RL78ファミリカタログ記載のRL78/G1xのI/Oポート配置例から、IOピン配置の指針を考察します。

System Pinsは、全てのパッケージで動作に必要となるピンで、64ピン構成の場合、RESET、TOOL0、Vdd、Vss、REGC 、EVdd0、EVss0の7本です（ピン数により、EVdd0が無いなど必須本数は異なる）。従って、このSystem Pins側には、バイパスコンデンサやE1インタフェースなどの実装が必須です。

一方、P1やP2、P7は、System Pinsとは別サイドにあるため、部品実装が容易で、しかも、使用するRL78/G1xのパッケージ変更があっても、部品の配置変更が少ないポートと言えます。従って、P1、P2、P7の順に使用するIOピン配置をすると、スケーラビリティに優れたピン配置と言えるでしょう。

RL78/G1xのI/Oポート配置でもう一つ便利な機能が、周辺IOリダイレクション・レジスタ：PIORによるIOピンの再配置です。30～64ピン構成の場合、Timer０_ IOピンやI2C_A０の配置が変更できます。64ピンを基準にピン数を減らす場合などに効果的です。

CubeSuite+のコード生成（以下Cg）は、有用で効果的なツールです。今回は、このCgの目的を整理します。

図は、あるプロジェクトのCubeSuite+画面です。プロジェクトツリーのファイルに、コード生成カテゴリがあり、Cg出力のヘッダファイルとソースファイルは、ここに配置されます。ファイルには、新たなカテゴリを追加し、Cg出力ファイルと区別できるようにしています。

Cgの目的は、API生成とテンプレート作成の2つです。それゆえ、Cgの出力ファイルには、2つ様式があります。1つがAPI関連のヘッダとソース分離様式、もう1つがテンプレート関連のヘッダ、ソース一体様式です。

目的	様式	例	生成内容
API生成	分離様式	r_cg_周辺.h	周辺APIプトロタイプ宣言、型定義など
		r_cg_周辺.c	周辺APIソース
		r_cg_周辺_user.c	r_cg_周辺.h とr_cg_macrodriver.h、userdefine.hは追加済みの空ソースファイル
テンプレート生成	一体様式	r_main.c	全r_cg_周辺.h とr_cg_macrodriver.h、userdefine.hは追加済みのメインループ付き空ソースファイル
		r_systeminit.c	全r_cg_周辺.h とr_cg_macrodriver.h、userdefine.hは追加済みの周辺初期化API付き初期化ソースファイル

※userdefine.hは、Cg生成時、空ヘッダファイル。

APIのプトロタイプ宣言や型定義が記述されたヘッダファイルは、r_main.cに自動追加され、Cgが生成したAPIをファイル内で宣言なしに使えます。分離様式は、このように使用側で明示的な宣言が不要になる利点があります。APIやライブラリのように、ソースにバグが無く品質が良い関数を使うのに適した方法です。一方、ユーザが作成した関数は、（バグがあるかもしれませんので）使用側で明示的に宣言した方が良いでしょう。

通常は、Cg出力のコード生成カテゴリのファイルの中身に、ユーザがソースを書き加えることでプログラムが完成します（どこに書き加えるかは、2012/8/13記事参照）。具体的には、r_cg_周辺.cとr_main.cの空ソース部分、userdefine.hが対象です。r_cg_周辺.cでユーザが追加した関数は、r_main.cなどの使用側で明示的に使用宣言します。userdefine.hは、ユーザ追加ソースで必要となるマクロや型定義などを記述します。

Cgが指定する場所へソースを書き加えれば、後に構成が変わってCg再生成をしても、ユーザが追加したソースはそのまま引き継がれます。Cgの目的が2つあり、生成ファイルとその内容を俯瞰的に理解していないと、有用性が判りづらい点もあるので、整理しました。

RL78/G13 Promotional Board使用中のマイコンを含め、4品種マイコンを秋月で販売中です。

型式	R5F100LCAFB	R5F100LEAFB	R5F100LGAFB	R5F100LJAFB
価格（円/税込）	250	290	340	400
ROM（KB）	32	64	128	256
RAM（KB）	2	4	12	20
Data Flash（KB）	4		8
Temperature	-40℃ to 85℃
Package	P-LFQFP64-10×10-0.50
備考	–	RL78/G13 Stick スタータキット使用品	ROM64KB制限のため無償版CubeSuite+では開発不可

 

2012年10月31日現在、AAA商品なので入手性は良く、価格も安い。0.5mmピッチなので、同じく販売中の変換基板を使えば試作などでの実装も容易でしょう。 

RL78/G13のパッケージは300品種以上ありますが、同じ品種で、実装面積が小さく拡張性が優れた品種を選ぶとしたら、64-LQFP 10x10mm、ピッチ0.5mmなのでしょう。RL78/G13 Stickスタータキットもこの品種：R5F100LEAFBを使っています。

豊富な周辺機能を備えたマイコンをこの価格で入手できるのが、あらゆる機器にマイコンを使う理由です。RL78/G13ならCubeSuite+のコード生成で、簡単に周辺APIの自動生成ができるし、ソフト開発速度もアップします。

前回紹介した、最新マイコンの特徴を活かすメイン関数の効果を示します。

測定は、RL78/G13 Stickスタータキットの、低消費電力動作デモンストレーション用J3コネクタを使います。このコネクタは、通常動作、HALT、STOP、SNOOZEの各モードでの消費電流を測るものです。このキットに、適当なプログラムを書き込んで、メイン関数内に低消費電力モードのHALTがある場合とない場合で、どの程度差があるかを実測しました。

メイン関数の無限ループ内でHALTの時間割合が多ければ多い程、消費電流を下げることができるので、ここで示した値は、目安で、平均消費電流です。しかし、HALTがメイン無限ループ内にあるだけで、マイコン消費電力が半分以下になることが判ります。

前回紹介した、最新マイコンの特徴を活かすメイン関数の効果を示します。

測定は、RL78/G13 Stickスタータキットの、低消費電力動作デモンストレーション用J3コネクタを使います。このコネクタは、通常動作、HALT、STOP、SNOOZEの各モードでの消費電流を測るものです。このキットに、適当なプログラムを書き込んで、メイン関数内に低消費電力モードのHALTがある場合とない場合で、どの程度差があるかを実測しました。

メイン関数の無限ループ内でHALTの時間割合が多ければ多い程、消費電流を下げることができるので、ここで示した値は、目安で、平均消費電流です。しかし、HALTがメイン無限ループ内にあるだけで、マイコン消費電力が半分以下になることが判ります。

最新マイコンには、20MHzを超える高速動作と消費電力を抑えた2つの動作モード、このモードを効率的に切り替える仕組みを持ちます。この特徴を活かすメイン関数をRL78/G13、G14で示します。

最新マイコンの特徴を活かすメイン関数

ポイントは、メイン関数の無限ループ内で、高速動作後、低消費電力モードへモード切替することです。低消費電力モードからの復帰は、タイマ割込みや外部割込みなどの割込み処理で行います。

 

低消費電力モード中は、電力消費が低下しますので、このモードの時間が長ければ長いほど、マイコントータルの消費電力は下がります。このため、最新マイコンには、高速動作モードと低消費電力モード、効率的なモード切換え機能の3つが備わっています。

RL78/G13やG14は、最大32MHz、世界定番のCortex-M0マイコンは、最大50MHzなど最新マイコンの動作速度は、簡単に入手できる20MHz発振器を大きく超えるものがほとんどです。また、動作電圧範囲も1.8Vから5.5Vまでと広範囲で、マイコン以外のデジタルデバイスとの接続トレランスは良好です。

但し、RL78マイコンは、供給電圧：VDDによりCPUの最大速度が異なるので、図2のコード生成時の動作モード設定には、注意が必要です。図3から、RL78/G13、G14は、2.7(V)≦VDD≦5.5(V)範囲では、最大32MHzの高速メイン・モードで動作しますが、1.6(V)≦VDD≦1.8(V)時は、4MHz動作が最大となります。

どの動作モードに設定してもRL78マイコンは、高速処理で、かつ、高速処理中でも電力消費は低いことが判ります。

 

低消費電力モード

最新マイコンには、通常動作と別に低消費電力モードが必ずあります。機種によりスリープやHALTなど、呼び名が異なりますが、いずれもCPUや一部の内臓周辺機能へのクロック供給を停止し、電流消費を低減させるモードです。

RL78/G13とG14では、図4のHALTに相当する低消費電力モードは、通常動作と組み合わせて使うことが重要です。つまり、一般的なメイン無限ループ内の処理を、図1に示したように、割込み起動の通常処理後は、ループを無駄に回さず、低消費電力へモードを切替えることで、本来の組込みマイコン高速処理が実現できるのです。

高速なモード切換え

RL78/G13とG14には、割込みバンクが4面あることや、高速に関数を呼び出すcalltなどの仕組みがあり、割込み処理のオーバーヘッドを少なくすることができます。一方、Cortex-M0マイコンには、モード切換えを高速にする専用回路：NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller)が実装されています。

最新マイコン機能は上手く使わないと、実務向けプログラミングはできません。マニュアルには、これら機能の説明はあります。しかし、その背景にある使い方については、記述されていません。使い方は、ユーザマターだからです。背景理解度が低い者には、宝の持ち腐れになりかねません。

また、サンプルプログラムや、チュートリアルで紹介される処理は、内容理解に重点をおいた記述になっています。中級者以上ならば、これらをヒントにアレンジし、最新マイコンの宝を駆使したプログラミングができます。

今回はメイン関数のみを示しました。本ブログ読者対象である、初心～中級者向けに、近日中に、実務に使えるRL78/G13、G14向けの実務向けスケルトンテンプレートをフリーウエアで公開する予定です。組込みソフトのフリーウエアはあまり見かけませんが、このテンプレートは、サンプルプログラムなどで掲載された関数を、手順に沿って簡単にテンプレートに組み込むことができるものです。ご期待ください。

新規プロジェクトを作成するには、CubeSuite+のスタート（S）画面から、“新しいプロジェクトを作成”を使うのが一般的です。このツールには、新規プロジェクト作成と、既存プロジェクト流用の2つの選択肢があります。しかし、いずれの方法でも、コード生成の設定値は、引き継がれません。

そこで、既存プロジェクトを流用し、かつ、コード生成の設定値も引き継ぐプロジェクト作成方法を紹介します。

既存プロジェクトを丸ごとコピーし、そのフォルダ名とプロジェクト名：既存プロジェクト名.mtpjを、新プロジェクト名に変更します。変更したプロジェクト名.mtpjをダブルクリックし、CubeSuite+を起動します。これで、既存プロジェクトとコード生成設定値が、両方とも新しいプロジェクトへ引き継がれます。一旦、CubeSuite+を終了します。新プロジェクトフォルダ内にある旧プロジェクト名.PC名.mtudファイルは、削除して構いません。新プロジェクト名.PC名.mtudファイルは、自動生成されています。

プロジェクト作成の3方法	コード生成設定値コピー	既存プロジェクトファイルコピー
新規プロジェクト作成	なし：新規コード生成必要	なし：userdefine.h新規作成必要
既存プロジェクト流用	なし：新規コード生成必要	あり
フォルダ丸ごとコピー	あり：コピー済み	あり

 

但し、第3の方法でも、コード生成を再実行した場合は、割込みバンク設定値（RB1/RB2/RB3）は、全てデフォルトのRB0に戻ります。RB0以外の割込みバンク使用時は、注意が必要です。

E1がセットになったRSKがRL78/G13開発に理想的だが、日本仕様とUS/Euro仕様の価格差が気になる、という内容を以前書きました。開発環境には、RSKとは別に、RL78/G13 Stickスタータキットという低価格品（3000円～5000円程度）があります。今回は、このスタータキットでRSKと同じ機能を実現する費用を概算します。

スタータキットとRSKの機能差を示します。

機能	スタータキット	RSK
CPU	R5F100LEAFB	R5F100LEAFB
CPUピンヘッダ	あり	あり
CPUリセットボタン	なし	あり
E1インタフェース	あり（ボックスヘッダなし）	あり（ボックスヘッダあり）
UARTインタフェース	なし	あり
LCDインタフェース	なし	あり
EZ Emulatorインタフェース	あり（P12/TxD0、P14/RxD0使用）	なし
ユーザSW	なし	3個
LED	ユーザ1個、電源1個	ユーザ4個、電源1個
ポテンショメータ	1個（ANI2）	1個（ANI6）

 

スタータキットは、SWやLEDの個数を減らしていますが、E1インタフェースは実装済みで、しかも、RSKと同一CPUです。CPUリセットボタンは、デバッガー経由でリセットできるので、不要です。また、CPUピンヘッダで全CPUピンが使用できるので、RSK実装のSWやLEDもスタータキットへ追加可能です。LCDインタフェースも、よく使われる4-bit LCDモジュールインタフェースですので、IOピン6本で追加可能です。

スタータキットのP12/TxD0とP14/RxD0を使用するEZ Emulatorインタフェースは、E1インタフェースの代替です。従って、キットでE1使用時は、別用途に使えます。

結局、スタータキットに、E1単体価格15,000円を加えて20,000円弱、LCDやSW、UARTなどを実装する手間と費用が更にかかりますが、RSKより安く機能実現ができそうです。逆に、製造ミスや実装の手間を考えると、RSKはリーズナブル価格だ、とも言えます。

CubeSuite+を起動すると、ワン・ポイント・アドバイスが表示されます。結構、有用な情報ですが、ランダムに表示されるメッセージは、起動時に落ち着いて読むのには、向いていません。また、表示を消すのは、もったいない気がします。そこで、全アドバイスをテキスト一覧にしました。

2012年9月9日現在、アドバイスは、全部で45個あります。内訳は、CubeSuite+関連が26個、デバッグ関連が3個、プログラム解析プラグイン関連が16個です。実体は、C:\Program Files (x86)\Renesas Electronics\CubeSuite+\AdviceContents\CubeSuite+\ja-JPフォルダ内のadvファイルで、HTML記述されています。英語版もありました。原本に興味がある方は、ココを参照してください。

HTMLタグなどを削除し、テキストファイルにまとめたCubeSuite+のワン・ポイント・アドバイス集を作成しました。一度目を通しておくと、起動時にアドバイス表示をしなくても安心です。

2012年8月、Renesas Starter Kit for RL78/G13（RSK RL78/G13と略）が日本発売されました。USやヨーロッパでは、2011年11月には発売中でした。早速購入を検討中ですが、気になる点があるので、まとめます。

キット内容は、RL78/G13マイコンR5F100LEAFB (ROM:64KB、RAM4KB、Flash4KB)実装のボードと、LCDディスプレイ、E1エミュレータから成るハードと、統合開発環境:IDEです。日本仕様：R0K50100LS000BEは、IDEがCubeSuite+無償版、US/Euro仕様：YR0K50100LS000BEは、IDEとしてIAR’s Embedded Workbench機能制限版です。どちらも、E1以外にテクニカルサポートなしは、同一条件。

気になる点は、その価格差です。2012年9月現在、R0K50100LS000BEもYR0K50100LS000BEもチップワンストップから購入可能ですが、R0K50100LS000BEは29000円、YR0K50100LS000BEは20900円です。同一ハード構成で、IDEが違うだけで、8100円もの価格差があります。

因みに、ボード実装マイコンは、CubeSuite+無償版で開発できますので、価格差が生じる理由が判りません。また、RL78/G14のRSKも販売開始されましたが、こちらもUS/Euroではe2StudioというIDEが実装されていて、日本仕様のCubeSuite+とは異なります。

結局、RL78/G13とG14のIDEは、CubeSuite+、IAR’s Workbench、e2Studioの3種類あることが判ります。IDEですので、それぞれに機能差があるとは考えにくく、動作環境（Windows/Mac/Unix）やライセンス等の差のハズです。ということは、価格が安いUS/Euro版のYR0K50100LS000BEを購入し、無償版CuteSuite+をインストしても問題なさそうです。

ROM容量64KB以下のRL78/G13開発ボードとして、RSK RL78/G13は理想的ですが、外見から判断する限り同一ハードですので、US/Euro仕様のYR0K50100LS000BEを購入して別途CubeSuite+無償版をインストするか、初めから日本仕様のR0K50100LS000BEを購入するか検討中です。