RL78 / F1微控制器對于汽車應用的作用和使用簡介

隨著汽車電子產品的廣泛使用，汽車的多功能性和整體性能得到顯著提高。現在的汽車都配備了大量功能齊全的電子控制裝置(ECU)，如電動車窗、安全 氣囊、車燈、車門和座椅等。另外，電子控制與機械組件的機電整合趨勢發(fā)展，相關產品在高溫等環(huán)境下也必須具備優(yōu)異效能，對于功能安全性標準也變得更加重要。與此同時，汽車制造商需要一套能夠以通用平臺解決方案形式支持所有ECU（電子控制單元）系統的廣泛微控制器產品線，汽車制造商和ECU制造商都在竭盡全力在保證安全性的同時實現ECU的微型化、減輕其重量并降低能耗。因此，為這些電子控制裝置開發(fā)軟件的要求越來越高，為了提高開發(fā)效率，開發(fā)和應用電子控制裝置通用軟件的能力也越來越重要。

瑞薩電子推出的RL78 / F1微控制器非常適用于汽車應用，作為78K0R和R8C的后續(xù)產品，它們實現了低功耗，并配備了適用于汽車應用的內置功能，具有行業(yè)領先的低功耗、高性能以及可獨立控制和診斷的CAN 通訊，以及高級定時器和安全功能。這些功能特適用于汽車控制系統，包括控制模塊(BCM)、空調、電動座椅、Keyless感應式遙控門鎖、電動窗控制、電動后視鏡控制及其它應用等。該微控制器產品系列可提高汽車控制系統的開發(fā)效率、降低系統成本、減少系統能耗并增強功能安全特性。

RL78/F1產品定位

RL78/F1系列微控制器專為汽車控制系統打造，采用了16位新一代低功耗RL78內核，具有業(yè)界最低的消耗電流，具有汽車應用通信所需的各種內置功能，如電機控制、CAN/LIN/IEBus總線等功能，這些汽車通用微控制器不僅可用于汽車應用，還可用于工業(yè)應用。該微控制器產品包括四個產品線：RL78 / F12、RL78 / F13、RL78 / F14、RL78 / F15，它們都具有各自獨特的功能，從而來適用于各種汽車應用場合。下面將對這些產品系列做詳細說明。

RL78 / F12產品特點

RL78 / F12系列微控制器采用20至64引腳，8至64 KB閃存陣容，可實現業(yè)界最低的消耗電流。它們具有內置LIN模塊作為汽車接口。利用各種內置功能實現安全功能，包括閃存CRC計算、非法存儲器訪問檢測、RAM保護、A / D轉換器測試和SFR保護，可以構建高度可靠的系統，因此這些微控制器可用于汽車應用，當然還有工業(yè)應用。該產品系列功能特色如下：

低耗電量及高處理效能有助于降低應用系統的耗電量

RL78 /F12系列微控制器的運行電流為70 μA/MHz（以32 MHz進行基本操作），一般作業(yè)的待機電流為0.6 μA（注1），約為瑞薩先前產品的1/10，使其耗電量已降低至業(yè)界最低水平。同時，微控制器以32 MHz運作時也可達到41.6 DMIPS的CPU效能（為瑞薩原有產品效能的1.6倍）。RL78/F12系列采用了130 nm工藝制程，使其耗電量降低至瑞薩原有產品78K0R/Fx3與R8C/3x的1/2。RL78/F12 微控制器亦包含全新的低功率模式（Snooze Mode），在執(zhí)行A/D轉換及序列通訊時無需喚醒主CPU。此Snooze Mode亦有助于降低整體系統的耗電量。

（注1）RL78/F12系列處于停止（STOP）模式，而Window看門狗定時器（Watchdog Timer）及低電壓偵測器仍處于運作模式。

支持1.8 V超低電壓運作，可在Keyless感應式遙控門鎖等應用中發(fā)揮優(yōu)異的效果

RL78 / F12 系列微控制器可在1.8伏特（V）的電壓下執(zhí)行數據閃存的寫入/抹除操作以及A/D轉換，在Keyless感應式遙控門鎖等采用低電壓運作的應用中可發(fā)揮優(yōu)異的效果。

支持在高達150°C的環(huán)境溫度中運作，有助于整合至機電系統及運用于高溫的終端產品

RL78 / F12系列微控制器支持高達150°C的環(huán)境溫度，而原有的瑞薩產品最高只能支持125°C的環(huán)境溫度（Ta），因此適用于發(fā)動機艙及頭燈等高溫環(huán)境中。

支持功能安全性的多種診斷功能

RL78 / F12系列微控制器可在終端產品中偵測及避免異常的運作，有助于提升系統安全性。相較于軟件處理作業(yè)方式，透過硬件實作上述豐富的診斷功能，可降低CPU負載，還可達到更快的偵測速度。瑞薩計劃提供自我測試程序以偵測CPU核心故障情形，目前提供具有豐富診斷功能的功能安全性以及核心診斷軟件。

RL78 / F13 和 RL78 / F14產品特點

RL78 / F13系列微控制器是78K0R和R8C的后續(xù)產品，提供20至80引腳，16至128 KB閃存陣容，并實現業(yè)界最低的電流消耗水平。它們具有用于汽車接口的內置CAN模塊和LIN模塊，以及RL78 / F12系列的功能安全功能，RAM ECC功能，PLL鎖定功能，端口輸出狀態(tài)監(jiān)控，堆棧溢出檢測，專用WDT振蕩器和更多也被添加。RL78 / F14微控制器定位為RL78 / F13系列的升級產品，提供30至100引腳，48至256 KB閃存陣容，支持使用RL78 / F13系列的功能安全功能，定時器RD，比較器和D / A轉換器進行BLDC電機控制。由于可以構建高度可靠的系統，因此這些微控制器可用于汽車應用程序，當然還有工業(yè)應用。RL78 / F13 和 RL78 / F14產品系列功能特色如下：

廣泛的產品線，可輕松實現平臺標準化，提高開發(fā)效率

RL78 / F13系列微控制器的內部閃存大小為16到128千字節(jié)（KB），封裝為20到80引腳；RL78 / F14系列微控制器的內部閃存大小為48到256KB，封裝范圍為30到100引腳，RAM容量最大20KB。憑借如此豐富的產品線，RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器可支持多種多樣的應用需求。如此一來，即可通過重復利用軟件和印刷電路板等設計資產來構建開發(fā)平臺，從而提高整體系統的開發(fā)效率。

緊湊小巧的封裝，支持最高150℃的高溫運行環(huán)境，可縮小整體單元尺寸

RL78/F13和RL78/F14系列微控制器全新的QFN（四方扁平無引腳）封裝相比瑞薩電子現有的32引腳SSOP封裝（窄間距小外形封裝），新的QFN封裝能夠將安裝面積減少約69%，從而實現更高級別的系統微型化。另外，在水泵等應用的工作條件下，環(huán)境溫度（Ta）會達到比較高的水平，因此現有的微控制器難以應用于該應用條件中。而RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器則可在高達150℃的環(huán)境溫度下正常工作，因此可以直接裝入執(zhí)行機構，從而進一步提高系統微型化水平。

降低50%待機能耗，實現低能耗系統設計

RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器通過采用更低的電流消耗的待機模式，其待機電流相比瑞薩電子現有的78K0R/Fx3 微控制器下降了50%，即從1μA（微安）下降為0.5μA（微安）。新微控制器還具有在不激活CPU的情況下執(zhí)行A/D轉換的功能，從而進一步降低系統能耗。

豐富的硬件功能，可保證功能安全性

RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器結構針對安全性進行了改善，可對電氣或電子故障進行檢測，從而保障系統安全性。該系列產品包含了多種多樣的硬件特性，可保證下述的功能安全性：將參考電壓或電源電壓進行轉換，并將轉換結果與標準值進行比較，從而確定A/D轉換器工作正常的檢測功能；使用中斷檢測堆棧溢出從而防止軟件失控的功能；通過將外部時鐘振蕩器與內部振蕩器進行比較，檢測外部時鐘振蕩器是否停止的功能。

RL78 / F15產品特點

RL78 / F15系列微控制器采用了RL78內核，可實現高處理性能，同時提供同類產品中最低的功耗。該系來具有高速內部振蕩器（可提供32 MHz）、電機控制定時器（定時器RD）、D / A轉換器和內置比較器提供增強的電機控制功能。為便于移植，RL78 / F15的引腳和軟件向上兼容RL78 / F14系列。此外，還提供豐富的功能以支持功能安全，如RAM上的ECC和堆棧指針監(jiān)視器以及A / D轉換器測試功能。 這些產品采用48至144引腳的封裝，128至512 KB閃存的存儲器，以及用于LIN和2通道CAN通信和IEBus的高級IP，非常適合廣泛的成本敏感型汽車應用，如DC-＆BLDC電機控制，HVAC，照明和各種車身ECU。該產品系列功能特色如下：

產品系列擴大后，為系統制造商提供了 127 種汽車控制系統用 16 位微控制器產品

RL78 / F15系列微控制器中包含 144 管腳的封裝，存儲器容量最大達到 512 KB。與現有的 RL78/F13 和RL78/F14 系列相組合，瑞薩汽車控制系統用 16 位微控制器系列躋身業(yè)內覆蓋面最廣的產品陣容，其管腳數從 20 到 144 不等，汽車制造商可從中找到完全滿足每一款汽車控制系統要求的微控制器。

與RL78/F13 和 RL78/F14 系列完全兼容，簡化了軟件移植，有助于縮短研發(fā)和認證的時間

RL78/F15系列微控制器所使用的CPU內核與 RL78/F13 和 RL78/F14 系列完全相同，故三者可完全兼容使用，從而簡化了軟件移植。因此，當電子控制系統需要升級，或者系統需要增加或者改變功能而導致 ROM 和 RAM 容量或管腳數不足時，RL78/F15系列產品可迅速對應這種需求的變化。此外，RL78/F15 系列產品應用了了瑞薩的已驗證和批量生產的制造工藝技術，可大大縮短認證程序。

增強了通訊功能，包括兩個 CAN 通道；是BCM 等汽車控制系統的理想之選

RL78/F13和RL78/F14 系列微控制器通過采用更低的電流消耗的待機模式，其待機電流相比瑞薩電子現有的78K0R/Fx3 微控制器下降了50%，即從1μA（微安）下降為0.5μA（微安）。新微控制器還具有在不激活CPU的情況下執(zhí)行A/D轉換的功能，從而進一步降低系統能耗。

豐富的硬件功能，可保證功能安全性

RL78/F15系列微控制器擁有兩個 CAN 通道，能夠進行獨立的控制和診斷。三個通道的硬件 LIN 通信模塊，是車身控制模塊(BCM)等通訊集中控制應用的理想之選。此外，內置設備總線(IEBus)可用于車載音響的通信控制。RL78/F15 系列的開發(fā)工具鏈包括瑞薩原廠的 CS+ 集成開發(fā)環(huán)境、IAR EWRL78 Workbench、瑞薩 E1 片上調試仿真器和瑞薩 IEBUCE 全功能線上仿真器。