關(guān)于RL78的CPU在工業(yè)工廠和廠房中，希望降低環(huán)境傳感器系統(tǒng)的維護(hù)成本時，可以通過降低傳感器功耗來實(shí)現(xiàn)。這周我們繼續(xù)來談?wù)?a href="http://www.makelele.cn/tags/瑞薩/" target="_blank">瑞薩電子的產(chǎn)品是如何做到的吧。

以每10秒進(jìn)行一次測量的系統(tǒng)為例，在待機(jī)狀態(tài)下，需要測量時間間隔（10秒）。也就是說，必須要有一組保持運(yùn)行狀態(tài)的定時器。除此之外，待機(jī)模式必須能夠處理外部信號輸入（外部中斷或串行數(shù)據(jù)）。測量的操作狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的范例如（圖6）所示。

* 圖6 測量操作和待機(jī)期間的處理流程（雙擊圖片放大）

G11待機(jī)功能的說明如下。G11提供三種不同的待機(jī)模式，分別稱為HALT，STOP和SNOOZE（圖7）。

* 圖7 RL78/G11 的三種待機(jī)模式（雙擊圖片放大）

HALT模式從CPU的Run模式進(jìn)入，當(dāng)收到中斷時，CPU返回Run模式。在HALT模式下，幾乎所有外圍功能都可以操作。

STOP模式與HALT模式一樣是從CPU的Run模式進(jìn)入的，當(dāng)收到中斷時，CPU返回Run模式。某些定時器、安全功能和DOC（數(shù)據(jù)操作電路）在此模式無法使用，但其他外圍功能仍可操作。

SNOOZE模式是一種特殊模式，當(dāng)微控制器接收到串行數(shù)據(jù)，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，或DTC（Data Transfer Controller，數(shù)據(jù)傳輸控制器）啟動源請求時，系統(tǒng)從STOP模式進(jìn)入SNOOZE模式。如果產(chǎn)生中斷，CPU會被喚醒，否則微控制器還是返回STOP模式。SNOOZE模式是一種可以進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通訊、A/D轉(zhuǎn)換和緩存器設(shè)置（DTC 的緩存器重寫）的待機(jī)模式，該模式下并不會喚醒CPU。

微控制器的功耗取決于模式，通?？梢匀缦屡判颍?/p>

STOP < SNOOZE < HALT < CPU RUN

功耗往右側(cè)是增加。Run模式和STOP模式之間，操作電流（電源的電流特性）的比較，結(jié)果如下。

CPU Run模式：1.4 mA（24 MHz操作，HS模式，-40oC至+85oC，典型值）

STOP模式：0.25μA（+25oC，典型值）

在此可以看出，STOP 模式下的電流消耗僅為Run模式的0.02％。

在G11的STOP模式下，可以進(jìn)行間隔定時器的操作。間隔定時器用于定期從停止模式返回到Run模式，來獲取粉塵傳感器數(shù)據(jù)。外部信號輸入可以通過STOP和SNOOZE模式的組合來處理，進(jìn)而可以滿足來自外部系統(tǒng)的測量結(jié)果查詢需求。G11提供的ELC（Event Link Controller，事件鏈接控制器）和DTC功能，可用于檢測外部中斷，操作間隔定時器和使用比較器匹配。

快速異常檢測和無延遲處理

本節(jié)介紹檢測到錯誤（異常）時的處理方法。

制造廠房中的環(huán)境傳感器，檢測到異常情況時，可能的處理流程如（圖8）所示。圖中所示的步驟，需要以最小的延遲執(zhí)行，即使微控制器當(dāng)時處于待機(jī)模式也是一樣。

* 圖8 檢測到異常時的處理步驟（雙擊圖片放大）

例如，在以10秒間隔進(jìn)行測量的系統(tǒng)中，如果在測量完成后立即發(fā)生異常（CPU從Run變?yōu)镾tandby），則在最糟糕的情況下，CPU可能不會在10秒內(nèi)喚醒（圖9（a））。對于要確保對異常的快速反應(yīng)，這就是個問題。因此，CPU在停止（待機(jī)狀態(tài)）時也能夠進(jìn)行異常檢測的系統(tǒng)，就會受到期待。使用G11時，STOP和SNOOZE模式的組合，可用于監(jiān)控傳感器輸出，并在待機(jī)期間也能觸發(fā)警報(bào)信號（圖9（b））。

* 圖9 檢測到異常時的CPU操作（雙擊圖片放大）

（圖10）圖標(biāo)了利用G11的外圍功能，進(jìn)行異常檢測的方法。在圖（10（b））中，DOC在沒有CPU干預(yù)的情況下，執(zhí)行16位比較、加法和減法。在（圖10（a）和（b））中，DTC執(zhí)行緩存器操作，例如在CPU停止期間進(jìn)行內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸。G11還提供中斷標(biāo)志輸出功能，輸出INTFO信號。通過這些功能的適當(dāng)組合，可以在不喚醒CPU的情況下輸出警報(bào)信號。

* 圖10 使用RL78/G11外圍進(jìn)行異常檢測（雙擊圖片放大）

當(dāng)異常檢測和或警報(bào)輸出完成時，微控制器返回CPU Run模式。由于諸如切換頻率，和等待芯片內(nèi)置振蕩器穩(wěn)定的過程，這種類型的喚醒操作，通常需要幾十微秒。但是，使用G11，通過選擇合適的工作時鐘頻率，以及正確的閃存操作模式，CPU喚醒時間可以縮短到4到5微秒（圖4）。

異常檢測和警報(bào)信號輸出的同時系統(tǒng)會產(chǎn)生一次中斷，可以快速觸發(fā)喚醒 CPU，以便順利進(jìn)行后續(xù)處理。雖然可能有些情況下，需要對異常做出更直接的反應(yīng)，但在大多數(shù)情況下，5微秒的反應(yīng)時間已經(jīng)夠短了。

瑞薩電子網(wǎng)站上

提供的文件和有用的工具

這里描述的方法，也就是將微控制器的待機(jī)功能，用于環(huán)境傳感器系統(tǒng)上的方法，也可以應(yīng)用于其他類型 的系統(tǒng)。為了推廣G11待機(jī)功能的理解和運(yùn)用，瑞薩電子在其網(wǎng)站上提供了應(yīng)用說明和范例程序代碼。

同時，瑞薩電子還向用戶免費(fèi)提供一套易于使用的可視化程序設(shè)計(jì)工具——Applilet EZ PL for RL78（版本2.00）。邏輯電路、定時器、一般用途邏輯、微控制器功能等，都在GUI面板上顯示，并且可以加以組合，來創(chuàng)建微控制器程序。使用精靈格式（wizard format）也可以輕松完成待機(jī)功能設(shè)置。