基于RL78/G11的低功耗应用
在工业工厂和厂房中，希望降低环境传感器系统的维护成本时，可以通过降低传感器功耗来实现。本文描述如何利用微控制器的待机功能来降低传感器系统的功耗。具体来说，就是将传感器测量的频度降低，让系统尽可能长时间保持在待机状态。除此之外，还能在保持该状态的同时，执行异常检测。瑞萨电子的16位微控制器芯片RL78/G11，提供了许多在待机模式下可用的外围功能。通过这些功能的适当组合，不必让芯片跳出待机模式，就可以实现异常检测和警报输出。
瑞萨电子的16位RL78/G11芯片，专为传感器应用、小型家电和类似设备而设计。在降低量测频率时，考虑适当的异常检测方法用来生产精密零件的制造厂房的系统范例，可以用作环境传感器应用的范例（图1）。这里的目标，是借着减少传感器系统的电流消耗来降低电池更换频率。为了能更清楚明白，以下的说明专注在粉尘传感器的控制，当作代表性的范例。
图1 精密零件厂房的环境传感器系统
在解释如何实现这种控制系统之前，在此有一些关于RL78/G11芯片的信息（以下简称为G11）。该产品是瑞萨电子的RL78系列微控制器的一部分（见图2）。其特点，是在提供适用于电压测量、增强型模拟数字转换外围功能等的应用。举例来说，这些功能可用于控制传感 器的集线器和工业传感器、电池模块、电动工具、测量仪器、厨房用具、吸尘器、美容用具、空调风扇、通风设备等。
图2 RL78系列路线图
G11包含四种类型的定时器，以及串行通讯功能、一组比较器、可编程增益放大器(PGA)、10位A/D转换器和8位D/A转换器等。以下进一步说明的是，在CPU停止时，G11的许多外围功能模块仍然可以在待机模式下运行。
G11的电源电压范围为 1.6 V 至 5.5 V，包含三个振荡器，用于生成工作时钟信号。G11有四种闪存操作模式（flash operation mode），可优化内部电路的工作电压、工作时序和工作电流。通过选择合适的模式，并根据电源电压范围，以及要使用的时钟频率，可以尽可能有效地降低微控制器的电流消耗（图 3）。
图3 RL78/G11的闪存操作模式
G11待机功能的说明如下。G11提供三种不同的待机模式，分别称为HALT，STOP和SNOOZE（图4）。
图4 RL78/G11 的三种待机模式
HALT模式从CPU的Run模式进入，当收到中断时，CPU返回Run模式。在HALT模式下，几乎所有外围功能都可以操作。
STOP模式与HALT模式一样是从CPU的Run模式进入的，当收到中断时，CPU返回Run模式。某些定时器、安全功能和DOC（数据操作电路）在此模式无法使用，但其他外围功能仍可操作。
SNOOZE模式是一种特殊模式，当微控制器接收到串行数据，A/D转换结束信号，或DTC（Data Transfer Controller，数据传输控制器）启动源请求时，系统从STOP模式进入SNOOZE模式。如果产生中断，CPU会被唤醒，否则微控制器还是返回STOP模式。SNOOZE模式是一种可以进行串行数据通讯、A/D转换和缓存器设置（DTC 的缓存器重写）的待机模式，该模式下并不会唤醒CPU。
