовое ядро S1 поддерживает 74 инструкции, ядро S2 добавляет банк регистров и поддерживает 75 инструкций, в то время как ядро S3 добавляет встроенный умножитель / делитель / множественное накопление и поддерживает 81 инструкцию.
RL78 был разработан для работы с приложениями микроконтроллеров с чрезвычайно низким энергопотреблением, но с высокой степенью интеграции, с этой целью ядро предлагало новый режим работы с низким энергопотреблением, называемый «режим повтора сигнала», в котором АЦП или последовательный интерфейс можно запрограммировать в соответствии с конкретными условиями для пробуждения устройства из режима STOP с крайне низким энергопотреблением 0,52 мкА.
Программное обеспечение и инструменты разработки
Семейство RL78 поддерживается различными инструментами разработки аппаратного и программного обеспечения.
Компиляторы и IDE
GNU Compiler Collection , [14] Renesas CS + (ранее CubeSuite +), [9] [15] Renesas е 2 студии (на основе Eclipse , ), [16] и IAR Systems компилятор и среда разработки " [17] [18] доступны . Renesas CS + IDE бесплатна только для отладки и поддерживает стандартные исполняемые файлы ELF . ABI RL78, определенный Renesas, совместим с компиляторами IAR V2 и выше.
Операционные системы реального времени
Что касается операционных систем реального времени , CMX Systems, Inc. в CMX-RTX , [18] Micrium, Инк мкКл / OS-II и MicroC / OS-III , [18] ITRON OS Segger микроконтроллерных систем embOS , Поддерживаются FreeRTOS и ChibiOS / RT .
Инструменты генерации кода
Renesas предоставляет бесплатный инструмент для создания кода под названием APPLIcation LEading Tool (Applilet) . [19]
Библиотеки программирования Flash ROM
Renesas предоставляет бесплатные библиотеки для самостоятельного программирования; Библиотеки Flash Code (CFL) [20] и библиотеки Data Flash (DFL) . [21] ЭСППЗ Эмуляция библиотека (EEL) также доступна для данных вспышки , чтобы добавить выравнивание износа и надежность. Доступны различные классы DFL и EEL для соответствия потребностям приложений, включая стандартный тип T01, тип «Tiny» T02 и тип «Pico» T04 (только DFL).
Внутрисхемные эмуляторы
Некоторые компании предоставляют встроенные отладчики и внутрисхемные эмуляторы с полной спецификацией . Renesas производит встроенные отладчики [22], а также сторонние компании, такие как Lauterbach и iSystems. [23] Renesas [24] и iSystems [25] поставляют внутрисхемные эмуляторы с полной спецификацией.
Встроенные инструменты программирования устройств
Программирование устройства может быть достигнуто с использованием порта отладки на кристалле или с помощью специального режима последовательного программирования устройств. Renesas поддерживает режим последовательного программирования с инструментами отладки через Renesas Flash Programmer (RFP) [26] и автономных программаторов; PG-FP5 [1] [27] и PG-FP6 , [28], в то время как несколько сторонних производителей поддерживают RL78 с помощью собственных программаторов устройств.
Варианты
Семейство RL78 включает ряд устройств от 20-контактных с флэш-памятью 16 Кбайт до 128-контактных с флэш-памятью 512 Кбайт. [29]
RL78 / G13
RL78 / G13 включает встроенный генератор с точностью +/- 1%, сторожевой таймер , RTC , сброс при включении , обнаружение низкого напряжения, 26 каналов 10-битного АЦП, множитель 16x16, делитель 32/32, I2C , CSI / SPI , UART , LIN, массив многофункциональных таймеров, а также встроенная аппаратная поддержка безопасности IEC 60730 . Эта комбинация элементов позволяет разработчику системы достигать высокопроизводительных (41DMIPS) систем, работающих при очень низких уровнях мощности и с низкими затратами из-за высокого уровня интеграции в микроконтроллер. [30] [31]
RL78 / G12
G12 - это уменьшенная версия G13, представленная в 2012 году. RL78 / G12 . Поставляется с 20, 24 и 30-контактными корпусами с флэш-памятью небольшого размера от 2 до 16 КБ, хотя и обеспечивает функциональность G13 со встроенным генератором +/- 1% 24 МГц, схемой сброса, схемой обнаружения низкого напряжения, сторожевым таймером, данными вспышка в фоновом режиме, включая функциональную безопасность, на кристалле с функцией тестирования аналого-цифрового преобразователя.
Это небольшое устройство предназначено для использования в качестве суб-микроконтроллера, подходящего для использования как в небольших бытовых приборах, так и в обычных бытовых электронных устройствах.
RL78 / G14
В 2012 году было представлено дополнение к семейству RL78 под названием G14 . [32] Это устройство предлагает более высокий уровень интеграции с включением дополнительных инструкций умножения и деления и умножения-накопления, способных выполнять более быструю обработку, чем RL78 / G13, 2-канальный 8-битный ЦАП, 2-канальный компаратор и создание массива таймеров. он подходит для приложений управления двигателем.
- Многофункциональный таймерный массив (TAU):
- Массив таймеров с функцией кодировщика
- Блок таймера (16 бит, 8 каналов)
- Интервальный таймер (12 бит, 1 канал)
- Сторожевой таймер (17 бит, 1 канал)
- Полная функция календаря в реальном времени
- Таймер управления двигателем (16 бит, 8 каналов)
- Фазовый таймер (16 бит, 2 канала)
- Таймер ввода / вывода (16 бит, 1 канал)
RL78 / I1A
В 2012 году была представлена прикладная версия ядра RL78 (ASSP) для управления системами освещения , это устройство было названо RL78 / I1A. Особые функции устройства, такие как специальные таймеры PWM, позволяют точно регулировать яркость, последовательность освещения и цветовую температуру с коррекцией коэффициента мощности источника питания. Кроме того, предусмотрены интегрированные функции связи для DALI , DMX512 и управления несколькими датчиками и пользовательским интерфейсом. Приложения для RL78 / I1A включают: автоматизацию зданий , драйверы светодиодов , управление освещением, люминесцентные балласты , аварийное освещение, балласты HID , цифровые источники питания, недорогие устройства управления инверторами.
RL78 / L12
Серия микроконтроллеров с ЖК- приводом
Вступив в массовое производство в начале 2013 года, RL78 / L12 включает возможность встроенного ЖК-привода для 35 сегментов x 8 или 39 сегментов x 4. Можно использовать три альтернативных метода управления ЖК-дисплеем: разделенный конденсатор, емкостная накачка заряда или внешний разделенный резистор. Используя метод разделенного конденсатора, можно получить маломощный ЖК-привод 0,6 мкА при 3 В. Выбираемые функции (сегмент или ввод / вывод) для каждого штифта сегмента и привод для стекла и панели.
RL78 / F1x
Автомобильные микроконтроллеры
Устройства RL78 F12 , F13 , F14 и F15 заменили оригинальные устройства NEC 78K0R / Fx3 множеством обновлений, включая уменьшение размеров кристалла, более высокую скорость ядра (32 МГц), улучшенные возможности отладки на кристалле, новые периферийные устройства, функции безопасности и расширенный пакет и варианты памяти. Примечание по применению r01an2639ej можно использовать в качестве руководства при переходе с 78K0R / Fx3 на RL78 / F1x.
Смотрите также
- 78 тыс.
- Семья H8
- V850
- IEBus
Рекомендации
- ^ a b c d «Renesas Electronics представляет новое семейство микроконтроллеров RL78 для создания решений для 8- / 16-разрядных встроенных приложений нового поколения» . Business Wire (Пресс-релиз). Renesas Electronics. 2010-11-17.
- ^ Мацуи, Мицуру; Мураками, Юмико (11 марта 2013 г.). «Минимализм программной реализации: всесторонний анализ производительности симметричных примитивов на микроконтроллере RL78» (PDF) . Быстрое программное шифрование . Конспект лекций по информатике. 8424 : 393–409. DOI : 10.1007 / 978-3-662-43933-3_20 . ISBN 978-3-662-43933-3.
- ^ Декан Александр Г .; Конрад, Джеймс М. (2012). Создание быстрых, отзывчивых и энергоэффективных встраиваемых систем с использованием микроконтроллера Renesas RL78 (PDF) . 1290 Weston Road, Suite 306 Weston, FL 33326 США: Micrium Press. ISBN 9781935772989.CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Официальный представитель Renesas: Руководство пользователя семейства RL78: Программное обеспечение . Renesas Electronics.
- ^ Официальный представитель Renesas: Руководство пользователя микроконтроллеров 78K0R: Инструкции . Renesas Electronics.
- ^ Официальный представитель Renesas: Серия 78K / 0S для инструкций . Renesas Electronics.
- ^ Официальный представитель Renesas: Серия 78K / 0 для инструкций . Renesas Electronics.
- ^ Официальный представитель Renesas: Семейство микроконтроллеров Renesas RL78 . Renesas Electronics.
- ^ а б ШАШИ КИРАН К. (16 апреля 2017 г.). «Этапы программирования микроконтроллеров серии Renesas RL78» . YouTube .
- ^ Hemachandra, S .; Киран, ТКС Рави; Прасад, Б. Гоури; Мажар С.М. (апрель 2014 г.). «Управление роботом на основе акселерометра с помощью микроконтроллера Renesas» (PDF) . Международный журнал современных инженерных исследований : 40–48.
- ^ Официальный представитель Renesas: RL78 / F15 Руководство пользователя: Аппаратное обеспечение . Renesas Electronics.
- ^ Официальный представитель Renesas: Renesas Automotive: Решение для бесщеточного двигателя постоянного тока RL78 . Renesas Electronics.
- ^ Официальный представитель Renesas: RL78 / F13, F14 Руководство пользователя: Аппаратное обеспечение . Renesas Electronics.
- ^ «Использование коллекции компиляторов GNU (GCC): параметры RL78» . gcc.gnu.org .
- ^ «CS + (ранее CubeSuite +)» . Renesas Electronics .
- ^ «Е² студия» . Renesas Electronics .
- ^ Эмилио, Маурицио Ди Паоло (2014). Проектирование встроенных систем для высокоскоростного сбора данных и управления . Springer. ISBN 9783319068657.
- ^ а б в «Renesas Electronics America расширяет экосистему для своего семейства микроконтроллеров RL78» . Деловой провод . 2011-05-02.
- ^ «АП4, Апплилет» . Renesas Electronics .
- ^ «Библиотеки кода Flash (библиотеки самопрограммирования Flash)» . Renesas Electronics .
- ^ «Библиотеки данных Flash» . Renesas Electronics .
- ^ «Встроенные отладчики» . Renesas Electronics .
- ^ «Встроенные анализаторы (отладка и трассировка) - iSYSTEM - Обеспечение более безопасных встроенных систем» . www.isystem.com .
- ^ «IECUBE для семейства RL78» . Renesas Electronics .
- ^ «Целевая адаптация - iSYSTEM - обеспечение более безопасных встроенных систем» . www.isystem.com .
- ^ "Renesas Flash Programmer (графический интерфейс программирования)" . Renesas Electronics .
- ^ «PG-FP5» . Renesas Electronics .
- ^ «PG-FP6» . Renesas Electronics .
- ^ Официальный представитель Renesas: Брошюра о микроконтроллере RL78 . Renesas Electronics.
- ^ «Renesas RL78 для систем с низким энергопотреблением | Подвал» . Схема погреба . 2012-04-09.
- ^ Донован, Джон (16 января 2013). «Практический обзор комплекта Renesas RL78G13 | DigiKey» . www.digikey.jp . Digi-Key Electronics.
- ^ «Renesas Electronics представляет новые микроконтроллеры RL78 с расширенными возможностями управления в реальном времени» . Деловой провод . 2011-06-23.
Внешние ссылки
- Техническая информация
- Руководство пользователя для семейства RL78: Программное обеспечение | Renesas Electronics
- Руководства пользователя: Встроенная рабочая среда IAR для Renesas RL78 | IAR Systems
- Практический обзор демонстрационного комплекта Renesas RL78 / G13 | Библиотека статей Digikey
- SDK Bluetooth с низким энергопотреблением для Renesas RL78 | GitHub | Игровая площадка Nordic Semiconductor
- Официальный сайт Renesas:
- Семья RL78
- RL78 Быстрое решение
- Пресс-релиз
- 17 ноября 2010 г .: Renesas Electronics представляет новое семейство микроконтроллеров RL78 для создания решений для 8- / 16-разрядных встраиваемых приложений нового поколения | Renesas Electronics
- Март 2020 г .: Renesas Electronics представляет новую плату для быстрого прототипирования RL78 / G14 | Renesas Electronics