【经验】RL78系列16位MCU电池供电低功耗程序的设计思路

时间： 2017-07-24 来源：世强作者：落叶萧萧

技术问答

移动互联，移动物联已经全面渗透到人们的生活当中，也影响到了传统行业，一些原本固定应用的产品也向小型化，便捷移动化发展。可穿戴设备自不必说，就连气体报警器也从以前的固定安装转变为现在的移动手持。

移动手持首要考虑的是供电问题，必须是电池供电，而电池供电又会带来另一个问题，即电池使用寿命问题，实际上也就是工作电压以及系统设计的低功耗问题。

说到供电范围以及低功耗，这就要看系统采用的主控MCU的特性指标了。因为要做到低功耗，很多MCU设计为低电压供电，即1.8~3.6V，但在实际应用中会牵扯很多问题，比如有些系统需要加LDO，电压比较器，EEPROM等等；为实现低碳社会，绿色环保要求、市场多样性要求、持续降价要求这三种市场环境特征越来越显著，具有性能卓越，绿色环保特性的瑞萨电子新一代16位低功耗MCU产品线RL78顺势而生。

RL78系列MCU具有以下几大核心优势：

1）超低功耗：运行电流66uA/MHz，0.57uA（RTC + LVD），“Snooze”模式；

2）完全兼容：20 to 128 pins，2KB～512KB闪存，100%兼容；

3）超高效率及宽电压：1.27 DMIPS/MHz，工作频率达32MHz，工作电压1.6V～5.5V；

4）诱人成本：数据闪存擦写次数保证100万次，32MHz±1%内置振荡器，片上温度传感器。

基于以上特性，针对电池供电系统，RL78系列MCU可以有效的解决低功耗问题。话不多说，下面我们来看低功耗程序设计思路：

1）MCU的低功耗模式区分：

RL78休眠模式分为三种，HALT，STOP和SNOOZE。

HALT模式是停止CPU运行时钟的模式。在设定HALT模式前，如果高速系统时钟振荡电路、高速内部振荡器或者副系统时钟振荡电路正在工作，各时钟就继续振荡。这个模式特点是电流不会降太多，需要人为处理模块停止，但唤醒响应快。

STOP模式是停止高速系统时钟振荡电路和高速内部振荡器的振荡，并且停止整个系统的模式。能大幅度地降低CPU的工作电流。这个模式可最大限度降低系统电流，电流可降到个位数的微安级别，且任何一种中断均可唤醒。

SNOOZE是STOP模式的一种，即支持串口和AD在STOP模式下工作唤醒STOP。此种模式也是STOP一种，相对于有通讯和AD转换需要持续工作的可以使能此模式。

由以上可知，选择STOP模式，是最佳的低功耗状态。

2）系统工作状态区分，即程序结构划分：

根据系统工作状态，分为两个大块，即正常模式和低电模式。使用RL78内置的LVD电路进行正常模式和低电模式的区分，若电压下降到某一等级（此处假设为2.5V），LVD掉电标志LVIF会自动置1，当电压回升回来，LVIF自动清零；在RTC中断或其他中断中进行LVIF掉电标志的判断，若LVIF=1，则置低电压状态，进入低电模式，反之则清除低电压状态，进入正常模式；以上就是两个大状态的区分。

另外，还需要考虑电池供电情况下不能一直是全速运行模式，否则，电池消耗会比较大，所以，在正常模式下也需要考虑周期性的工作和休眠。实现方法为，RTC定时固定时间（此处假设为1分钟），设置标志，进入正常模式工作，处理完成，进入低功耗模式。这样，即可实现在正常模式下的周期工作和休眠，保证系统的低功耗。

3）低功耗模式下，GPIO处理也至关重要：

1）GPIO未使用引脚的处理方式需要遵循以下原则：

• 输入必须单独通过电阻连接EVDD或者EVSS；

• 输出必须置为开路。

2）GPIO使用引脚的处理方式需要遵循原则：

• 需要保证端口两端不能存在电压差，否则，将会产生电流消耗。

以上，就是基于RL78在电池供电环境下的低功耗处理思路。

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全部评论（2）

海绵宝宝 Lv7. 资深专家 2017-11-29

低功耗是物联网领域重要的设计原则
Yezi Lv4. 资深工程师 2017-08-20

水气表电池供电非常有用。

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选型指南 - RENESAS - 2023.03 PDF 英文下载

Renesas（瑞萨电子） RL78系列智能模拟MCU型号命名规则

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型号命名规则 - RENESAS - 2017年06月28日 PDF 英文下载

【经验】RL78系列MCU在CS+下怎样设置栈的大小？

Renesas RL78系列设置栈默认是从高地址到低地址，堆是默认从低地址到高地址。

设计经验发布时间 : 2017-09-19

瑞萨提供市场上最广泛的微控制器组合和解决方案，简化用户设计，满足全球物联网、消费电子需求

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原厂动态发布时间 : 2023-04-26

【选型】用于汽车电子领域的RH850/P1X微处理器的选型指导

瑞萨推出的RH850/P1X系列微处理器是基于ISO26262功能安全协议的用于车载应用底盘控制的高端微型处理器。RH850/P1X系列微处理器采用RH850G3M处理器，CPU主频120-240MHz，支持浮点单元（FPU），支持存储器保护单元（MPU）。

器件选型发布时间 : 2018-03-17

【选型】Renesas（瑞萨电子） RL78系列16位MCU选型指南

目录- RL78家族特点通用型MCU LCD MCU ASSP 智能模拟汽车开发环境&开发工具解决方案产品一览表封装

型号- R5F104PFAFA,R5F101PHAFB,R5F104PFAFB,R5F10BAFLSP,R5F101PHAFA,R5F113TJLFB,R5F110MEAFB,R5F10JGCAFB,R5F10AACLSP,R5F10AGCLNA,R5F111MHAFB,R5F10WMGAFA,R5F10WMGAFB,R5F101ACASP,R5F104JHAFA,R5F101JJAFA,R5F104BDANA,R5F101BFANA,R5F10PADLSP,R5F1006EASP,R5F101FDAFP,R5F100LJAFA,R5F100LJAFB,R5F100JGAFA,R5F101LCABG,R5F104CFALA,R5F1018CALA,R5F100BCANA,R5F10Y14ASP,R5F100FLAFP,RL78-S2,R5F100EHANA,R5F11MMDAFB,R5F10PGFLFB,R5F100MKAFB,R5F100MKAFA,R5F100CEALA,R5F10BLELFB,R5F100FAAFP,R5F104AAASP,R5F100SJAFB,RL78/F1X,R5F113GLLFB,R5F10BGFLNA,R5F10WLEAFB,R5F104GCAFB,R5F10KGCANA,R5F10WLEAFA,R5F101GCANA,R5F110PJAFB,R5F11BGEAFB,R5F10369ASP,R5F10BMFLFB,R5F100EGANA,R5F113MKLFB,R5F104LJAFP,R5F100GJANA,R5F10278ANA,R5F100MLAFB,R5F1176AGSP,R5F11FLLANA,R5F100FKAFP,R5F100CFALA,R5F10AGELFB,R5F111NGALA,R5F104LJAFA,R5F104LJAFB,R5F10JBCANA,R5F104LHALA,R5F100MLAFA,R5F101SLAFB,R5F101GFAFB,R5F10ALCLFB,R5F10WLFAFB,R5F104BFAFP,R5F104GDAFB,R5F10WLFAFA,R5F11EF8AFP,R5F10PPHLFB,R5F104GLANA,R5F10BGGLNA,R5F1017AANA,R5F10AADLSP,R5F10RFCAFP,R5F110MFAFB,R5F101LLAFA,R5F104JGAFA,R5F104BCANA,R5F1006DASP,R5F10NLE/G,R5F1008AALA,R5F101FEAFP,R5F110NEALA,R5F100AAASP,R5F104GAANA,R5F10RF8AFP,R5F11EAAASP,R5F100JHAFA,R5F10MPEDFB,R5F100BDANA,R5F104CEALA,R5F104MKAFA,R5F10MPGDFB,R5F104MKAFB,R5F10PGELFB,R5F113GKLNA,R5F11MMEAFB,R5F100GLANA,R5F10367ASP,R5F100MJAFA,R5F100MJAFB,R5F10AGGLFB,R5F117BAGFP,R5F10NPJDFB,R5F100LJABG,R5F100GDAFB,R5F104LLAFB,R5F104LLAFA,R5F104LJALA,R5F100SKAFB,R5F101GDANA,R5F10PPJLFB,R5F101PGAFA,R5F10277ANA,R5F10BAELSP,R5F113TKLFB,R5F101PGAFB,R5F101LEABG,R5F10AGDLNA,R5F100GAANA,R5F10NMJ/G,R5F107AEMSP,RL78/G10,R5F101BEANA,RL78/G11,R5F10PMFLFB,RL78/G12,RL78/G13,RL78/G14,R5F101GGAFB,R5F104BEAFP,R5F104FCAFP,R5F101CGALA,R5F100JFAFA,R5F113TLLFB,R5F101LDABG,R5F10BADLSP,R5F11BLCAFB,RL78/G1A,RL78/G1C,RL78/G1D,RL78/G1E,RL78/G1F,RL78/G1G,RL78/G1H,R5F117GAGFB,R5F10BLFLFB,R5F101AAASP,R5F10PMELFB,R5F101BDANA,R5F10RLAAFB,R5F101FFAFP,R5F10AAELSP,R5F10EGAAFB,R5F100BEANA,R5F101CFALA,R5F104FDAFP,R5F10RLAAFA,R5F10Y16ASP,R5F104CDALA,R5F10368ASP,R5F10PGDLFB,R5F104MLAFB,R5F10BMGLFB,R5F11MMFAFB,R5F100GKANA,R5F104MLAFA,R5F101JKAFA,R5F101LCAFA,R5F11768GSP,R5F101LCAFB,R5F100CGALA,R5F10AGFLFB,R5F111NHALA,R5F101GEANA,R5F110PHAFB,R5F100GCAFB,R5F104LKAFB,RL78/F12,RL78/F13,R5F101SKAFB,R5F11B7CANA,R5F11CBCGNA,RL78/F14,R5F104LKAFA,RL78/F15,R5F100SLAFB,R5F1018DALA,R5F104GEAFB,RL78/G1X,R5F10WLGAFA,R5F10WLGAFB,R5F11BGCAFB,R5F101EHANA,R5F101LFABG,R5F104LHAFP,R5F10FMCAFB,R5F10Y46ASP,R5F11BLEAFB,R5F100LCABG,R5F104BGANA,R5F10AGCLFB,R5F10JGCANA,R5F104JEAFA,R5F110PGAFB,R5F104LHAFB,R5F104LHAFA,R5F100PHAFA,R5F100PHAFB,R5F101GHAFB,R5F104LFALA,R5F10PPFLFB,R5F10268ASP,R5F113TGLFB,R5F10BGCLNA,R5F104FJAFP,R5F100JJAFA,R5F113GLLNA,R5F104MJAFA,R5F100ACASP,R5F104MJAFB,R5F10ABDLNA,R5F102A8ASP,R5F1016EASP,R5F101LEAFB,R5F101LEAFA,R5F101PKAFA,R5F101PKAFB,R5F100FDAFP,R5F111NEALA,R5F10PGFLNA,R5F101FGAFP,R5F100GEAFB,R5F10BGFLFB,R5F101MFAFA,R5F104EFANA,R5F101MFAFB,R5F11MPFAFB,R5F100BFANA,R5F104GKAFB,R5F10E8DALA,R5F10AAALSP,RL78/I1A,RL78/I1B,RL78/I1C,RL78/I1D,R5F101LDAFA,RL78/I1E,R5F104ACASP,R5F101LDAFB,R5F101JLAFA,R5F101GFANA,R5F101EGANA,R5F11MPEAFB,R5F104GLAFB,R5F104GAAFB,R5F104LGAFP,R5F10RBAAFP,R5F10WLCAFA,R5F10WLCAFB,R5F111MEAFB,R5F10PGHLFB,R5F113LLLFB,R5F101BCANA,R5F104LGAFB,R5F107ACMSP,R5F104BFANA,R5F10WMDAFB,R5F11CBCMNA,R5F100FCAFP,R5F104LGAFA,R5F10WMDAFA,R5F100PGAFA,R5F100SHAFB,R5F104LEALA,R5F100PGAFB,R5F10PPELFB,R5F101CEALA,R5F10BGDLNA,R5F113THLFB,RL78/I1X,R5F100ADASP,R5F10ABELNA,R5F10WLDAFB,RL78/L1A,R5F100GDANA,R5F11FLJANA,R5F101LFAFB,RL78/L1C,R5F100FEAFP,R5F100EAANA,R5F101LFAFA,R5F10PGELNA,R5F101FHAFP,R5F10BGGLFB,R5F117BAGNA,R5F101CDALA,R5F11MPGAFB,R5F10RLCAFA,R5F104EGANA,R5F10RLCAFB,R5F10WLDAFA,R5F100BGANA,R5F11EFAAFP,R5F100LKAFA,R5F11EA8ASP,R5F111MGAFB,R5F104GJANA,R5F10AGDLFB,R5F10EGCAFB,R5F10WMFAFA,R5F10WMFAFB,RL78/L1E,R5F10MMEDFB,R5F10BLDLFB,R5F111NFALA,R5F101GGANA,R5F11BCEALA,R5F104LGALA,R5F1007EANA,R5F10267ASP,R5F100LKAFB,R5F110PFAFB,R5F104CGALA,R5F10BMELFB,R5F10PPGLFB,RL78/L1X,R5F101EFANA,R5F10PAELSP,R5F100LLAFB,R5F10AGALNA,R5F10PGGLFB,R5F111MFAFB,R5F100LLAFA,R5F104EHANA,R5F104GKANA,R5F102A9ASP,R5F113LKLFB,RY7011A0000DZ00,R5F10EGDAFB,R5F101PJAFA,R5F101PJAFB,R5F10A6ALSP,R5F10KBCAFP,R5F10WMEAFA,R5F104JFAFA,R5F10BLCLFB,R5F117BCGFP,R5F104BEANA,R5F1006CASP,R5F100GFAFB,R5F101GJAFB,R5F10WMEAFB,R5F100PFAFB,R5F101MGAFB,R5F10BGELNA,R5F100PFAFA,R5F10266ASP,R5F10RLAANB,R5F110PEAFB,R5F1018AALA,R5F101MGAFA,R5F100AEASP,R5F10EGAANA,R5F101LGABG,R5F10E8EALA,R5F10FMDAFB,R5F10Y47ASP,R5F104BGAFP,R5F10279ANA,R5F10BAGLSP,R5F113MLLFB,R5F10PGDLNA,R5F100GCANA,R5F111PJAFB,R5F11FLKANA,R5F11BBEAFP,R5F101JCAFA,R5F1026AASP,R5F10RJAAFA,R5F104FAAFP,R5F10NMJDFB,R5F107DEMSP,R5F110NJALA,R5F100MFAFB,R5F100MFAFA,R5F1037AANA,R5F1007CANA,R5F111PGAFB,R5F10A6CLSP,R5F10PMJLFB,R5F100GHAFB,R5F10BBDLNA,R5F10BGCLFB,R5F104GFANA,R5F100LFABG,R5F104MGAFB,R5F104MGAFA,R5F101GHANA,R5F104ECANA,R5F104LEAFP,R5F101EEANA,R5F10RBCAFP,R5F104AFASP,R5F104PKAFB,R5F101BAANA,R5F100GEANA,R5F104LEAFA,RL78/G1,R5F104LEAFB,R5F104FGAFP,R5F101GKAFB,R5F101JEAFA,R5F11BBCAFP,R5

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从超低功耗至非常高端的微控制器，Renesas为您打造“成熟稳定、安全可靠”的产品组合

从超低功耗至非常高端的微控制器，瑞萨电子提供市场上最广泛的产品组合。作为排名第一的微控制器供应商，Renesas每天出货量超过9百万只（35亿+/年），广泛应用于全球物联网、消费电子、工业、汽车和基础设施等产品。

原厂动态发布时间 : 2023-03-18

【选型】RENESAS ( 瑞萨电子）工业自动化产品选型指南（中文）

目录- 应用和通用技术 R-IN联盟 RZ/N系列功能安全解决方案安全解决方案工业网络解决方案交通伺服系统配置和推荐产品 RZ/T系列的四大特点通用逆变器系统配置和推荐产品通用逆变器的推荐设备 PLC系统配置和推荐产品 PLC推荐设备远程IO系统配置和推荐产品远程IO系统的推荐设备瑞萨电子Synergy平台微控制器和SoC开发工具

型号- RX200,RX71M,RZ/A1L,PS2801C-4,RZ/NTL,PS9352A,R-IN32M3-EC,RT系列,S5系列,RTK5631NSPF02001SJ,RZNID,S1系列,RAA23015X,RTK0EF0017F01001SJ,RZN1D,PS9031,R-IN32M3CL,RX600,RZNIS,RMLV1616A,RN1S系列,RML0408E,RZ/AIL,R-IN32M3,RTK0EF0004F01001SJ,RZ/T1,RMLV0416E,R-IN32M4,R-IN32-CL,RZ/N1S,RZ/A系列,RMLV0808B,RTK0EFDO17F01001SJ,N1L系列,RX71M,RTK5631NSPF04000SJ,RZ/N1L,R-IN32-CL2,R-IN32M3-CVEC,RMLW0408E,RZ/N1D,RG系列,RX100,RX85N,RZ,RN1D,R-IN32M4CL2,RTK5631NSPF02000SJ,PS2381,PS2811-4,RT1系列,R-IN32M4-CL2,RZ/NIL,R-IN32,ERMW216A,RN2M3CL,RN1S,RZA1L,N系列,RTK51110SPF01000SJ,PS92381,R-IN32M3-CL,RZ/N,RXV2,RZN1S,RZ/G,RTK0EF0002D01001BJ,RZ/N1,RMWV3216A,PS8902,RZ/T,R-IN32-EC,N1系列,RN1L系列,RA1系列,RAA23015X,RN1D系列,RX系列,RN1,RMLV416E,RTK0EF0041F01001SJ,RX23T,RTK0EF0011D01001BJ,RX63N,PS8352A,RA1C,S3系列,RA1L,RN系列,RJH65D27BDPQ-AD,RXB3T,PS902,PS9905,RZ/A1,RZTI,RX63T,RAA23023X,RTK51110SPF02000SJ,RX113,A1系列,RX631,R-IN,RX231,RX111,R113,RN2M3EC,RJH85D27BDP0-A0,RMLV0408E,PS9031,RMLV0816B,T1系列,RJH65D27BDP0-A0,RZALL,RZ/G系列,RTK0EF0040F01001SJ,RMLV3216A,RX62T,T系列,R-IN32M3-CL2,RMLW0416E,RX65N,PS9009,PS9402,RTK0EF0005Z01001ZJ,PS9924,PS284X-4,RX700,RZ/N1LRTK5631NSPF04000SJ,RA系列,RX651,RX24T,RX24U,EC-1,RX64M,RTK0EF0031Z01001ZJ,RZ/A1LC,PS284X-4,RZ系列,PS9124,PS9123,PS9001,S7系列,RIK51110SPF01000SJ,RJH65D27BDPQ-A0,RAA23023X,TPS-1,N1S系列,R-IN32M

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