IoT新汎用RL78/G23調査

2021年5月7日2021年11月6日 WithHappy

ルネサスエレクトロニクスが、2021年4月13日、新世代の汎用MCU RL78/G23を発表しました。RL78/G23は、弊社RL78/G1xテンプレートデバイスRL78/G13やRL78/G14の製造プロセスを改良し、IoT向き機能を強化した汎用MCUです。

新しいRL78/G23と従来RL78/G13を比較し、ルネサスIoT Edge MCU機能強化点と評価ボードを調べました。

新汎用RL78/G2xシリーズ位置づけ

ルネサスRL78ファミリパンフレット2021.04のp1記載RL78ロードマップから汎用MCUファミリを抜粋し、加筆したのが上図です。RL78/G23は、RL78/G13とG14性能の大部分をカバーした新しい汎用MCUであることが判ります（縦軸：性能、横軸：年代、橙色囲み：テンプレート対象RL78/G1xシリーズ）。

新汎用RL78/G23は、従来汎用RL78/G1xシリーズへIoTエッジ向き機能（製造プロセス、Snoozeモード・シーケンサ、高速オンチップオシレータ高速起動、中速オンチップオシレータ搭載など）を追加し、RL78/G1xシリーズと互換性があります。

RL78/G23のIoT Edge MCU機能強化点

RL78/G23は、RL78/G1x比、主に下記機能が強化されています。

Snoozeモード・シーケンサ搭載
RL78/G13比、30%低消費電力化
IoTエッジMCUセキュリティ強化

Snoozeモード・シーケンサ

Snoozeモード・シーケンサ（SMS）は、Snooze中のMCUを起動することなく、演算、分岐、周辺回路制御の順次処理が可能なMCU内蔵ハードウェアです。SMSはMCUよりも動作電流が少ないため、低電力動作になります。

従来のRL78/G13も、低電力動作用Snoozeモード（上図）を持っていました。Snoozeモード・シーケンサ（下図）は、周辺回路制御（Analog/Port settings）や、データ・トランスファー・コントローラ（DTC）の直接起動（USRT transmission）など、従来MCUの代わりに、予め設定した最大32個のシーケンシャル処理実行が可能です。

このSMSを活用すると、点線部分のMCU動作が不要となり、従来のRL78/G13よりも更に低電力処理が可能です。

30％低消費電力化

RL78/G13比、30％少ない低消費電力動作のRL78/G23（出展：ルネサスサイト）

前述のSMSや新製造プロセスなどにより、RL78/G13（64KB）比、30%の低消費電力化を達成しています。ROM容量が128KBと2倍での比較になる理由は、次章セキュリティ強化で説明します。

なお、RL78/G23最高動作周波数は32MHzで、従来RL78/G13と同じです。

IoTセキュリティ強化

RL78/G23新追加のSecure update and secure boot（出展：ルネサスRL78ファミリ）

IoTエッジMCUセキュリティ強化のため、RL78/G23には、RL78/G1xには無かったセキュア・ブートとセキュア・アップデート機能が実装されています。セキュア・アップデートには、実行中ROM領域に加え、書換え用ROM保存領域も必要になるため、従来比2倍のROM容量が必要です。

2倍詳細は、関連投稿：STM32G0/G4のRoot of Trust (1)～(3)、または、セキュア・ファームウェア更新：タグなどを参照してください。

RL78/G23 Fast Prototyping Board

従来のルネサス評価ボード（QB-R5F100LE-TBなど）は、開発時、別途E1/E2エミュレータが必須でした。新しいRL78/G23(32MHz、64ピン、ROM/128KB、RAM/16KB) Fast Prototyping Board（2590円）は、USB－シリアル変換器が搭載され、USB経由でデバッグとプログラミングが可能です。

従って、micro USBケーブルでPCと接続しさえすれば、エミュレータ無しでもプロトタイプ開発に着手できます。また、Arduinoコネクタも実装済みで、各種Arduinoシールドをスタック装着できる評価ボード形状になりました。

まとめ

RL78/G23は、RL78/G13互換性を重視し、IoTエッジ向き低電力性とセキュリティを強化した新世代の16ビット汎用MCUです。

エミュレータ不要でArduinoコネクタ実装済みRL78/G23評価ボード(32MHz、ROM/128KB、RAM/16KB)は、制御系載せ替えモジュール化が可能となり、競合他社MCUとの比較も容易です。

載せ替え制御系モジュールの詳細は、コチラの関連投稿3章：半導体不足時のMCU開発対策案を参照してください。

あとがき

久しぶりのRL78マイコンカテゴリ投稿でした。32ビットARM Cortex-M0+コア対抗のため、低消費電力化と評価ボード改善を図ったのが、RL78/G2xシリーズ第一弾：RL78/G23です。

その特徴を活かすには、新追加Snoozeモード・シーケンサ活用、つまり、ルネサスSxコア動作の休止に磨きをかけたソフトウェア開発（従来ソフトの一部SMSハード化）が必須です。

これは、Cortex-Mxコア低消費電力アプローチ：より高周波数の動作＋コア休止時間幅拡大とは、方向性が異なると感じました。ルネサスは、RL78/G1x顧客サーベイの結果、製造プロセス進化アドバンテージを、高周波数動作よりも、SMS追加や2倍メモリ増量へ配分したのでしょう。

このSMSを、ルネサス供給中のCortex-MxコアMCUへも搭載すると、差別化できるかもしれません。

RL78ファミリから解る汎用MCUの変遷

2018年8月7日 WithHappy

汎用MCUの定義が変わりつつあります。ルネサスエレクトロニクス（以下、ルネサス）のRL78ファミリから、最近の汎用MCUの変わりつつある現状を考察します。

RL78ファミリの汎用MCUロードマップ

2018年6月版の最新RL78ファミリMCUカタログから抜粋したRL78ファミリのロードマップです。

赤囲みのRL78/G1xが汎用MCU製品を示します。2014年以後は、For小型システムやForモータシステムなど、一見するとASSP：application-specific standard product、特定用途向けMCUのような製品が汎用MCUの中にあります。

これは、RL78/G1Fのコンセプトを見るとその理由が理解できます（出典：ローエンドマイコンで実現できる高機能なブラシレスDCモータ制御）

RL78_G1Fのコンセプト（出典：ローエンドマイコンで実現できる高機能なブラシレスDCモータ制御）

つまり、汎用MCU RL78/G14を、モータシステム向きに周辺機能拡張や使い勝手を向上させたのがRL78/G1Fなのです。あくまで汎用MCUがベースで、それを特定用途、この場合はモータ制御向けに調整したのです。

このメリットは、開発者、ルネサス双方にあります。開発者にとっては、使い慣れた汎用MCUの延長上に特定用途向けMCUがあるので馴染みやすく開発障壁が低くなること、ルネサスにとっては、新規ASSPを開発するよりも低コスト、低リスクなことです。

RL78ファミリの汎用MCUとは、変わる定義

RL78ファミリのMCUには、S1/S2/S3という3種類のコアがあります。数字が大きくなると高性能になります。

関連投稿：RL78 S1/S2/S3コアの分類

ルネサスの汎用MCUとは、これらS1/S2/S3コアを使ったMCU製品を指します。また、RL78/G1FのようにS3コアMCUのRL78/G14をベースとし、特定用途向け機能を付加したものも汎用MCUです。

※弊社は、S1/S2/S3コアの各汎用MCUに対してRL78/G1xテンプレートを販売中です。

この特定用途名が、ルネサスが考えるIoT時代にふさわしい汎用MCUと言えます。「汎用」という従来の広く漠然とした用途よりも、より「具体的な用途・応用に適す汎用MCU製品」としてRL78/G1FやRL78/G11があるのです。

特定用途向け汎用MCU開発にもRL78/G1xテンプレートが役立つ

このIoT時代の特定用途向けMCU開発でも、弊社RL78/G1xテンプレートが使えます。ベースが「汎用中の汎用」RL78/G10（S1コア）、RL78/G13（S2コア）、RL78/G14（S3コア）だからです。

例えば、RL78/G1Fのアプリケーションノートやサンプルコードは、具体的でほとんどそのまま開発製品へ適用できます。しかし、用途が限定されているだけに、逆に簡単な機能追加が難しい場合もあります。そんな時に、テンプレートが提供するサンプルコードを活かしつつ処理を追加できる機能を使うと便利です。

ここでは、ルネサス汎用MCUについて考察しましたが、NXPセミコンダクターズやSTマイクロエレクトロニクス、Cypressセミコンダクターなどの他社MCUベンダも同様です。汎用MCUの定義は、より具体的な用途・応用名が付いたIoT MCUへ変わりつつあります。しかし、基本の汎用MCUを習得していれば、より応用し発展できます。基本が重要だということです。

IoTでは、MCU開発はより複雑で高度になります。また、製品完成度の要求もさらに高まります。基本要素や技術を、（たとえブラックボックス的だとしても）積み上げられる、基礎・基本を習得した開発者のみが生き残ると思います。開発者個人で基礎を習得するために、是非弊社マイコンテンプレートをご活用ください。

RL78 Quick Solution

2017年12月21日2017年12月21日 WithHappy

RL78 Quick Solutionは、RL78マイコンのアプリケーション「実例」です。従来ベンダ提供サンプルソフトの枠を超え、アプリ動作ハード基板：PCB、部品BOM、ユーザーズマニュアル（残念ながら英文ですが…）も「ルネサスが提供」します。

アプリケーション実例の貴重性

PCB Soulution (Source: R01AN3909EC0100 Rev.1.00)

顧客に製品を納める方法は色々ありますが、PCBも含めて納めることは稀です。製品を求める顧客にとってPCB（ガーバーファイル）の必要性は低く、逆に開発側にとってPCBはノウハウの塊だからです。

例えば、Figure 3.3/3.4で太い配線を部分的に使っています。これは電流容量を稼ぐためです。回路設計者が、回路図にコメントを付記しても、PCB化時に実際にどの太さを用いるかは、アートワーク担当者が決めます。また、どのように配線するかでノイズ耐力や部品実装のし易さも変わります。PCBはこれら検討結果が反映されており、開発側の実力を示しています。

ベンダのMCU評価ボードは、STM32 Nucleo boardなどでもPCB＆BOM掲載が一般的になってきました。しかし、アプリケーションレベルでのPCB掲載は、珍しいと思います。つまり、このRL78 Quick Solutionは、アプリ開発側にとって貴重な情報源と言えます。

ソリューション例

2017年12月現在のソリューション例が、上記です。例示したセーフティライトカーテン以外に10種掲載中です。ガーバーファイルやBOMがありますので、ハード製作は出来ます。勿論、動作ソフトもサンプルソフトではなく、アプリケーションソフト（！）が添付されています。

＊　　＊　　＊

個人的意見を言わせてもらえれば、コストレベルでは、さらに改良の余地が残されたソリューションが多いと思います。ルネサスRL78マイコンを存分（！）に複数使っている箇所があるからです。しかし、高性能マイコン1個で開発するより、複数MCUの方がソフト開発は楽でしょう。機能追加も容易です。

従って、MCUコストとソフト開発リスクのどちらに重点を置くかで、意見が分かれるでしょう。

ルネサスがこのアプリケーション例を公開した背景は、より多数のルネサスRL78マイコンを、より簡単開発で購入してもらうためだと思います。それでも、開発側にとって貴重な情報であることに変わりありません。

ソリューションは、定期的に追加されます。ソルーション例に近いアプリケーション開発を検討されている方は、是非参考にしてください。

RL78ファミリのロードマップ

2017年8月3日 WithHappy

最新RL78 MCUファミリのカタログから、ルネサスRL78 MCUの開発ロードマップを抜粋しました。今後のRL78 MCUの方向性として、アナログ、センサ対応力強化が見えてきます。

RL78ロードマップと周辺回路の強化ポイント

ページ２ロードマップの赤字コメントは、ルネサスがその製品特徴を一言で表したキーワードです。緑色新製品MCUの赤字記載で目立つのは、アナログ強化とセンサです（ここでは、前提条件として無償版開発環境CS+で開発できるMCUでフィルタリングするので、ROM64KB以上の製品は除外します）。

さらに、このアナログ強化とセンサの詳細内容をカタログ記載の各MCUから読むと、S1/S2/S3コアへ、周辺回路PGA：Programmable Gain Amplifierとコンパレータ、ADC/DACを強化した製品であることが判ります。汎用製品でも、よりIoT向けのMCUへ変化しつつあることが、同ページのRL78応用分野からも解ります。

ARM Cortex-M系に勝るRL78の高品質サンプルソフト

ARM Cortex-Ｍ系が全盛な低価格MCUの市場で、唯一独自16ビットS1/S2/S3コアでライバルと争っているRL78。この市場で生き残るには、価格や開発環境の良さに加えて、実際の開発がラク、手軽になることです。

前回、RL78開発者の方々へ少し悲観的な記事を書きましたが、RL78 MCUは、使えるサンプルソフトが豊富で解説が親切、理解しやすいことも特徴です。サンプルソフトの良さ悪さは、アプリケーションの早期開発（＝プロトタイピング）には重要な要素です。プロトタイピングには、ルネサスの高品質サンプルソフトと、弊社RL78/G1xテンプレートを活用してください。

開発環境CS+のサンプルソフトは、付属のスマートブラウザーを使うと、検索が簡単です。

残念ながら、サンプルソフトの質は、評価しにくい項目なので、MCU選定時の項目からは除外されがちです。本ブログでは、RL78サンプルソフトの質が優れた特徴をもっとアピールしていきたいと考えています。

＊　　＊　　＊

PS：LPC81x/82x共通化を目指したLPC8xxテンプレートV3の開発は、7Eを予定していましたが、LPCOpenライブラリv3.01付属サンプルソフトに複数の不具合があるため、一時停止としました。これら不具合解消後、再開します。

Runesas RL78開発者に読んでほしい記事

2017年7月26日 WithHappy

Runesas RL78開発者の方々へ読んでほしい記事、「ARMコアの普及：前後編」を紹介します。

記事概要

ARMコア普及の背景、理由、MCUベンダーメリット、開発者メリットなどが解り易く記載されています。

Runesas RL78開発者の方々は、日々忙しい開発スケジュールに追われ、課題解決のために情報収集などを行っていると思います。RL78情報は、日本語資料やかふぇルネによるコニュニティーサポートも充実しているので、日本人開発者にとってRL78は便利です。

但し、別MCUの状況を知ることも大切です。RL78は優れたMCUです。しかし、良いMCUや技術が生き残るかは、全く別問題です。開発者は、現状に拘らず、バックアップ技術も習得しておくことが大切です。

このバックアップ技術の候補を考えるうえで、上記記事は示唆に富んだ方向性を示してくれると思います。

CS+ V6更新後のウイルス対策ソフトAvastとの相性問題

先日RunesasのCS+がV6に更新されました。弊社マイコンテンプレート動作を、この最新CS+で確認しました。

但し、動作確認終了後、約1時間した後に、ウイルス対策ソフトAvast 17.5.2303から下記ワーニングが発生しました。CS+は、既に動作終了しています。

動作終了したCS+が原因だと気が付かずに、うっかり動作を阻止すると、CS+の今後の動作に支障が発生する可能性もありますので、私は、除外リストへCS+の当該処理を加えました（以前も同様のワーニング発生で同じ対処でトラブル回避しました）。

同じようなワーニングが発生した場合には、参考にしてください。

RL78消費電流シミュレータ解説ガイド

2017年1月19日2017年1月19日 WithHappy

2016年9月の記事で、ルネサスRL78消費電流シミュレータのキャンペーンを紹介しました。2016年12月にこのシミュレータの解説ガイトがリリースされましたので、紹介します。

2種類の消費電流シミュレータ

解説ガイトから抜粋の2種類の消費電流シミュレータ比較結果を示します（本家サイト全検索も綺麗な表が見つかりませんので、低解像度はご勘弁を）。

Current Simulator Comparison — 消費電流シミュレータの比較（記事より）

比較表上側：消費電源計算ツールが9月で紹介したWebシミュレータです。弊社9月記事で懸念したシミュレータの精度は、あくまで参考値だそうです。低消費電力が売りのRL78/G10、G13、G14、G1Dで対応品種が多く、Webで手軽に使えるツールなので、どの程度の参考になるかをもう少し具体的に、技術的に示してほしいです。

もう1つの実測値の±10％程度の精度がでるシミュレータ：比較表下側は、RL78/G10とG13に対応中で、e2 studioのプラグインで機能提供するものです。将来的には、こちらもクラウド対応にする計画があるとガイドに記載されています。シミュレータで10％誤差なら、結果に十分説得力があります。

CS+で使える消費電流シミュレータは？

気になるのは、この2番目のツールが、RL78/G1x開発では圧倒的に使い易いIDE CS+を差し置いて、e2 studioでのみ提供中である点です。ルネサスはe2 studioへIDEを一元化したいのでしょうか？　それとも、CS+よりもe2 studioユーザが多い（あくまで推測ですが、その）結果が反映されたのでしょうか？　CS+ユーザの私には非常に気になりました。

RL78/G1xテンプレートのCコンパイラパッケージリビジョンアップ対応状況

2016年7月22日2016年7月23日 WithHappy

2016年7月16日号RUNESAS TOOL NEWSで、RL78ファミリ用CコンパイラパッケージV1.03.00のリビジョンアップが通知されました。7月21日からCS+アップデートの確認、または、アップデート・マネジャーで更新可能です。

弊社RL78/G1xテンプレートは、2015年7月4日にRL78-S1/S2/S3コア全てに対応のVer5を発売して以降、変更を加えていません。そこで、RL78/G1xテンプレートVer5の上記CコンパイラV1.03.00対応状況を報告します。

CS+出力パネル

アップデート・マネジャーでCコンパイラアップデートを実行後、最初にCS+を起動すると、警告（W0202005）ダイアログが表示されますのでOKをクリックします。この警告は、更新など何らかの変更がCS+に加わった時に注意喚起を促すダイアログで、出力パネルに下記のような詳細内容が表示されます。

青字が変更箇所です。黒字は、お使いの環境設定により異なりますので、無視してください。

さて、今回のCコンパイラリビジョンアップで、RL78/G1xテンプレートVer5を再コンパイルします。方法は、ビルド（B）＞クリーン・プロジェクト（C）を実行後、リビルド・プロジェクト（R）を実行します。出力パネルに下記結果が表示されます。

私のCS+は、評価版インストール後かなり経過していますので評価期間切れの警告が表示されますが、無視してください。

０エラーですので、今回のCコンパイラパッケージリビジョンアップに対して、RL78/G1xテンプレート付属の下記6プロジェクトに対して問題なく動作します。動作確認評価ボードは、コチラに一覧写真があります。

RL78/G1xテンプレートVer5のプロジェクトとRL78コア、評価ボード
CS+プロジェクト名	RL78対応コア	動作確認評価ボード
BB-RL78G13-64（プロジェクト）	RL78-S2コア	BlueBoard-RL78G13-64
RL78G13-PB（サブプロジェクト）	RL78-S2コア	G13スタータキット：RL78G13-Stick
RL78G14-PB（サブプロジェクト）	RL78-S3コア	G14スタータキット：RL78G14-Stick
QB-R5F100LE-TB（サブプロジェクト）	RL78-S2コア	QB-R5F100LE-TB
QB-R5F104LE-TB（サブプロジェクト）	RL78-S3コア	QB-R5F104LE-TB
QB-R5F10Y16-TB（サブプロジェクト）	RL78-S1コア	QB-R5F10Y16-TB

プロジェクト内容やマイコンテンプレート概要等は、マイコンテンプレートサイトからPDFダウンロードができますので参照ください。

CS+ V4、e2 studio V5へ更新

2016年4月21日2016年4月26日 WithHappy

ルネサスツールニュース2016年4月16日号でIDEのCS+がV4、e2 studioがV5の更新が発表されました。
更新は、通常手順で問題ありません。しかしCS+は、セキュリティソフトAvastとの相性問題か、脅威検出が発生しました。

更新方法

CS+は、アップデートマネジャの起動で更新されます。但し、ラピッドスタート有効時は、一旦CS+を終了しアップデートマネジャ単独での処理が必要です。

e2 studio V5（Eclipse 4.5：Marsベース）は、V5のインストーラをダウンロードし、新規インストールが必要です。前版からは、V5へ更新できません。

これはEclipseベースのIDEでは周知のことで他社、例えば旧FreescaleのKinetis Design Studioも同様でした。

更新結果

CS+は、Windows 8サポートが終了し、Windows 10または8.1利用が必須となりました。
また、CS+起動時にMy Runesasへのログインダイアログが表示されるようになりました。ログインすると、同意確認ダイアログが表示されます。Windows 10の情報収集と同じような機能だと思います。

MyRunesas Login and Confirmation — MyRunesasログインと同意確認

気持ちが悪い人は、CS+起動後にヘルプ＞プライバシー設定（Y）…で同意の変更が可能です。

e2 studioは、V5インストーラ起動後、アップグレードか別フォルダへのインストかを選択し実行します。追加ソフトウエアで、CC-RLコンパイラやKPIT GNU RL78コンパイラが選択インスト可能です。

更新完了で下図となります。

AvastとCS+の相性

旧CS+では生じなかったセキュリティソフトAvastから脅威検出が発生しました。この現象は、過去のCS+更新時にも生じた経験があります。

今回は、「スキャンから除外するリストに追加」で対処しました。Avast以外のセキュリティソフトでも発生する可能性がありますので、参考にしてください。

e2 studio所感

e2 studioをCS+の代わりにRL78/G1xマイコン開発で使う必要性は、「今のところ無い」と思います。

「なれ」の問題もありますが、コード生成ツールや、デバッガの基本的な使い方などは、CS+と同じであることが理由です。敢えて差分を示すと、今回のツール更新方法やCコンパイラが選択できること、デバッガ接続方法などです。
また、他社と比べベースとなったEclipse IDE更新が数か月遅れなのも気になります。

最近のルネサスサンプルコードは、CS+とe2 studioの両プロジェクトが一緒に提供されます。狙いはe2 studioの普及だと思います。

汎用のIDEであるEclipseになれるという目的でe2 studioを使うのは良いかもしれませんが、ルネサスMCU専用のIDEであるCS+よりも使いやすいとは言えません。

いずれにせよ、e2 studioは、要観察を続ける予定です。

CS+のCS78K0Rコンパイラ消える？

2016年4月6日2016年4月7日 WithHappy

ルネサスツールニュース2016年4月1日号で、CcnvCA78K0Rが発表されました。

これは、RL78の統合開発環境CS+のCA78K0RコンパイラCソースを、CC-RLコンパイラCソースへ変換するツールです。58ページからなるユーザーズマニュアルも公開中です。

コンパイラ一本化への布石

統合開発環境：IDEのコンパイラが2本あるのは、使う側、提供する側双方にとってメリットはありません。

まして、CC-RLが性能では優れているので、CA78K0Rを使い続けるのは既に顧客へ提供済みのCソースを使うからでしょう。

本ツールは、そんなCソースをCC-RL Cソースへ変換します。CA78K0Rコンパイラは、半導体デバイスでは良くあるディスコン（discontinue）にして、CC-RLコンパイラへ一本化するための布石だと思います。

IDE

ルネサスは、統合開発環境IDEも独自開発のCS+と、ワールドワイドで一般的なEclipseベースのe2 studio、さらにRenesas Synergy™ 開発環境（ISDE）やHewなども提供中です。

要は、デバイス開発に使いやすいIDEが良いのですが、誰とどのように開発するか等の条件によりルネサスは、様々な解を提供しているのです。Synergyは別物としても、何種類も提供するのは大変でしょう。他ベンダがEclipseベースで一本化されているのとは、対照的です。

ベースとなるのがEclipseでも、各社IDEのAPI関数を生成するツールは全く異なります。ルネサスのAPI生成ツールが慣れもあって使いやすいので、この特徴を活かした発展を望んでいます。

マイコンIDEを早く効果的に習得するコツは、コチラのページにまとめています。

CA78K0Rコンパイラ V1.71回避不能バグ

2016年2月8日 WithHappy

2月1日発行のルネサスツールニュースで、RL78/G1xの「CA78K0Rコンパイラ V1.71の回避不能なバグ」が報告されています。

RL78/G1xテンプレートVer5のCA78K0Rコンパイラ版でも、報告記載の「volatile」や「前置インクリメント」を使っていますが、こられバグに該当しませんので安心してください。
但し、テンプレートを使ってアプリを開発された方は、ニュース内容に目を通し確認することをお勧めします。

ニュース最後に、「次期バージョンで改修する予定」と記載されていますので、ディスコンを懸念したCA78K0Rも改版されるかもしれません。しかし個人的には、CC-RLコンパイラへの乗換えをお勧めします。