エレクトロニクスのツールニュース2018.12.16号で、使用部品の生産終了のため、E1エミュレータ生産中止が予告されました。来年2019年12月31日が、最終オーダー受付日です。E1エミュレータ(出典:秋月電子通商、12,600円で販売中)E1代替エミュレータE1エミュレータの代替は、E2またはE2エミュレータLiteです。ターゲットボードとの接続は、同じく14ピンコネクタですのでそのまま使えます。R8Cは、E1を継続使用、RH850は、E2へ変える必要があります。Hewに使っていたE1エミュレータが、あと1年で生産中止になるとは、私も年を取ったということです。稼働中のR8Cシステムメインテナンスなどに、ソフトウェア書き換え用として14ピンコネクタ以外のUARTなどを準備していれば別ですが、E1エミュレータは必須ですので、注意してください。新たにRL78開発環境の構築を考えている方は、E1エミュレータではなくE2エミュレータLite(秋月電子:7,980円)の購入をお勧めします。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。(出典:ルネサス汎用MCUラインアップカタログ)赤囲みのRL78/G1xが汎用MCU製品を示します。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。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。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。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。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。販売中の汎用MCU向けテンプレートと特定アプリ向けMCUの関係この特定用途名が、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。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。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。MCUへ変わりつつあります。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。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関連部分をピックアップしました。Cortex-M)に全て統一し、基本的なペリフェラル、メモリインタフェースを共通化、S32デバイス間ならソフトウェアの90%を再利用できるそうです。Air)機能もサポート予定です(OTAはコチラの投稿参照)。S32製品は、2018年1Qサンプル出荷、2019年から量産予定です。NXP)この車載MCU開発動向は、本ブログ対象の家庭や個人向けCortex-MコアMCUへも影響を与えると思います。NXPはFreescale買収後、LPCとKinetisの2つのCortex-Mシリーズ製品を提供中です。2製品並立Cortex-Mシリーズへも適用される可能性が高いと思います。その方がNXP、新規ユーザ双方にとって開発リソースを集中し易いからです(現行ユーザには多少インパクトがありますが、Cortex-Mコアは同じなので、SDKなどが変わるかも?!しれません...)。ペリフェラルが共通化されれば、サンプルソフトも同じになるでしょう。ソフトウェア90%再利用は、ライブラリ充実化も見込めます。差分の10%は、Cortex-コア差、セキュリティレベル差、応用範囲などになる可能性があり、期待できそうです。ルネサスのMCU開発動向ルネサスは、2018年夏発売予定のRZファミリで、組込みAIによる推論モデル処理能力を10倍、2019年末までに更に10倍、2021年で10倍にし、推論処理能力を1000倍にするそうです。Processor)」を汎用MCU製品へ取り込んでいくそうです。400MHz採用の家電、カーオーディオなどが対象のMCU。Runesas)能力向上したAI推論により、振動などの画像データを扱えるようになり、さらにはそのフレームレートも高められ、例えば、熟練工のノウハウをエンドポイントで自動化できるようになる。1000倍ともなれば、現在はエンドポイントでは難しいとされる学習も行えるようになるそうです。AI処理能力を適用予定です。studioのAI利用無償プラグインで開発環境を提供しますが、弊社対象のRL78ファミリでどの様に実現されるかは不明です。Runesas)正常進化のNXPと差別化のルネサスNXP、ルネサスともにARMコアMCUの開発動向は似ています。ルネサス幹部が、汎用MCU統括のため、あえて産業分野にフォーカスして語っただけと思います。差分は、NXPがARMアーキテクチャの正常進化とも言えるソフトウェア資産の共通化を全面に推しているのに対し、ルネサスは、差別化DPR技術で推論機能の1000倍化を目指す点です。※正常進化の根拠は、コチラの投稿のCMSIS参照この差別化がガラパゴスになるのか、それとも光る技術になるか、今年夏頃の新製品RZファミリに注目します。ぶんせい)氏のインタビュー記事が掲載されています。この中で、ルネサスが、競合NXPをどのように評価分析しているか、車載半導体のどの市場を攻めていくかを語っています。MCUにも強い影響を与えます。記事の中から、この車載MCU開発動向に関する部分を抜粋します。ルネサスのNXP評価分析ルネサスがIntersilを買収した理由は、アナログ半導体の利益率の良さ。NXPは、もともと車載MCUに強いFreescaleを買収したので、最近のNXP車載MCU新製品は、ルネサスの脅威であり過小評価はできない。QualcommによるNXP買収は、国境を越えた合併なので社風、社員の相性問題あり。ビジネスモデルもNXPとQualcommで異なる。シナジー効果を早期発揮するのは困難で、短期的にはルネサス有利。ルネサスは、Intersilのアナログ回路を手に入れました。この結果、RL78/G11やRL78/L1Aのように、汎用MCUへアナログ回路を実装し、他社差別化の動きを加速すると思います(アナログ強化については、2017年8月3日投稿のRL78ファミリのロードマップも参照)。)GPUからのアプローチ。機敏な計算能力を持つMCUからのアプローチ。ルネサスは、量産車に載る半導体市場を狙う。以上2項目について記事を抜粋しました。ルネサス(+Intersil)が思い描く車載半導体ビジネスが良く判る記事です。車載メモリ車載MCUの高性能化は必須です。1つの車載半導体のトピックは、メモリだと思います。この場合のメモリとは、従来のEEPROMに相当する電源OFFでもMCU必須パラメタなどを保持できる不揮発性メモリを含みます。ルネサスの車載メモリ動向(この場合はフラッシュROMですが)は、2017年12月11日投稿で記載しています。走行距離などは、バッテリーを外しても保持する必要があり、高信頼で不揮発データ蓄積の要求は、EV→自動運転レベルが高度になればなるほど高まります。Cypressは、FRAM(強誘電体メモリ)という新しい技術を車載、IoT両方に提唱しています。SRAMと同様に重ね書き可能で短いアクセス時間、書換え回数も多くデータ保持期間100年(リテンション)という長さが特徴です。FRAMと他メモリの比較(AN706-00053-1v0-J.pdfより)FRAMの詳細は、chip1stopのCypressインタビュー記事で解ります。MCUの要件でもあります。EVや自動運転の技術開発は急速で、しかも車載半導体は、大量生産が期待出来るので、MCUベンダ間の競争は激化しています。車載半導体でデファクトスタンダード技術になると、IoTへもそのまま使われることは、十分あり得ます。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。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。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。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。boardなどでもPCB&BOM掲載が一般的になってきました。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。Solutionは、アプリ開発側にとって貴重な情報源と言えます。ソリューション例ソリューション例(サイトより)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。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。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。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。WithHappy現役STマイクロエレクトロニクスの「メーカエンジニアの立場」から記載された、ユーザ質問の多かった事項を中心にマイコンデータシートの見かたを解説する記事(連載3回目)の最終回を紹介します。(2017年10月29日投稿済み)第3回:フラッシュメモリ特性、ラッチアップ/EMS/EMI/ESD、汎用IO、リセット回路(←今回の投稿)マイコンデータシートの見かた3回分割のマイコン個別機能データシートの見かた、最終回ではSPIとADCの記載データ見かたが当初予定に追加されました。SPIは、接続デバイスがASICやFPGAの場合の注意点、ADCは、アナログ回路なので消費電流が大きくなる点に注意すべきだと記載されています。当然のことですがデータシートは、データ値の羅列です。従って、そのデータ値の意味と解釈の仕方は、例えば記事図9の赤囲みコメントで付記されたようにすべきです。普通は残念ながら赤囲みコメントは、データシートには付いていません。サンプル&ホールドタイプのA-Dコンバーターの電気的特性(記事、図9より)従って、この赤囲みコメントが自然に頭に浮かぶような勉強、半導体の基礎知識がマイコンを使うには必要で、その知識を背景にデータ値を読むことを記事は求めています。連載3回範囲のデータシート見かたまとめフラッシュメモリは、高温使用時、データ保持年数が短くなる。データシート記載値は、MCU内部書込み/消去時間であり、書込み開始~終了までの作業時間ではない。書き換えビットが増えると消費電流も増える。EMS/EMI/ESDは、MCUを実装した基板や使用環境に依存。データシート記載値は、MCU「単体の能力」。汎用IOは、電源電圧を下げると端子駆動能力も下がり、立上り/立下り時間が長くなる。STM32MCUは、駆動能力をレジスタで設定できるので遅くなることを抑えることができる。MCUリセット回路設計時は、フィルタリング信号幅のグレーゾーンを避けることが必須。SPIは、接続デバイスがASICやFPGAの場合、十分なタイミングマージンが必要。ADCは、アナログ回路のバイアス電流のため消費電流が大きくなる。電流変動で変換誤差が増える。全て学んだ後の開発着手では遅い!開発者に求められるのは、「開発したもの」です。多くの場合、短い期限付きです。問題は、この期限内で、なにがしかの結果、成果を出さなければ、開発者としてはNGなことです。成果を出すには勉強、知識も必要です。初心者は、この勉強、知識の入力時間と、成果の出力時間の配分が上手くありません。ベテランになると知識も増えますが、入出力の時間配分が上手く、結局何らかの成果も生みます。開発者は、全行程の自己マネジメント(時間配分)にも注意を払う必要があります。例を挙げると、夏休みの自由課題を何にし、休み中にどのように仕上げるか、です。提出物が無ければ、課題に取り組んでいないのと(殆ど)同じです。残業時間制約も厳しく、開発者にとっての作業環境は厳しくなる一方です。弊社マイコンテンプレートとMCUベンダ評価ボードとの組合せは、開発者が求められる出力を早期に生み出すツールになると思います。WithHappy現役STマイクロエレクトロニクスの「メーカエンジニアの立場」から記載された、ユーザ質問の多かった事項を中心にマイコンデータシートの見かたを解説する記事(連載2回目)を紹介します。留意点が記述されています。何でしょうか?私は、データシート数値は、理想的動作環境のマイコン単体の最高数値、これが裏の条件と理解しています。車の性能を燃費で比較する方は、普通の運転では絶対に達成できないカタログ燃費で車を評価します。データシート数値は、このカタログ燃費相当だと思います。カタログ燃費(出典:日本自動車工業会)実際は、この最高数値にマージンを入れて考える必要があります。どの程度のマージンを入れるかが問題で、安全側評価ならデューティ50%、つまり性能半分位が良いと思います。これもマイコン単体の話で、マイコン:MCUと電源、発信器や必須周辺回路を含めた制御系で考えると、どの程度マージンを入れるかは複雑怪奇になります。そこで、ベンダ開発の評価ボードを手本とする考え、つまり、10月1日投稿で示した評価ボードをハードウエアテンプレートとして用いる考え方を、私は提案しています。10月15日記事のように、評価ボードでもWi-Fi起動時電流に電源部品の余裕が(短時間ですが)少ないものもありますが、大方のベンダ評価ボードは、実用に耐えられる厳選部品が実装済みです。そこで、プロトタイピング時には、この評価ボードで制御系を作り、実装部品のマージンが十分かを評価するのです。マージンが足りない場合には、同じ評価ボードへ、より高性能な部品を載せ替えるなどの対策が簡単にできます。制御される側もこのようなモジュールで開発しておけば、モジュール単位の設計、変更が可能です。ソフトウエアも同様です。評価ボードを使えば、少なくとも最低限のソフト動作環境は整いますので、プロトタイピングのソフトをなるべく早く開発し、動作マージンを確認しておきましょう。完成・出荷時には、ソフトへ様々な機能が後追加されるので、プロトタイピング時はハード同様デューティ50%、つまりROM/RAMの残りに50%位は残しておくと安心です。ソフトウエアのプロトタイピング開発には、弊社マイコンテンプレートが最適です。連載第2回範囲のデータシートの見かたまとめ水晶振動子のMCUクロック供給は、発振波形が正弦波に近いため貫通電流が増え消費電流大となる。未使用GPIO端子は、外来ノイズ対策に10k~100kプルアップorダウンし、電位固定が望ましい。クロックサイクル規定の場合はそのまま使え、μs規定の場合は参考値。外付け水晶振動子の利用時は、ベンダ推薦部品を使う。内蔵発振回路の利用時に、MCU温度変化やリフローによる機械的応力による周波数変動が無視できない場合は、周波数トリミングソフトを組込む。PLL動作最低/最高周波数の設定ミスは多いが、マージンがありそのまま動作するので注意。WithHappy現役STマイクロエレクトロニクスの「メーカエンジニアの立場」から記載された、ユーザ質問の多かった事項を中心にSTM32マイコンデータシートの見かたを解説する記事(連載1回目)を紹介します。予定されている第2回、第3回の解説内容が下記です。今回の第1回を読むと、データシートの読み誤り易いポイントが説明されており、興味深いです。ハードウエアに興味がある、または、ハードも自分で設計するソフトウエア開発者は、読むことをお勧めします。マイコンハード開発を数回経験すると、おおよその感触とデータシートの見る箇所が解ってきます。私も新人の頃は、網羅されたデータシートの、”どこの何を見れば良いかが判らず”困惑したものでした。ハードウエアテンプレートは評価ボードがお勧め私は、使用するマイコンの評価ボードを、ハードウエアのテンプレートとして使います。files)や使用部品リスト(=BOM)もサイトに公開されています。これらのデータは、「短納期を要求される開発者の立場」なら、網羅的記載のデータシートよりも、効率よく回路設計をする手助けとなります。データシートを見ることは、間違いなく重要です。具体的にハードウエア設計をする時は、評価ボードのような既に設計済みの「ブツ」を参考にしながら、なぜこの部分はこうなっているのか?などの疑問を持ってデータシートを見る方が、効率が良く、しかも、分厚いデータシートのポイントを理解するのにも役立ちます。アナログとデジタル電源の1点接地や、パスコン実装位置などは、文字で注意書きをいくらされても解り難くいものです。この点、実物は、文字に勝ります。ソフトウエアテンプレートはマイコンテンプレートがお勧めソフトウエア開発は、マイコンテンプレートの宣伝をするな!と思われた、勘のいい読者の方は、コチラのサイトを参照してください。サンプルソフトは、”メーカ立場”での提供ブツですが、”開発者の立場”からの実物として、STM32ファミリ、サイプレスPSoC、NXPのLPC8xx/LPC111x/Kinetis、ルネサスRL78/G1xの各種マイコンテンプレートを、ソフトウエア開発者様向けに提供中です。連載第1回範囲のデータシートの見かたまとめ第1回記事の範囲で、マイコンハード開発ノウハウをまとめると、以下になります。マイコン外部接続ハード駆動能力は、I2C、USART、数点のLED直接駆動可能端子を除いては極小で基本的には直接駆動はしない。Baseboard)や、各種Arduinoシールドを参考にする。マイコン電源は、評価ボードのパターン、実装部品も含めてまねる。開発製品版の未使用(空き)端子処理は悩ましいが、ソフトはデフォルト、ハードはソルダーブリッジ経由で接地。私は、今後の連載を読んで、未使用(空き)端子処理の見識などを深めたいと思っています。MCUの開発ロードマップを抜粋しました。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RL78ロードマップ(カタログP2より)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)。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。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。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。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。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。別MCUの状況を知ることも大切です。RL78は優れたMCUです。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。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。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)。