RL78

RL78 mikrovezérlőcsalád
Gyártás2010 – jelenleg
GyártóRenesas Electronics
Max CPU órajel32 kHz – 40 MHz
Gyártás technológia méret130 nanométer
ArchitektúraRL78 család
MikroarchitektúraRL78-S1 (8 bites),
RL78-S2 (16 bites),
RL78-S3 (16 bites)
Magok száma1
Alkalmazásabeágyazott rendszerek,
háztartási készülékek,
autóipar
Előd78K0R

Az RL78 család egy 16 bites CPU mag a Renesas Electronics beágyazott mikrovezérlőihez, amelyet 2010-ben mutattak be.

Architektúra

Az RL78 család egy akkumulátor-alapú regiszterbankokat alkalmazó CISC utasításkészlet-architektúra (ISA). Bár nyolc 8 bites regiszterrel vagy négy 16 bites regiszterpárral rendelkezik, alapvetően minden aritmetikai művelet egyetlen akkumulátor – az A regiszter vagy AX regiszterpár – használatával történik. Alapvető ISA-ja a 78K0R-ből származik, amelynek 80 utasításából 75-öt tartalmaz. 20 bites (1 megabyte) címtartománnyal rendelkezik.

Általános célú regiszterei: 8 bites regiszterek (A, X, B, C, D, E, H, L), amelyek párosával 16 bites regiszterekké foghatók össze (AX, BC, DE, HL). Az RL78-as processzorok regiszter- és utasításkészlete hasonlít a Z80 és Intel 8080-as processzorokéra, de azokénál fejlettebb.

Különleges célú regiszterei:

Az adatcímzés többnyire 16 bites, mivel az összes RAM és speciális funkcióregiszter a címezhető terület felső 64 KiB-jában található (0xF0000–0xFFFFF), és az adathozzáférés alapértelmezés szerint erre a területre vonatkozik. A címezhető terület más régióihoz történő hozzáférés egy “ES” opkód-prefix segítségével történik, jelezve, hogy az adott utasításban szereplő cím legmagasabb négy bitje az alapértelmezés helyett egy speciális “extra szegmens” regiszterből származik.

Az alapvető két operandusú ALU műveletek a következő formájúak (op = művelet):

A kód címek ezzel szemben alapértelmezés szerint a címtér alsó részére mutatnak, ahol a ROM található. A vezérlésátadó utasítások (ugrás és szubrutinhívás) megengedik egy 20 bites cím megadását, míg a közvetett (indirekt) vezérlésátadás egy 16 bites regisztercím és egy 4 bites kódszegmens-regiszter kombinációját használják. A 8086-os mikroprocesszorral ellentétben, nincsenek külön közeli és távoli visszatérési utasítások; minden szubrutinhívás a teljes 20 bites visszatérési címet helyezi a verembe.

Az architektúra következetesen növekvő bájtsorrendű (little-endian), ahol az összes több bájtos érték legalacsonyabb helyiértékű bájt áll legelöl.

Mikroarchitektúrák

Az RL78 család processzorai 3 fokozatú futószalagos utasításvégrehajtással rendelkeznek. A legtöbb modellben négy regiszterbank található, amelyek gyorsan kiválaszthatók. Ez megkönnyíti a kontextusváltást.

RL78-nak három mikroarchitektúra-változata van, az alábbiak:

Mikro­architektúra ALU regiszterek utasítások futószalag megjegyzés dokumentáció
RL78-S316 bites8 × 8 bites ×4 bank81 (75+6)3 fokozatúmikroarchitektúra
változatok		:8
RL78-S216 bites8 × 8 bites ×4 bank753 fokozatú
RL78-S18 bites8 × 8 bites (nincs bank)74 (75-1)3 fokozatú
78K0R16 bites8 × 8 bites ×4 bank80 (75+5)3 fokozatúközvetlen elődje a kiterjesztett 78K/0:18
78K0S8 bites8 × 8 bites (nincs bank)47nincsegyszerűsített 78K/0
78K08 bites8 × 8 bites ×4 bank48nincsalap 78K/0 mag

Alkalmazások

Az RL78 széles alkalmazási kört fed le a mechanikus rendszerek vezérlése és a felhasználói felületek terén.

Csoportosítás

Az RL78 család több csoportra oszlik, melyeknek egyedi elnevezési szabályaik vannak.

  • G1x: általános célú felhasználásra szolgáló eszközök
  • L1x: többszegmenses LCD vezérléshez
  • I1x: főként ipari felhasználásra
  • F1x: autóipari felhasználásra
  • D1x: kizárólag autóipari ügyfelek számára tervezett eszközök

Alkalmazási példák

Az RL78 alkalmas szórakoztatóelektronikai eszközökben való felhasználásra, ilyenek például a nagyobb háztartási gépek (közöttük a mosógépek, ruhaszárítógépek, mosogatógépek, hűtőgépek, és légkondicionálók), kisgépek (mint például az elektromos szerszámok, porszívók és kávégépek), és orvostechnikai eszközök (például elektronikus fogkefék, vércukorszintmérők, Holter-monitorok). Használják még gyári automatizálási infrastruktúrában (többek között érzékelők, mérőműszerek és aktuátorok vezérlésében), és energiatakarékos ill. kis fogyasztású eszközökben, mint az intelligens mérőórák, inverteres kompresszorok és világításvezérlő rendszerek.

Autóipari területen az RL78 autóipari kommunikációs interfészeit legfőképpen az alacsony teljesítményű és méretkorlátozott alkalmazások körében alkalmazzák, mint például CAN, LIN és IEBus sínrendszerekhez,:4 valamint a kefe nélküli egyenáramú motor megoldásokhoz. A különböző termékváltozatokban három maximális környezeti hőmérsékletnek megfelelő változat áll rendelkezésre, a 105 °C (221 °F), 125 °C (257 °F), és 150 °C (302 °F) csúcsértékekhez.:2

Történet

Az RL78 volt az első új MCU, amely a NEC Electronics és a Renesas Technology egyesülése után létrejött új Renesas Electronics vállalat neve alatt jelent meg. Ez 130 nm-es MF3 flash folyamattal készült, és magában foglalta a NEC 78K0R (150 nm MF2 flash processz) és a Renesas Technology R8C mikrovezérlők jellemzőit. Az RL78 mag változatai közé tartoznak az S1, S2 és S3 típusú magok, amelyeket mind a NEC 78K0R magból fejlesztettek ki. Az alapvető S1 mag 74 utasítással rendelkezik, az S2 magot regiszterbankokkal és a bankváltást segítő művelettel bővítették, így 75 utasítást támogat, míg az S3 mag egy lapkára integrált szorzó, osztó és szorzó-akkumuláló egységet kapott és 81 utasítást támogat.

Az RL78-at rendkívül alacsony fogyasztású, de magasan integrált mikrovezérlő alkalmazásokhoz fejlesztették ki, ennek érdekében a mag egy újszerű, alacsony energiafogyasztású üzemmódot kínál (“snooze mode”, azaz „szundikáló mód”), amelyben az analóg-digitális átalakító (ADC) vagy soros interfész programozható arra, hogy meghatározott feltételek teljesülése esetén felébressze az eszközt az extrém alacsony fogyasztású, 0,52 uA-es STOP módból.

Szoftverek és fejlesztőeszközök

Az RL78 családot számos hardveres és szoftveres fejlesztőeszköz támogatja.

Fordítók és IDE-k

A processzorokra történő programfejlesztéshez a GNU Compiler Collection, a Renesas CS+ (korábban CubeSuite+), a Renesas e2studio (Eclipsen alapul), és az IAR Systems fordítóprogramja és fejlesztőkörnyezete állnak rendelkezésre. A Renesas CS+ IDE hibakeresési használatra ingyenes, és támogatja a szabványos ELF végrehajtható fájlokat. A Renesas által definiált RL78 bináris alkalmazásillesztő (application binary interface, ABI) kompatibilis az IAR V2 és magasabb verziójú fordítóival.

Valós idejű operációs rendszerek

A valós idejű operációs rendszerek közül a CMX Systems, Inc. CMX-RTX rendszere, a Micrium, Inc. μC/OS-II és MicroC/OS-III rendszerei, a Renesas ITRON OS rendszere, a Segger Microcontroller Systems embOS, a FreeRTOS és a ChibiOS/RT támogatottak.

Kódgeneráló eszközök

Renesas ingyenes kódgeneráló eszközt biztosít, az APPLIcation LEading Tool (Applilet) nevű szoftvert.

Flash ROM programozó könyvtárak

A Renesas ingyenes „önprogramozó” könyvtárakat biztosít, a Code Flash Libraries (CFL) és Data Flash Libraries (DFL) könyvtárakat. Az „önprogramozás”, a Renesas terminológiája szerint „self-programming” úgy értendő, hogy a vezérlő képes a saját flashmemóriájának programozására, azaz a flash tartalmának felülírására, külső eszköz használata nélkül. Az EEPROM Emulation Library (EEL) szintén elérhető az adat-flasheléshez, amely elhasználódás-kiegyenlítést és robusztus tulajdonságokat ad az eszközökhöz, a média élettartamának meghosszabbítására. A DFL és EEL különböző osztályai állnak rendelkezésre az alkalmazások igényeinek megfelelően, beleértve a szabványos T01 típust, a „Tiny” T02 típust, és a „Pico” T04 típust (csak a DFL-ben).

Áramkörön belüli emulátorok

Több vállalat kínál lapkára integrált debuggereket és teljes specifikációjú áramkörön belüli emulációt. A Renesas is gyárt lapkára integrált debuggereket, ahogyan harmadik felek is, mint például Lauterbach és az iSystems. A Renesas és az iSystems teljes specifikációjú áramkörön belüli emulátorokat szállít.

Programozóeszközök az integrált egységekhez

Az eszköz programozása megvalósítható a lapkára integrált debug port vagy az eszközök speciális soros programozási módjának használatával. A Renesas támogatja a soros programozási módot a hibakereső eszközökkel a Renesas Flash Programmer (RFP)-en keresztül, valamint különálló programozók: PG-FP5 és PG-FP6 alkalmazásával, míg számos harmadik fél is támogatja az RL78-at saját eszközprogramozóival.

Változatok

Az RL78 család sok különböző eszközkonfigurációt kínál, a 20 tűs 16 KiB-os flashmemóriával rendelkező eszközöktől a 128 tűs 512 KiB-os flash memóriával ellátott eszközökig.

RL78/G13

Az RL78/G13 egy +/- 1% pontosságú lapkára integrált oszcillátort, watchdog időzítőt, valós idejű órát (RTC), power-on reset (bekapcsoláskor reset szignált kiadó) perifériát, alacsonyfeszültség-érzékelőt, 26 csatornás 10 bites ADC-t, 16x16 szorzót, 32/32 osztót, I2C, CSI/SPI síneket, UART vezérlőt, LIN hálózatot, multifunkciós időzítő tömböt és szintén beépített IEC 60730 hardveres biztonsági támogatást tartalmaz. Az elemek ilyen kombinációja lehetővé teszi a rendszertervező számára nagy teljesítményű, nagyon alacsony energiafogyasztással működő (41DMIPS) rendszerek megvalósítását a mikrovezérlőben, igen alacsony költséggel, a magas szintű integrációnak köszönhetően.

RL78/G12

A G12 a 2012-ben bemutatott G13 egy kisebb verziója. 20, 24 és 30 tűs kiszerelésben, 2 KiB-tól 16 KiB-ig terjedő kis méretű flash memóriával volt bevezetve, emellett biztosítja a G13 funkcionalitását integrált +/- 1% 24 MHz-es oszcillátorral, reszet áramkörrel, egy alacsonyfeszültség-érzékelő áramkörrel, watchdog időzítővel, háttérben működő adatflash-sel, valamint tartalmaz lapkára integrált funkcionális biztonsági rendszert és A/D átalakító tesztfunkciót.

Ez az eszköz a kisegítő mikrovezérlő szerepében való felhasználást célozza, kis háztartási készülékekben és általános fogyasztói elektronika eszközökben.

RL78/G14

2012-ben jelent meg az RL78 család G14 jelű kiegészítése. Ez az eszköz magasabb szintű integrációt nyújt, mivel az RL78/G13-nál gyorsabban működő további szorzó, osztó és szorzó-összeadó (multiply-accumulate) utasításokat tartalmaz, 2 csatornás 8 bites D/A átalakítót, 2 csatornás összehasonlítót és időzítő tömböt. Beépített multifunkciós időzítővel és háromfázisú komplementer PWM kimenettel támogatja a háromfázisú motorvezérlést. Alkalmas motorvezérlésben, valamint fogyasztói és ipari berendezésekben való használatra.

  • Multifunkciós időzítő-tömb egység (Timer Array Unit, TAU):
  • időzítő-tömb kódoló funkcióval
  • időzítő-tömb egység (16 bites, 8 csatornás)
  • intervallum-időzítő (12 bites, 1 csatornás)
  • watchdog időzítő (17 bites, 1 csatornás)
  • teljes valós idejű naptárfunkció
  • motorvezérlő időzítő (16 bites, 8 csatornás)
  • fázisidőzítő (16 bites, 2 csatornás)
  • I/O időzítő (16 bites, 1 csatornás)

RL78/I1A

Az RL78 mag világítási rendszerek vezérlését célzó alkalmazásspecifikus verziója (ASSP) 2012-ben jelent meg, ez az eszköz a RL78/I1A nevet kapta. Az eszköz egyedi, specializált részegységekkel rendelkezik, a speciális PWM időzítők lehetővé teszik a fényerő finom szabályozását, a világítási sorrend vezérlését és a színhőmérséklet beállítását, a tápegység teljesítménytényező-korrekciójával. Ezen felül integrált kommunikációs funkciókat a DALI, DMX512 szabványokhoz, és számos érzékelő és felhasználói felületi vezérlőt tartalmaz.

Az RL78/I1A alkalmazási területei a következők: épületautomatizálás, LED vezérlők, világításvezérlés, fénycsöves előtétek, vészvilágítás, HID ballasztok, digitális tápegységek, olcsó inverter vezérlők.

RL78/L12

Mikrovezérlő sorozat LCD meghajtóval.

A 2013 elején sorozatgyártásba került RL78/L12 mikrovezérlők integrált LCD-meghajtóval rendelkeznek 35 szegmens x 8 vagy 39 szegmens x 4 vezérléséhez. Három alternatív LCD meghajtó (feszültséggenerálási) módszert támogatnak: osztott kondenzátoros, kapacitív töltésszivattyús vagy külső osztott ellenállásos. Az osztott kondenzátoros módszerrel alacsony fogyasztású LCD meghajtó építhető fel, 0,6 uA 3 V feszültséggel. Választható funkciók (Seg vagy be-/kimenet) minden szegmenstűhöz, valamint meghajtás az üveghez és panelhez egyaránt. A sorozat 32–64 tűs, akár 280 szegmenst is támogató változatokban készül.

RL78/F1x

Autóipari mikrovezérlők.

Az RL78 F12, F13, F14, és F15 eszközök az eredeti NEC 78K0R/Fx3 eszközöket váltották fel, számos frissítéssel rendelkeznek, melyek közül a jelentősebbek a lapkaméret csökkentése, a gyorsabb magsebesség (32 MHz), javított lapkára integrált debug képesség, új perifériák, biztonsági jellemzők, és kiterjesztett tokozási és memória opciók.

A Renesas kiterjedt dokumentációval segíti a 78K0R/Fx3-ról az RL78/F1x-re történő átállást, amelyben részletes leírás található az eszközökről.

Jegyzetek

  1. ↑ "Renesas Electronics Introduces the New RL78 Microcontroller Family to Deliver Solutions for Next-Generation 8-/16-bit Embedded Applications" (angol nyelven). Renesas. 2010. november 17.
  2. 1 2 3 4 "Renesas Electronics Introduces the New RL78 Microcontroller Family to Deliver Solutions for Next-Generation 8-/16-bit Embedded Applications". Business Wire (Press release) (angol nyelven). Renesas Electronics. 2010. november 17.
  3. ↑ Matsui, Mitsuru; Murakami, Yumiko (2013. március 11.). "Minimalism of Software Implementation: Extensive Performance Analysis of Symmetric Primitives on the RL78 Microcontroller" (PDF). Fast Software Encryption. 20th International Workshop, FSE 2013. Lecture Notes in Computer Science (angol nyelven). Vol. 8424. Singapore. 393–409. o. doi:10.1007/978-3-662-43933-3_20. ISBN 978-3-662-43933-3.
  4. ↑ Dean, Alexander G. (2012). Creating Fast, Responsive and Energy-Efficient Embedded Systems using the Renesas RL78 Microcontroller (PDF). 1290 Weston Road, Suite 306 Weston, FL 33326 USA: Micrium Press. ISBN 9781935772989. 2022. december 6. dátummal az eredeti (PDF) címről archiválva. Hozzáférés: 2026. március 4. {{cite book}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (súgó)CS1 karbantartás: hely (link)
  5. ↑ "78K0R Microcontrollers User's Manual: Instructions". 14. o. Hozzáférés: 2023. november 29.
  6. ↑ Renesas official: RL78 family User's Manual: Software. Renesas Electronics.
  7. ↑ Renesas official: 78K0R Microcontrollers User's Manual: Instructions. Renesas Electronics.
  8. ↑ Renesas official: 78K/0S Series for Instructions. Renesas Electronics.
  9. ↑ Renesas official: 78K/0 Series for Instructions. Renesas Electronics.
  10. ↑ Renesas official: Renesas Microcontrollers RL78 Family. Renesas Electronics.
  11. 1 2 SHASHI KIRAN K (2017. április 16.). "Renesas RL78 Series Microcontroller Programming Steps". YouTube.
  12. ↑ Hemachandra, S.; Kiran, T.K.S. Ravi; Prasad, B. Gowri; Mazhar, S. M. (2014. április). "Accelerometer based Robot control using Renesas Microcontroller" (PDF). International Journal of Modern Engineering Research: 40–48.
  13. ↑ Renesas official: RL78/F15 User's Manual: Hardware. Renesas Electronics.
  14. ↑ Renesas official: Renesas Automotive: RL78 Brushless DC Motor Solution. Renesas Electronics.
  15. ↑ Renesas official: RL78/F13, F14 User's Manual: Hardware. Renesas Electronics.
  16. ↑ RL78 Family Development Environment, 2026 Renesas Electronics Corporation
  17. ↑ "Using the GNU Compiler Collection (GCC): RL78 Options". gcc.gnu.org.
  18. ↑ "CS+ (formerly CubeSuite+)". Renesas Electronics.
  19. ↑ "e² studio". Renesas Electronics.
  20. ↑ Emilio, Maurizio Di Paolo (2014). Embedded Systems Design for High-Speed Data Acquisition and Control (angol nyelven). Springer. ISBN 9783319068657.
  21. 1 2 3 "Renesas Electronics America Expands the Ecosystem For Its RL78 Microcontroller Family". Business Wire (angol nyelven). 2011. május 2.
  22. ↑ RI78V4 V2 Real-time OS for RL78 Family / ITRON OS, 2026 Renesas Electronics Corporation
  23. ↑ "AP4, Applilet". Renesas Electronics.
  24. ↑ "Code Flash Libraries (Flash Self Programming Libraries)". Renesas Electronics.
  25. ↑ "Data Flash Libraries". Renesas Electronics.
  26. ↑ "On-chip Debuggers". Renesas Electronics.
  27. ↑ "On-Chip Analyzers (Debug & Trace) - iSYSTEM - Enabling Safer Embedded Systems". www.isystem.com (angol nyelven).
  28. ↑ "IECUBE for RL78 family". Renesas Electronics.
  29. ↑ "Target Adaptation - iSYSTEM - Enabling Safer Embedded Systems". www.isystem.com (angol nyelven).
  30. ↑ "Renesas Flash Programmer (Programming GUI)". Renesas Electronics.
  31. ↑ "PG-FP5". Renesas Electronics.
  32. ↑ "PG-FP6". Renesas Electronics.
  33. ↑ Renesas official: RL78 Microcontroller Brochure. Renesas Electronics.
  34. ↑ "The Renesas RL78 for Low-Power Applications | Circuit Cellar". Circuit Cellar. 2012. április 9.
  35. ↑ Donovan, John (2013. január 16.). "Hands-on Review of the Renesas RL78G13 Kit | DigiKey". www.digikey.jp (angol nyelven). Digi-Key Electronics.
  36. ↑ RL78/G12, Renesas, 2026
  37. ↑ RL78/G14, Renesas, 2026
  38. ↑ "Renesas Electronics Announces New RL78 Microcontrollers with Enhanced Real-Time Control Capabilities". Business Wire (angol nyelven). 2011. június 23.
  39. ↑ RL78/L12, Renesas, 2026
  40. ↑ F12, Renesas, 2026
  41. ↑ F13, Renesas, 2026
  42. ↑ F14, Renesas, 2026
  43. ↑ F15, Renesas, 2026
  44. ↑ NEC 78K0R/Fx3, Renesas, 2026
  45. ↑ RL78/F14 Application Note, Porting guide from 78K0R/Fx3 to RL78/F14, R01AN2639EJ0200, (pdf), Renesas, 2017. 10. 31.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a RL78 című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

További információk

Kapcsolódó szócikkek