Attualmente molti progetti elettronici sono pilotati dai desideri dei clienti che vanno nella direzione della riduzione delle dimensioni, di una più ampia scalabilità, di funzioni ancora più intelligenti ma, soprattutto, di una riduzione dei consumi.La piattaforma RL78 di Renesas offre un’ampia gamma di dispositivi che spazia tra dispositivi di uso generale, automotive ed Lcd fino ad arrivare a dispositivi specifici per applicazioni quali lighting e consumer. La famiglia di microcontrollori RL78 è stata progettata da Renesas con l’intento di incontrare le richieste prima menzionate includendo la più alta integrazione delle periferiche, un’architettura Cpu intelligente e una gestione evoluta delle modalità low power, consentendo lo sviluppo di “un vero progetto per il basso consumo”. Oltre alle eccellenti caratteristiche di basso consume, i microcontrollori della famiglia RL78 offrono funzioni speciali per ridurre ulteriormente i consumi. Le sezioni dei microcontrollori non utilizzate possono essere spente mentre le funzioni principali restano operative. Questa intelligente modalità di basso consumo è chiamata “Snooze Mode”. Lo Snooze Mode riduce in modo significativo il consumo durante l’esecuzione di molte funzioni tipiche dei microcontrollori. La riduzione dei consumi viene raggiunta grazie alla possibilità di acquisire o trasmettere dati senza la necessità di utilizzare la Cpu. Questa flessibilità operativa mostra significativi vantaggi rispetto ad altre modalità di basso consumo che richiedono l’utilizzo della Cpu a supporto delle periferiche.
In un sistema che misura periodicamente un segnale analogico lo Snooze Mode consente a un RL78/G13 di ottenere una riduzione dei consumi superiore al 50% rispetto allo stesso sistema che non utilizza questa modalità operativa. In aggiunta allo Snooze Mode la famiglia RL78 fornisce altre importanti caratteristiche che la rendono adatta all’utilizzo nei sistemi più esigenti dal punto di vista della riduzione dei consumi. La sua ampia gamma di alimentazione, da 1.6 a 5.5 V, si mostra molto utile in applicazioni a batteria dove la tensione di alimentazione si riduce gradualmente nel tempo allo scaricarsi della batteria.
Riduzione dei consumi superiori al 50%
Il crescente bisogno di bassi consumi è guidato dalle richieste del mercato derivanti dalla mobilità, portabilità, riduzione delle dimensioni e nuove caratteristiche di molti prodotti elettronici per applicazioni consumer, industriali e medicali. Per esempio, molte aziende utilizzano terminali e misuratori portatili per svariate applicazioni che vanno dalla gestione del magazzino fino alla misura remota di potenza elettrica o di portata di gas e liquidi. Questi misuratori devono essere alimentati da batterie per ore prima che queste siano ricaricate. Le specifiche del sistema in termini di funzione per mA sono molto importanti dato che il misuratore deve continuare a fornire tutte le funzioni richieste tra le fasi di ricarica. In applicazioni più estreme alcuni apparati devono funzionare a batteria per la loro intera vita senza nessun ciclo di ricarica; questi progetti richiedono il più basso consumo possibile, in questi casi è importantissimo avere la possibilità di spegnere alcune funzioni quando non utilizzate e risvegliarne altre solo quando necessario. La possibilità di rimanere in una condizione di bassissimo consumo fino a quando un’azione si rende necessaria, di risvegliarsi ed eseguire le funzioni richieste e di farlo usando meno corrente possibile, è una delle caratteristiche che consentono di estendere in modo significativo la vita utile del prodotto. I dispositivi della famiglia di microcontrollori Renesas RL78, grazie alla loro gestione avanzata delle funzioni di basso consumo, sono la soluzione più adatta per le applicazioni in cui le caratteristiche di alta efficenza sono indispensabili. Queste funzioni consentono al microcontrollore di operare nel seguente modo:
1) Eseguire il codice in Run Mode normale con livelli di efficienza eccezionali;
2) Disabilitare l’esecuzione del codice da parte della Cpu, riducendo i consumi grazie alla modalità operativa chiamata Halt Mode e consentendo un risveglio della Cpu estremamante rapido;
3) Disabilitare molte delle funzioni del microcontrollore, raggiungendo il Massimo della riduzione dei consume grazie alla modalità oprativa chiamata Stop Mode al prezzo di un maggiore tempo di risveglio della Cpu;
4) Raggiungere un ulteriore livello di riduzione dei consumi grazie alla modalità operativa Snooze Mode.
La modalità operativa Snooze Mode
La modalità operativa Snooze Mode lascia alcune periferiche attive e consente il risveglio e l’esecuzione di alcune semplici operazioni mentre il resto del microcontrollore rimane spento. Questa modalità operativa, comparata con le modalità “Run Mode” o “Halt Mode”, consente di risparmiare una significativa quantità di energia, dato che in Snooze Mode la Cpu è spenta e solamente le periferiche che devono funzionare rimangono attive. Sia la ricezione di dati via seriale sincrona o asincrona che la conversione analogico-digitale, possono funzionare in Snooze Mode grazie alla possibilità di lasciare attive sia le periferiche che le porte di ingresso/uscita associate a tali funzioni mentre la Cpu rimane spenta. Il convertitore analogico-digitale può eseguire una conversione quando il Real Time Clock o un altro timer per la generazione di una base tempi generano un interrupt per far partire la conversione stessa. Allo stesso modo la seriale sincrona si può attivare quando viene rilevato il primo fronte sulla linea del clock e la seriale asincrona si può attivare quando viene rilevato l’inizio della condizione di “Start Bit” sulla linea di ricezione seriale RxD. Al termine di ogni ricezione di dati in modalità Snooze Mode viene verificata la condizione di verifica del dato ricevuto, se la condizione è soddisfatta allora il microcontrollore entra nella modalità operativa Run Mode; in caso contrario il microcontrollore rimane nella modalità a basso consumo Stop Mode. In pratica la Cpu viene risvegliata e utilizzata solamente nel caso in cui il dato ricevuto ne richieda l’effettivo utilizzo e la relativa gestione. Per esempio, in Snooze Mode, la conversion A/D richiede solamente 0.8 mA invece dei tipici 5 mA richiesti in Run Mode fornendo una notevole riduzione dei consumi.
Soluzioni intelligenti
per una ampia gamma di applicazioni
La famiglia RL78 fornisce soluzioni intelligenti non solamente grazie alle innovative modalità di basso consumo, ma anche grazie a caratteristiche avanzate quali quelle dedicate al lighting, al metering, all’automotive e alle applicazioni nel campo del bianco. Di seguito alcuni esempi pratici di come la famiglia RL78 rende possibile la gestione intelligente dei consumi.
• Periferiche per il controllo motori - Il più recente membro dela famiglia general purpose (Serie G), RL78/G14, fornisce prestazioni eccellenti. In Run Mode RL78/G14 fornisce 44 Dmips a 32 MHz richiedendo solamente 66 μA/MHz. L’RL78/G14 fornisce 3 timer ad alte prestazioni per il controllo motore: Il timer RD, il timer RG e il timer RJ. Il timer RD contiene due timer a 16 bit che lavorano a 64 MHz e generano tre canali Pwm complementari la cui ampiezza può essere cambiata dal codice di gestione. Il timer RG è un timer a 16 bit che può essere collegato a un encoder incrementale. Il timer RJ è un timer a 16 bit che può misurare la durata di un impulso o generare un segnale Pwm. Oltre all’innovativo Snooze Mode comune a tutta la famiglia RL78, l’RL78/G14 fornisce ulteriori funzioni per ridurre il consumo e aumentare le prestazioni. L’Event Link Controller collega gli eventi in uscita dalle periferiche agli ingressi di altre periferiche. Questo collegamento consente la connessione diretta tra periferiche senza passare attraverso l’utilizza della Cpu, l’interazione tra periferiche e una attivazione più rapida delle funzioni delle periferiche. È anche possibile attivare automaticamente alcune periferiche mentre la Cpu è ferma riducendo il consume di corrente. Il Data Transfer Controller consente invece il trasferimento da memoria a memoria senza utilizzare la Cpu. Il Dtc fornisce un gran numero di canali di trasferimento e di sorgenti di attivazione così come il trasferimento di dati dalla memoria Flash.
• Periferiche per il controllo lighting - RL78/I1A è un microcontrollore a 16 bit in grado di implementare il controllo delle parti logiche di sistemi di illuminazione a Led utilizzando un solo componente, la gestione dell’alimentazione e la comunicazione richiesta in questo campo di applicazione. Le sue caratteristiche rendono questo microcontrollore adatto non solamente per le applicazioni di illuminazione domestiche, ma anche per sistemi distribuiti che controllano sistemi di illuminazione distribuiti, come ad esempio nei centri commerciali. La Cpu di RL78 raggiunge sia le alte prestazione che i bassi consumi. Le sei uscite Pwm sono in grado di fornire una risoluzione media di 0.97 ns: Risoluzione fine della luminosità, comunicazione DALI/DMX512 e Pfc integrato.
Una scelta intelligente
Renesas fornisce un set di tool di sviluppo completo. Per valutazione e per semplici progetti Renesas fornisce anche le schede RPB scaricabili dal sito internet. Per una valutazione e un debug più approfonditi Renesas offre i tool RSK a basso costo. Sia le schede RPB che le schede RSK contengono la versione Kickstart del compilatore Iar (limitato a 16K) e il generatore di codice Applilet. L’RL78 è quindi una vera piattaforma per il basso consumo grazie all’innovativo Snooze Mode e alle sue periferiche intelligenti che forniscono la soluzione più efficente nel campo dei microcontrollori a 16 bit. Per rendere la scelta più semplice, l’RL78 è disponibile in vari package da 20 a 128 pin e in vari tagli di memoria da 2K a 512K di Flash, sempre mantenendo la compatibilità delle periferiche all’interno della famiglia fornendo così la migliore e la più ampia piattaforma disponibile sul mercato.
L’RL78 fornisce elevate prestazioni quali 44 Dmips a 32 MHz consumando solamente 66 uA/MHz. Le caratteristiche di basso consumo sono ulteriormente migliorate grazie al più ampio campo di alimentazione, che va da 1.6 a 5.5 V. L’RL78 fornisce il più basso costo di sistema grazie alla Data Flash integrata, al sensore di temperatura e all’oscillatore a bordo con accuratezza migliore del +/-1% all’interno dell’intero range di temperature. Tutto questo viene offerto con il più alto grado di qualità e di affidabilità: La memoria Flash di RL78 utilizza un codice di correzione Ecc per ogni parola di 32 bit aumentandone l’affidabilità. Sia la memoria Flash che la memoria Ram sono controllate per garantire l’assenza di errori hard e soft. La memoria Ram e i registri interni possono essere protetti da accessi non desiderati. Inoltre la conformità con le normative Iec 60730 è semplificata grazie alla presenza di periferiche hardware dedicate.
