【应用】16位单片机R5F212L4SDFP助力智能楼宇室内终端实现8路安防传感器检测

时间： 2019-12-31 来源：世强

技术问答

智能楼宇室内终端产品，不仅作为和门口机的交互界面，同时也是家庭控制的重要组成部分，担负着家庭安防监控的重任。通过将红外、门窗开关传感器、烟雾传感器等安防传感器连接到室内终端的安防输入接口上，可以实时的对各路传感器进行监控和报警。

笔者设计的一款10寸屏的终端设备，主控制器为ARM控制系统，从控采用瑞萨的16位单片机R8C/Tiny系列R5F212L4SDFP作为安防接口的监测及指示灯控制，ARM控制系统空闲时段工作在待机状态。当安防接口有报警时，R5F212L4SDFP通过UART通信接口唤醒主控制系统，大大降低了系统的整体功耗。

室内终端产品框图如下：

R5F212L4SDFP部分原理图：

R5F212L4SDFP通过UART通信接口和室内终端ARM控制系统进行通信，由于ARM部分的电平为3.3V，所以此处通过三极管电路和电阻分压实现两者之间的电平转换。

8路安防端口连接至R5F212L4SDFP的8个GPIO上，并通过8个二极管进行防呆保护，避免传感器输出电压高于5V时对MCU造成伤害。当传感器输出电压为低电平时，MCU检测到低电平，指示灯会做出报警提示，同时将报警状态上报给ARM控制系统。

调试接口：

J17为R5F212L4SDFP在线调试接口，通过E8A调试比较简单都不需要什么配置就直接可以使用，很方便。

8路安防端口连接器和指示灯电路：

J3为8路安防端口连接器，连接至外部安防传感器，当传感器报警时，会输出低电平电压，此时R5F212L4SDFP对应的IO口电平会被拉低并将状态通过UART通信接口将状态传递给ARM主控系统。

产品PCB图：

本产品在调试过程的经验：

1、UART通信两侧的电平匹配：由于系统ARM采用的是3.3V电平，而R5F212L4SDFP的工作电平为5V，需要搭建电平匹配电路。当电平不匹配时容易造成数据通信异常，并可能对ARM芯片的引脚损坏。

2、采用二极管的单向特性隔离外部传感器可能对系统的影响。

3、采用三极管Q7搭建欠压复位电路，让复位更稳定

R5F212L4SDFP 典型特点：

•CPU:R8C 16bit CPU内核

•最短指令执行时间：50ns (f(XIN)=20MHz时)

•电源电压：

3.0～5.5V / Max.20MHz

2.7～5.5V / Max.10MHz

2.2～5.5V / Max.5MHz

•ROM/ RAM：16KB / 1.5KB

• -40°C ~ 85°C（TA）

•消耗电流

典型10mA （VCC=5V、f(XIN)=20MHz）

典型6mA （VCC=3V、f(XIN)=10MHz）

典型23μA （VCC=3V、等待模式、使用低速内部振荡器）

典型0.7μA （VCC=3V、停止模式）

R5F212L4SDFP所对应的R8C/2L群系列是装载R8C/Tiny 系列CPU 内核的单芯片微型计算机。有高效率指令，并且具有1M 字节的地址空间和高速执行指令的能力。因为具有乘法器，所以能进行高速运算处理。此系列功耗小，而且能根据运行模式进行功率控制，通过抗噪配置实现了辐射噪声低和噪声耐量强的特性。同时此系列内置了多功能定时器、串行接口等丰富的外围功能，可减少系统的部件数。

瑞萨的R8C/Tiny系列R5F212L4SDFP是一款广泛用于各种电子产品的嵌入式MCU，内置1.5Kbytes RAM，针对简单应用无需再外接存储器、系统结构简单、可多次改写程序。Tiny系列内置高性能内核与闪存，同时引脚少、封装小，被广泛应用于家电、住宅设备、通信设备、工业设备、OA设备、音响、娱乐相关设备、健康和医疗设备等多个领域的系统。

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R7F100GBF2DFP#AA0	16-BIT GENERAL MCU	96	12	32	-40 to 85℃	8	28	16-bit x 8-ch, 32-bit x 1-ch	12-bit x 8-ch	8-bit x 2-ch

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