【经验】RL78如何实现通过降低传感器功耗来节省工厂维护成本

时间： 2019-03-20 来源：Renesas

技术问答

在文章【经验】通过降低传感器功率消耗来节省工厂维护成本，在待机状态下RL78/G11的CPU也能进行异常检测和警报输出中

有谈到关于RL78的CPU在工业工厂和厂房中，希望降低环境传感器系统的维护成本时，可以通过降低传感器功耗来实现。本文我们将继续来谈谈瑞萨电子的产品是如何做到的吧。

以每10秒进行一次测量的系统为例，在待机状态下，需要测量时间间隔（10秒）。也就是说，必须要有一组保持运行状态的定时器。除此之外，待机模式必须能够处理外部信号输入（外部中断或串行数据）。测量的操作状态和待机状态的范例如（图1）所示。

图1 测量操作和待机期间的处理流程

G11待机功能的说明如下。G11提供三种不同的待机模式，分别称为HALT，STOP和SNOOZE（图2）。

图2 RL78/G11 的三种待机模式

HALT模式从CPU的Run模式进入，当收到中断时，CPU返回Run模式。在HALT模式下，几乎所有外围功能都可以操作。

STOP模式与HALT模式一样是从CPU的Run模式进入的，当收到中断时，CPU返回Run模式。某些定时器、安全功能和DOC（数据操作电路）在此模式无法使用，但其他外围功能仍可操作。

SNOOZE模式是一种特殊模式，当微控制器接收到串行数据，A/D转换结束信号，或DTC（Data Transfer Controller，数据传输控制器）启动源请求时，系统从STOP模式进入SNOOZE模式。如果产生中断，CPU会被唤醒，否则微控制器还是返回STOP模式。SNOOZE模式是一种可以进行串行数据通讯、A/D转换和缓存器设置（DTC 的缓存器重写）的待机模式，该模式下并不会唤醒CPU。

微控制器的功耗取决于模式，通常可以如下排序：

STOP < SNOOZE < HALT < CPU RUN

功耗往右侧是增加。Run模式和STOP模式之间，操作电流（电源的电流特性）的比较，结果如下。

CPU Run模式：1.4 mA（24 MHz操作，HS模式，-40ºC至+85ºC，典型值）

STOP模式：0.25μA（+25ºC，典型值）

在此可以看出，STOP 模式下的电流消耗仅为Run模式的0.02％。

在G11的STOP模式下，可以进行间隔定时器的操作。间隔定时器用于定期从停止模式返回到Run模式，来获取粉尘传感器数据。外部信号输入可以通过STOP和SNOOZE模式的组合来处理，进而可以满足来自外部系统的测量结果查询需求。G11提供的ELC（Event Link Controller，事件链接控制器）和DTC功能，可用于检测外部中断，操作间隔定时器和使用比较器匹配。

快速异常检测和无延迟处理

本节介绍检测到错误（异常）时的处理方法。

制造厂房中的环境传感器，检测到异常情况时，可能的处理流程如（图3）所示。图中所示的步骤，需要以最小的延迟执行，即使微控制器当时处于待机模式也是一样。

图3 检测到异常时的处理步骤

例如，在以10秒间隔进行测量的系统中，如果在测量完成后立即发生异常（CPU从Run变为Standby），则在最糟糕的情况下，CPU可能不会在10秒内唤醒（图4（a））。对于要确保对异常的快速反应，这就是个问题。因此，CPU在停止（待机状态）时也能够进行异常检测的系统，就会受到期待。使用G11时，STOP和SNOOZE模式的组合，可用于监控传感器输出，并在待机期间也能触发警报信号（图4（b））。

图4 检测到异常时的CPU操作

（图5）标出了利用G11的外围功能，进行异常检测的方法。在图（5（b））中，DOC在没有CPU干预的情况下，执行16位比较、加法和减法。在（图5（a）和（b））中，DTC执行缓存器操作，例如在CPU停止期间进行内存之间的数据传输。G11还提供中断标志输出功能，输出INTFO信号。通过这些功能的适当组合，可以在不唤醒CPU的情况下输出警报信号。

图5 使用RL78/G11外围进行异常检测

当异常检测和或警报输出完成时，微控制器返回CPU Run模式。由于诸如切换频率，和等待芯片内置振荡器稳定的过程，这种类型的唤醒操作，通常需要几十微秒。但是，使用G11，通过选择合适的工作时钟频率，以及正确的闪存操作模式，CPU唤醒时间可以缩短到4到5微秒。

异常检测和警报信号输出的同时系统会产生一次中断，可以快速触发唤醒 CPU，以便顺利进行后续处理。虽然可能有些情况下，需要对异常做出更直接的反应，但在大多数情况下，5微秒的反应时间已经够短了。

瑞萨电子网站上提供的文件和有用的工具

这里描述的方法，也就是将微控制器的待机功能，用于环境传感器系统上的方法，也可以应用于其他类型的系统。为了推广G11待机功能的理解和运用，瑞萨电子在其网站上提供了应用说明和范例程序代码。

同时，瑞萨电子还向用户免费提供一套易于使用的可视化程序设计工具——Applilet EZ PL for RL78（版本2.00）。逻辑电路、定时器、一般用途逻辑、微控制器功能等，都在GUI面板上显示，并且可以加以组合，来创建微控制器程序。使用精灵格式（wizard format）也可以轻松完成待机功能设置。

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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

选型指南 - RENESAS - R01CP0003EJ0401 PDF 中文下载

【经验】瑞萨RL78/F1微控制器EEPROM库（EEL）调试出现相关错误状态该如何解决？

笔者在协助调试瑞萨RL78/F1微控制器的EEPROM操作EEL库时，发现用户对于瑞萨RL78系列的EEPROM模拟的EEL库的一些返回错误不太了解，而直接忽略了一些操作错误。在出现一些错误时，我们应该采取一定的处理措施。包括如：调用EEL初始化函数，调用启动函数startup，分配对应的EEPROM数据ID等。

设计经验发布时间 : 2018-09-04

RL78 Family Reality AI Data Collector Control Module Software Integration System Application Note

型号- RL78 FAMILY,RL78/G23,RL78

应用笔记或设计指南 - RENESAS - Rev.1.00 - Aug 25. 23 PDF 英文下载

当目标MCU没有镜像区时，怎么解决Renesas RL78 CC-RL编译器中的以下错误？“E0562320：区域溢出超出范围：".const"”＆“ F0563140：输入设备文件中没有“镜像”区域信息”

对于CC-RL，const默认处理为near属性，因此它在.const部分中分配。但是，由于目标RL78微控制器没有镜像区域，因此无法分配.const部分并生成错误信息。在这种情况下，请指定编译器-far_rom选项。这使得ROM数据成为far属性，输出部分变为.constf。

技术问答发布时间 : 2020-04-23

【应用】瑞萨为RL78和RA系列微控制器提供基于LoRa的低功耗物联网解决方案

瑞萨为RL78和RA系列微控制器提供了基于LoRa的解决方案，例如实现了低功耗和易于设计特性的通信软件以及能够使得评估变容易的无线评估工具。在本文中，瑞萨工程师介绍适用于IoT应用的LoRa和LoRaWAN®通信，以及瑞萨提供的低功耗LoRa解决方案。

应用方案发布时间 : 2023-02-08

使用E1仿真器在CS +环境中调试瑞萨RL78系列MCU时，在下载程序后执行程序时会显示以下错误消息：Executing program failed. [Direct Error Cause] No responce from the CPU. Please confirm the signal of the CLOCK or RESET and so on.(E1200416) 有没有解决方法？

请检查以下内容：1、E1或E20仿真器与微控制器之间的电线连接是否与推荐的电路不同？电线连接与推荐电路不同时，无法正确进行通信。2、时钟设置是否正确？使用外部时钟时，需要在调试工具属性的[连接设置]选项卡中提供的[时钟]类别中设置时钟。3、是否分配了调试器要使用的堆栈区域？E1/E20仿真器需要4字节的堆栈区域。设置一个堆栈指针，并估计（用户程序占用的堆栈区域）的数量+ 4个字节。

技术问答发布时间 : 2020-04-14

【应用】检测距离可调，基于瑞萨低功耗高性能MCU RL78/G11的安全光幕设计方案

安全光幕是一种光电器件，用于保护可能造成伤害的移动机械附近的人员，如液压机，压滤机，包装设备和卷绕机。安全光幕可以替代机械屏障和其他形式的传统机器防护。安全光幕通常会连接到安全继电器，该安全继电器将在检测到物体时及时切断设备动力，避免造成作业人员的人身伤害。安全光幕作为一种光电保护性装置，通常包含发射器和接收器。本文主要介绍了瑞萨的超低功耗微控制器RL78/G11在安全光幕中的应用。

应用方案发布时间 : 2018-09-21