La familia RL78 es un núcleo de CPU de 16 bits para microcontroladores integrados de Renesas Electronics introducido en 2010. [1]
Información general | |
---|---|
Lanzado | 2010 |
Interrumpido | Actual |
Fabricante (s) común (es) | |
Actuación | |
Max. Frecuencia de reloj de la CPU | 32 kHz a 40 MHz |
Ancho de datos | dieciséis |
Ancho de la dirección | 20 |
Arquitectura y clasificación | |
Solicitud | Embebido , electrodomésticos , automotriz |
Microarquitectura | RL78-S1 (8 bits), RL78-S2 (16 bits), RL78-S3 (16 bits) |
Conjunto de instrucciones | Familia RL78 |
Instrucciones | 74 (RL78-S1), 75 (RL78-S2), 81 (RL78-S3) |
Especificaciones físicas | |
Núcleos |
|
Historia | |
Predecesor | 78K0R |
Arquitectura
Aunque tiene ocho registros de 8 bits o cuatro pares de registros de 16 bits, esencialmente todas las operaciones aritméticas se realizan en un solo acumulador (el registro A o el par de registros AX). La mayoría de los modelos tienen cuatro bancos de registros que se pueden seleccionar rápidamente.
El direccionamiento de datos es principalmente de 16 bits, con toda la RAM y los registros de funciones especiales ubicados en los 64 KB altos del espacio de direcciones (0xF0000–0xFFFFF), y los accesos de datos se establecen de forma predeterminada en esa región. El acceso a otras regiones del espacio de direcciones utiliza un código de operación de prefijo "ES", lo que indica que los cuatro bits de dirección más altos deben provenir de un registro especial de "segmento extra" en su lugar.
Las operaciones básicas de ALU de 2 operandos vienen en las siguientes formas:
- A, # inmediato (A ← A op inmediato)
- A, registro (A ← A op registro)
- registro, A (registro ← registro op A)
- A, addr8 (A ← A op [addr8], rango limitado a registros de funciones especiales)
- A, addr16 (A ← A op [addr16], ES: prefijo opcional)
- A, [HL] (A ← A op [HL], ES: prefijo opcional)
- A, [HL + byte] (A ← A op [HL + byte], ES: prefijo opcional)
- A, [HL + B] (A ← A op [HL + B], ES: prefijo opcional)
- A, [HL + C] (A ← A op [HL + C], ES: prefijo opcional)
Las direcciones de código, por el contrario, se ubican por defecto en la parte baja del espacio de direcciones donde se encuentra la ROM. Las instrucciones de transferencia de control (salto y llamada) permiten especificar una dirección de 20 bits, mientras que las transferencias de control indirectas utilizan la concatenación de una dirección de registro de 16 bits y un registro de "segmento de código" de 4 bits. A diferencia del microprocesador 8086 , no hay instrucciones de retorno cercanas y lejanas separadas; todas las llamadas a subrutinas empujan la dirección de retorno completa de 20 bits.
Microarquitecturas
La familia RL78 es una arquitectura CISC de banco de registros basada en acumuladores [2] con canalización de instrucciones de 3 etapas . Tiene 20 bits ( 1 megabyte ) de espacio de direcciones . [3] Su arquitectura de conjunto de instrucciones básica se reemplaza a partir de 78K0R, que tiene 75 instrucciones iguales de 80.
RL78 tiene tres variantes de microarquitectura como sigue.
μ-Arco | ALU | Registros | Instrucciones | Tubería | Observación | Documentos |
---|---|---|---|---|---|---|
RL78-S3 | 16 bits | 8 × 8 bits × 4 bancos | 81 (75 + 6) | 3 etapas | variantes de arco μ | [4] : 8 |
RL78-S2 | 16 bits | 8 × 8 bits × 4 bancos | 75 | 3 etapas | ||
RL78-S1 | 8 bits | 8 × 8 bits (sin banco) | 74 (75-1) | 3 etapas | ||
78K0R | 16 bits | 8 × 8 bits × 4 bancos | 80 (75 + 5) | 3 etapas | Precursor directo Extended 78K / 0 | [5] : 18 |
78K0S | 8 bits | 8 × 8 bits (sin banco) | 47 | ninguno | 78K / 0 simplificado | [6] |
78K0 | 8 bits | 8 × 8 bits × 4 bancos | 48 | ninguno | Núcleo básico 78K / 0 | [7] |
Aplicaciones
RL78 cubre una amplia gama de áreas de aplicación para controles de sistemas mecánicos y para interfaces de usuario . [8]
Agrupamiento
La familia RL78 se divide en algunos grupos, que tienen reglas de nomenclatura únicas.
- G1x: para uso general [1]
- L1x: para controles de LCD de segmento [9]
- I1x: principalmente para uso industrial
- F1x: para uso automotriz
- D1x: especialmente diseñado para clientes de automoción
Ejemplos de aplicación
El RL78 es adecuado para productos electrónicos de consumo , como electrodomésticos grandes (incluidas lavadoras , secadoras de ropa , lavavajillas , refrigeradores y acondicionadores de aire ), pequeños electrodomésticos (incluidas herramientas eléctricas , aspiradoras y cafeteras ) y dispositivos médicos (incluidos; cepillos de dientes electrónicos , medidores de glucosa en sangre , monitores holter ). También se utiliza para la infraestructura de automatización de fábricas (incluidos; sensores , medidores y actuadores ), [10] y conservación de energía (incluidos; medidores inteligentes , compresores inverter y sistemas de control de iluminación ).
Para la industria automotriz , las aplicaciones de baja potencia y tamaño limitado son ideales para las interfaces de comunicación dedicadas automotrices de RL78, como CAN , LIN e IEBus , [11] : 4 y soluciones de motores eléctricos de CC sin escobillas . [12] Tres grados especiales de temperatura ambiente máxima , 105 ° C (221 ° F), 125 ° C (257 ° F) y 150 ° C (302 ° F), están disponibles para algunos productos. [13] : 2
Historia
RL78 (proceso de flash MF3 de 130 nm) fue el primer MCU nuevo que surgió de la nueva compañía Renesas Electronics de la fusión de NEC Electronics y Renesas Technology [1] e incorporó las características del NEC 78K0R (proceso de flash MF2 de 150 nm) y Renesas Technology R8C microcontroladores. Las variantes del núcleo RL78 incluyen los núcleos de tipo S1, S2 y S3 que evolucionaron a partir del núcleo NEC 78K0R. El núcleo básico S1 admite 74 instrucciones, el núcleo S2 agrega registro bancario y admite 75 instrucciones, mientras que el núcleo S3 agrega un multiplicador / divisor / acumulación múltiple en el chip y admite 81 instrucciones.
El RL78 se desarrolló para abordar aplicaciones de microcontroladores de muy baja potencia pero altamente integradas, con este fin el núcleo ofreció un nuevo modo de operación de baja potencia llamado "modo de repetición" donde el ADC o la interfaz serial se puede programar para cumplir con condiciones específicas para activar el dispositivo. desde el modo STOP de potencia extremadamente baja de 0.52uA.
Software y herramientas de desarrollo
La familia RL78 es compatible con una amplia gama de herramientas de desarrollo de hardware y software .
Compiladores e IDE
La Colección de compiladores GNU , [14] Renesas CS + (anteriormente CubeSuite +), [9] [15] Renesas e 2 studio (basado en Eclipse ), [16] y el entorno de desarrollo y compilador de IAR Systems [17] [18] están disponibles . Renesas CS + IDE es gratuito para uso exclusivo de depuración y admite archivos ejecutables ELF estándar . El RL78 ABI definido por Renesas es compatible con los compiladores V2 y superiores de IAR.
Sistemas operativos en tiempo real
En cuanto a los sistemas operativos en tiempo real , CMX Systems, Inc. de CMX-RTX , [18] Micrium, Inc. μC / OS-II y MicroC / OS-III , [18] Itron OS Segger Microcontrolador Systems embOS , Se admiten FreeRTOS y ChibiOS / RT .
Herramientas de generación de código
Renesas proporciona una herramienta de generación de código gratuita llamada APPLIcation LEading Tool (Applilet) . [19]
Bibliotecas de programación Flash ROM
Renesas ofrece librerías de autoprogramación gratuitas; Bibliotecas Flash de código (CFL) [20] y Bibliotecas Flash de datos (DFL) . [21] Una biblioteca de emulación EEPROM (EEL) también está disponible para el flash de datos para agregar nivelación de desgaste y robustez. Hay diferentes clases de DFL y EEL disponibles para satisfacer las necesidades de la aplicación, incluido el tipo T01 estándar, el tipo T02 "Tiny" y el tipo T04 "Pico" (solo DFL).
Emuladores en circuito
Varias empresas ofrecen depuradores en chip y emuladores en circuito de especificación completa . Renesas fabrica depuradores en chip [22] y también de terceros, como Lauterbach e iSystems. [23] Renesas [24] e iSystems [25] suministran emuladores en circuito de especificación completa.
Herramientas de programación de dispositivos en chip
La programación del dispositivo se puede lograr usando el puerto de depuración en el chip o usando el modo especial de programación en serie de los dispositivos. Renesas admite el modo de programación en serie con herramientas de depuración a través del Renesas Flash Programmer (RFP) [26] y los programadores independientes; PG-FP5 [1] [27] y PG-FP6 , [28] mientras que varios terceros admiten RL78 con sus propios programadores de dispositivos.
Variantes
La familia RL78 tiene una gama de dispositivos desde 20 pines con memoria flash de 16K Byte hasta 128 pines con memoria flash de 512K Byte. [29]
RL78 / G13
RL78 / G13 integra un oscilador en chip de +/- 1% de precisión, temporizador de perro guardián , RTC , reinicio de encendido , detección de bajo voltaje, 26 canales de ADC de 10 bits, multiplicador 16x16, divisor 32/32, I2C , CSI / SPI , UART , LIN, matriz de temporizadores multifunción y también soporte de seguridad IEC 60730 integrado en el hardware. Esta combinación de elementos permite al diseñador del sistema lograr sistemas de alto rendimiento (41DMIPS) que operan a niveles de potencia muy bajos y a bajo costo debido al alto nivel de integración en el microcontrolador. [30] [31]
RL78 / G12
G12 es una versión más pequeña de G13 introducida en 2012. RL78 / G12 . Presentado con paquetes de 20, 24 y 30 pines con memoria flash de tamaño pequeño de 2 KB a 16 KB, aunque proporciona la funcionalidad G13 con oscilador integrado de +/- 1% 24 MHz, circuito de reinicio, circuito de detección de bajo voltaje, temporizador de vigilancia, datos flash con operación en segundo plano, e incluye seguridad funcional, en chip con función de prueba del convertidor A / D.
Este pequeño dispositivo está diseñado para su uso como un submicrocontrolador adecuado para su uso en pequeños electrodomésticos y dispositivos electrónicos de consumo en general.
RL78 / G14
En 2012 se introdujo una adición a la familia RL78 llamada G14 . [32] Este dispositivo ofrece mayores niveles de integración con la inclusión de instrucciones adicionales de multiplicar y dividir y multiplicar-acumular capaces de un procesamiento más rápido que el RL78 / G13, 2 canales de 8 bits D / A, 2 canales de comparación y creación de arreglos de temporizadores Es adecuado para aplicaciones de control de motores.
- Unidad de matriz de temporizador multifunción (TAU):
- Matriz de temporizador con función de codificador
- Unidad de matriz de temporizador (16 bits, 8 canales)
- Temporizador de intervalo (12 bits, 1 canal)
- Temporizador de vigilancia (17 bits, 1 canal)
- Función de calendario en tiempo real completo
- Temporizador de control del motor (16 bits, 8 canales)
- Temporizador de fase (16 bits, 2 canales)
- Temporizador de E / S (16 bits, 1 canal)
RL78 / I1A
En 2012 se introdujo una versión específica de la aplicación (ASSP) del núcleo RL78 para controlar los sistemas de iluminación , este dispositivo se denominó RL78 / I1A. Las características específicas del dispositivo, como los temporizadores PWM especiales, permiten la atenuación fina, la secuencia de iluminación y el control de la temperatura del color con corrección del factor de potencia de la fuente de alimentación. Además, se proporcionan funciones de comunicación integradas para DALI , DMX512 y controles de interfaz de usuario y sensores múltiples. Las aplicaciones del RL78 / I1A incluyen: automatización de edificios , controladores LED , controles de iluminación, balastos fluorescentes , iluminación de emergencia, balastos HID , fuentes de alimentación digitales, controles de inversor de bajo costo.
RL78 / L12
Serie de microcontroladores con LCD Drive
Entrando en producción en masa a principios de 2013, el RL78 / L12 incluye capacidad de unidad LCD integrada para 35 segmentos x 8 o 39 segmentos x 4. Se habilitarán tres métodos alternativos de unidad LCD: condensador dividido, bomba de carga capacitiva o resistencia dividida externa. Con el método de condensador dividido se puede lograr una unidad LCD de baja potencia de 0.6uA a 3V. Funciones seleccionables (Seg o I / O) para cada pin de segmento y unidad para vidrio y panel.
RL78 / F1x
Microcontroladores automotrices
Los dispositivos RL78 F12 , F13 , F14 y F15 reemplazaron a los dispositivos NEC 78K0R / Fx3 originales con muchas actualizaciones que incluyen encogimiento de troquel, velocidad de núcleo más rápida (32MHz), capacidad mejorada de depuración en chip, nuevos periféricos, características de seguridad y paquete expandido y opciones de memoria. La nota de aplicación r01an2639ej se puede utilizar como guía al migrar de 78K0R / Fx3 a RL78 / F1x.
Ver también
- 78K
- Familia H8
- V850
- IEBus
Referencias
- ^ a b c d "Renesas Electronics presenta la nueva familia de microcontroladores RL78 para ofrecer soluciones para aplicaciones integradas de 8/16 bits de próxima generación" . Business Wire (Comunicado de prensa). Electrónica Renesas. 2010-11-17.
- ^ Matsui, Mitsuru; Murakami, Yumiko (11 de marzo de 2013). "Minimalismo de la implementación de software: análisis de rendimiento extenso de primitivas simétricas en el microcontrolador RL78" (PDF) . Cifrado de software rápido . Apuntes de conferencias en Ciencias de la Computación. 8424 : 393–409. doi : 10.1007 / 978-3-662-43933-3_20 . ISBN 978-3-662-43933-3.
- ^ Dean, Alexander G .; Conrad, James M. (2012). Creación de sistemas integrados rápidos, receptivos y energéticamente eficientes utilizando el microcontrolador Renesas RL78 (PDF) . 1290 Weston Road, Suite 306 Weston, FL 33326 EE. UU .: Micrium Press. ISBN 9781935772989.Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )
- ^ Oficial de Renesas: Familia RL78 User's Manual: Software . Electrónica Renesas.
- ^ Oficial de Renesas: 78K0R Microcontrollers User's Manual: Instrucciones . Electrónica Renesas.
- ^ Oficial de Renesas: Serie 78K / 0S para obtener instrucciones . Electrónica Renesas.
- ^ Oficial de Renesas: Serie 78K / 0 para obtener instrucciones . Electrónica Renesas.
- ^ Oficial de Renesas: Familia de Microcontroladores Renesas RL78 . Electrónica Renesas.
- ^ a b SHASHI KIRAN K (16 de abril de 2017). "Pasos de programación del microcontrolador de la serie Renesas RL78" . YouTube .
- ^ Hemachandra, S .; Kiran, TKS Ravi; Prasad, B. Gowri; Mazhar, SM (abril de 2014). "Control de Robot basado en acelerómetro usando Microcontrolador Renesas" (PDF) . Revista internacional de investigación en ingeniería moderna : 40–48.
- ^ Oficial de Renesas: RL78 / F15 User's Manual: Hardware . Electrónica Renesas.
- ^ Oficial de Renesas: Renesas Automotive: Solución de motor de CC sin escobillas RL78 . Electrónica Renesas.
- ^ Oficial de Renesas: RL78 / F13, F14 User's Manual: Hardware . Electrónica Renesas.
- ^ "Uso de la colección de compiladores GNU (GCC): opciones de RL78" . gcc.gnu.org .
- ^ "CS + (anteriormente CubeSuite +)" . Electrónica Renesas .
- ^ "Estudio e²" . Electrónica Renesas .
- ^ Emilio, Maurizio Di Paolo (2014). Diseño de sistemas integrados para la adquisición y el control de datos de alta velocidad . Saltador. ISBN 9783319068657.
- ^ a b c "Renesas Electronics America expande el ecosistema para su familia de microcontroladores RL78" . Business Wire . 2011-05-02.
- ^ "AP4, Applilet" . Electrónica Renesas .
- ^ "Bibliotecas Flash de código (Bibliotecas de autoprogramación Flash)" . Electrónica Renesas .
- ^ "Bibliotecas Flash de datos" . Electrónica Renesas .
- ^ "Depuradores en chip" . Electrónica Renesas .
- ^ "Analizadores en chip (depuración y seguimiento) - iSYSTEM - Habilitación de sistemas integrados más seguros" . www.isystem.com .
- ^ "IECUBE para la familia RL78" . Electrónica Renesas .
- ^ "Adaptación de destino - iSYSTEM - Habilitación de sistemas integrados más seguros" . www.isystem.com .
- ^ "Programador Renesas Flash (GUI de programación)" . Electrónica Renesas .
- ^ "PG-FP5" . Electrónica Renesas .
- ^ "PG-FP6" . Electrónica Renesas .
- ^ Oficial de Renesas: Folleto del microcontrolador RL78 . Electrónica Renesas.
- ^ "El Renesas RL78 para aplicaciones de bajo consumo | Circuit Cellar" . Bodega Circuit . 2012-04-09.
- ^ Donovan, John (16 de enero de 2013). "Revisión práctica del kit Renesas RL78G13 | DigiKey" . www.digikey.jp . Electrónica Digi-Key.
- ^ "Renesas Electronics anuncia nuevos microcontroladores RL78 con capacidades mejoradas de control en tiempo real" . Business Wire . 2011-06-23.
enlaces externos
- Información técnica
- Familia RL78 User's Manual: Software | Electrónica Renesas
- Guías de usuario: IAR Embedded Workbench para Renesas RL78 | Sistemas IAR
- Revisión práctica del kit de demostración Renesas RL78 / G13 | Biblioteca de artículos de Digikey
- SDK de Bluetooth de baja energía para Renesas RL78 | GitHub | Parque infantil de semiconductores nórdicos
- Sitio oficial de Renesas:
- Familia RL78
- Solución rápida RL78
- Presione soltar
- 17 de noviembre de 2010: Renesas Electronics presenta la nueva familia de microcontroladores RL78 para ofrecer soluciones para aplicaciones integradas de 8/16 bits de próxima generación | Electrónica Renesas
- Marzo de 2020: Renesas Electronics presenta la nueva placa de creación rápida de prototipos RL78 / G14 | Electrónica Renesas