RL78/I1A　RL78/I1AによるLED制御　アプリケーション・ノート

R01AN1087JJ0201 Rev. 2.01

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RL78/I1A

RL78/I1A

による LED 制御

目的

本アプリケーション・ノートは、RL78/I1A マイクロコントローラの機能を使用して LED 照明システムを制御す る方法について説明します。

対象読者

本書は、LED照明システムおよび電源システムを設計し、開発するシステム・エンジニアを対象にしています。 対象製品は以下のとおりです。 • 20ピン：R5F1076C • 30ピン：R5F107AE、R5F107AC • 38ピン：R5F107DE

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目 次

1.

はじめに ... 3

2.

RL78/I1A を使用した LED 制御の概要 ... 4

2.1

LED システム制御に関する RL78/I1A の特徴...4

2.2

システム・ブロック図 ...5

2.3

RL78/I1A の端子機能...6

3.

LED 制御ソフトウェア... 7

3.1

ファイル構成...7

3.2

内蔵周辺機能の初期化 ...8

3.3

定電流および調光制御 ...10

3.4

PI 制御によるフィードバック方法 ...13

3.5

PI 制御式の係数の計算 ...16

3.6

ソフトウェア・フロー・チャート ...19

4.

RL78/I1A DC/DC LED 制御評価ボードの起動方法... 23

付録 A

写真... 25

付録 B

回路図 ... 26

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1. はじめに

本アプリケーション・ノートは、RL78/I1A マイクロコントローラを使用した高輝度 LED を制御するサン プル・プログラムについて説明しています。本サンプル・プログラムは定電流制御による3 チャネルの LED の独立制御、可変抵抗器を使用した個別調光制御をおこなっています。また定電流制御のフィードバック処 理は、PI（比例積分）制御に基づいているものです。

本プログラムは、RL78/I1A DC/DC LED 制御評価ボード（EZ-0012）を使用して評価することができます。 RL78/I1A DC/DC LED 制御ボードの端子構成は回路図にて確認ください。

2. RL78/I1A

を使用した LED 制御の概要

2.1 LED

システム制御に関する RL78/I1A の特徴

RL78/I1Aマイクロコントローラには、LED照明システムを効率的に制御するための以下のような様々な機 能が組み込まれています。 - RL78/I1Aマイクロコントローラでは、16ビット・タイマKB0、KB1、KB2と16ビット・タイマKC0の タイマ出力機能を使用して、最大6チャネルのLED定電流制御とPWM調光制御をすることができます。 そのため、LED定電流制御専用の外部ICが不要になり、設計コストを削減することができます。 16ビット・タイマKBnは強力な機能を有し、その中にはサンプル・プログラムで使用するディザリン グ機能があります。この機能を使用すると、平均PWM分解能を0.98 nsに上げることができます。 - また、RL78/I1Aでは、臨界導通モード（CRM）において、16ビット・タイマKBnと連動するコンパレー タおよび外部割り込みによるタイマ・リスタート機能を使用して力率改善（PFC）制御が可能です。 PFC制御のための専用ICも不要になるので、設計コストがさらに削減されます。 - RL78/I1Aには、LEDまたはPFC制御回路内で過電流または過電圧が検出された場合にCPUを介在しな いでPWM出力を停止することができる保護機能も内蔵されています。この機能は、16ビット・タイマ KBnと連動するコンパレータおよび外部割り込みをトリガとした強制的出力停止機能を使用すること によって実現します。 さらに、緊急停止後の動作再開はソフトウェアで制御できるため、システム要件に応じてフレキシブ ルな保護機能が実現されます。 - Rl78/I1Aマイクロコントローラは、DALI通信スレーブ機能をサポートするシリアル・アレイ・ユニッ ト（UART4/DALI）を搭載し、DALI通信規格に準拠したマンチェスタコードの送受信（送信：11、19 または27ビット、受信：19、20または27ビット）をすることができます。これにより、データ送信お よび受信時のCPU負荷が軽減されています。 - RL78/I1Aは、UART0シリアルインタフェースを使用したDMX512通信もサポートしています。ここで、 タイマ・アレイ・ユニットのチャネル7の入力信号パルス幅測定機能を使用して、RxD0端子のブレー ク時間の立ち下りエッジを検出しその幅（88 μs以上のロー・レベル）を測定することができます。ま た、16ビットタイマ・アレイ・ユニットのインターバル・タイマ機能を使用して、Mark After Break 信号の幅（8 μs∼1 sのハイ・レベル）を計算し信号を受け付けることができます。Mark Time Between Slotsを計測することもできます。 - 赤外線（IR）リモート・コントロール信号受信に16ビット・タイマ・アレイ・ユニットのパルス間隔 測定機能を使用することができます。これにより、データ受信時のCPU負荷を軽減することができま す。 注 16ビット・タイマKC0ゲート制御機能を使用したPWM調光は、本アプリケーション・ノートで説明す るサンプル・プログラムでは使用しません。タイマKB0およびKB1チャネルのPWM値を調整することに よるDC調光のみを使用します。 ★

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2.2 システム・ブロック図

図2-1に、RL78/I1A DC/DC LED制御評価ボード（EZ-0012ボード）のシステム・ブロック図を示します。 本LED照明システムは、16ビット・タイマKB0およびKB1を使用して3チャネルLED制御を実行し、以下を使 用して調光制御を行います。  オンボード可変抵抗器（10ビットA/Dコンバータを使用）によるボリューム制御。この調光についての み、本アプリケーション・ノートで説明します。  DALI通信（DALI/UART4インターフェースを使用）  DMX512通信（UART0インターフェースを使用）  IR通信（パルス間隔測定モードでタイマ・アレイ・ユニット・チャネルを使用） RL78/I1Aマイクロコントローラのみで完全制御を実現するため、追加の外部ICが必要ありません。 図2-1 RL78/I1ADC/DC LED 制御評価ボードのブロック図 RL78/I1A MCU DC 電圧 PGA A/D コンバータ LED 電流検知 DALI/ UART4 UART0 DALI 回路 CPU プロセス - LED フィードバック - 調光 - 通信 KB0 タイマ LED 制御回路 DMX512 回路 TAU IR 回路 調光用 アナログ入力 （ボリューム） 32 MHz 64 MHz OSC INTP0 KB1 タイマ

2.3 RL78/I1A の端子機能

以下の表に、使用端子とLED制御システムにおけるそれぞれの機能を簡単に説明します。 機能 機能名 端子名 _I/O 説明 TKBO00 P200 O LED1 の PWM 出力 TKBO01 P201 O LED2 の PWM 出力 TKBO10 P203 O LED3 の PWM 出力 ANI2 P22 I LED1 のフィードバック電流入力 ANI4 P24 I LED2 のフィードバック電流入力 ANI5 P25 I LED3 のフィードバック電流入力 ANI6 P120 I LED2 調光用ボリューム入力 ANI7 P26 I LED3 調光用ボリューム入力 LED 制御 ANI19 P27 I LED1 調光用ボリューム入力 TXD0 P10 O DALI 送信出力 RXD0 P11 I DALI/DMX512 受信入力 通信 TI05 P05 I IR 受信入力 表2-1 端子機能

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3. LED 制御ソフトウェア

本章では、ルネサス エレクトロニクスホームページからダウンロードするファイルのファイル構成、使 用するRL78/I1Aの内蔵周辺機能およびそれらの初期設定について説明します。また、本サンプル・プログ ラムの全体的な動作（定電流と調光制御）概要と、フィードバック制御用に実装されたPI制御については 包括的な説明とフロー・チャートを示します。

3.1 ファイル構成

本サンプル・プログラムは、以下のように複数のファイルに分割されています。  r_init.asm： オプション・バイトの設定  r_main.c： メイン関数  r_usermain.c： LED調光関数  r_userinit.c： 周辺初期化設定の最上位関数  r_adc.c： LEDボリューム読み取りのための一般的な関数  r_adc19.c： ANI19アナログ入力端子読み取り（LED1ボリューム：VR1）の初期化関数と実行関数  r_adc6.c： ANI6アナログ入力端子読み取り（LED2ボリューム：VR2）の初期化関数と実行関数  r_adc7.c： ANI7アナログ入力端子読み取り（LED3ボリューム：VR3）の初期化関数と実行関数  r_timer.c： LEDボリューム・アナログ・サンプリングのタイマ関数（インターバル･モード）  r_led.c： ポート初期化関数、タイマ初期化関数、およびLEDフィードバック処理関数  r_led1.c： LED1チャネル制御関数  r_led2.c： LED2チャネル制御関数  r_led3.c： LED3チャネル制御関数  r_led_user.c： 調光レベル変換のためのデータ・テーブル  r_systeminit.c： システム初期化関数  r_cgc.c： クロック初期化関数  r_lvd.c： LVI初期化関数  r_wdt.c： ウォッチドッグ初期化関数  r_user.h： クロックおよびADCの設定に使用するパラメータ定義

3.2 内蔵周辺機能の初期化

本サンプル・プログラムでは、以下のRL78/I1Aマイクロコントローラ内蔵周辺機能を使用します。  調光処理間隔制御： 16ビットTAUチャネル0  フィードバック処理間隔制御： 16ビットTAUチャネル1  ディザリング機能によるPWM出力： 16ビット・タイマKB0およびKB1  ボリューム入力： 10ビットA/Dコンバータ・チャネルn（n＝19、6、7）  フィードバック入力増幅： PGAチャネルn（n＝2、4、5）  LED電流フィードバック入力（PGA出力から）： 10ビットA/Dコンバータ・チャネルn（n＝3) アナログ入力チャネル 機能 ANI0 AVREFP ANI1 AVREFM ANI2 LED1 フィードバック電流入力 ANI4 LED2 フィードバック電流入力 ANI5 LED3 フィードバック電流入力 ANI6 LED2 調光用ボリューム入力 ANI7 LED3 調光用ボリューム入力 ANI16 未使用 ANI17 未使用 ANI19 LED1 調光用ボリューム入力 表3-1 A/D コンバータ・チャネル割り当て ハードウェア初期化には以下の設定が含まれます。 1) オプション・バイトの設定  ウォッチドッグ・タイマ動作の停止  LVD（低電圧検出器）動作モードおよび検出レベルの設定 o VLVI（低電圧検波電圧）を4.06 Vに設定 o LVDをリセット・モードに設定（VDDがVLVI未満のとき、内部リセットを生成する）  システム・クロック・ソースとして高速内蔵発振器（4 MHz）を選択  オンチップ・デバッグの有効化 2) 周辺設定  PLLを使用してCPUクロック周波数を32 MHzに設定（内蔵高速発振クロックfIH x 1/2の16倍）  周辺機能クロック供給の設定  I/Oポートの設定  16ビットTAUチャネル0の設定 o カウント・クロックをfCLK（32 MHz）に設定 o 間隔時間を1 ms（(TDR00 + 1) / fCLK）に設定 o 割り込みINTTM00のマスクを解除  16ビットTAUチャネル1の設定 o カウント・クロックをfCLK（32 MHz）に設定 o 間隔時間を100 s （(TDR01 + 1) / fCLK）に設定 o 割り込みINTTM01のマスクを解除  A/Dコンバータの設定 o A/D変換時間を2.97 sに設定 o 割り込みINTADをマスク  プログラマブル利得増幅器（PGA）の設定 o PGA 増幅率を 8 倍に設定 o 入力チャネルをANI2 に設定  16ビット・タイマKBの設定 o カウント・クロックをfPLL＝64 MHzに設定 o TKBO00、TKBO01、TKBO10 PWM出力ディザリング機能を有効化 o TKBOおよびTKB1の動作モードをスタンドアロン・モードに設定

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o TKBO00、TKBO01、TKBO10の出力のデフォルト・レベルをロー・レベルに、アクティブ・ レベルをアクティブ・ハイに設定 o PWM出力の周波数を250 kHz（f/(TKBCRn0 + 1)、n＝0、1）に設定 ・ 分解能8ビットの64 MHzカウント・クロック・ソース（64 MHz/28） o 割り込みINTTMKB0、INTTMKB1をマスク 初期化後、LEDを駆動するために16ビット・タイマKB0とKB1から250 kHz PWM信号が出力されます。A/D コンバータは、フィードバック入力端子からセンス電圧を検出し、それらをADC目標レベルと比較し、定電 流を維持するようにPWM出力のデューティを調整します。

3.3 定電流および調光制御

TAUチャネル0、TAUチャネル1、タイマKB0、タイマKB1、およびA/Dコンバータを初期化後に起動します。 動作を開始すると、メイン・ループ・プログラムはオンボード可変抵抗器から最新のLEDボリューム・レ ベルを取得し、各LEDチャネルの調光目標レベル（‘VRn’注1_{）を計算します。} TAUチャネル0割り込み（INTTM00）は1 msごとに発生します。‘count_ms’変数が5 msに達すると、割り 込み処理ルーチンは変数を増分し、プログラムは次の3 LEDボリューム・チャネルのA/D変換に進みます。 フィードバック処理は、100 sごとに発生するTAU1（INTTM01）の割り込み処理ルーチン内で、PWM出 力のデューティを調整することによってLEDn注1_{の定電流制御を行います。}

A/D変換 ‘FB_LEDADn’注2_{の結果は、PI制御によるフィードバック処理で、最後の結果 FB_LEDADn_old お}

よび目標レベル‘VRn’と比較されます。PI制御によるフィードバック処理についての詳細は3.4節を参照して ください。 このフィードバック・プロセスを使用することによって、センス電圧を目標レベル電圧に近づけることが できます。目標レベルが変化した場合、センス電圧が目標に達する前にフィードバック・プロセスが2回以上 実行されます。 ボリュームn注1_{の計算では、A/D変換の結果を使用して、LEDの輝度を表す調光レベル（目標レベル：‘VRn’）} が計算されます。 このサンプル・プログラムでは、‘FB_LEDADn’範囲（0～0.45 V）と等価な‘VRn’範囲（当初は0～5 Vに対 応する値の間）を得るように、選択したボリューム・チャネルのA/D変換結果を変換します。

注 1. n＝1､2､3（ボード EZ-0012 上で､LED1 が赤､LED2 が緑､LED3 が青）

2. サンプル・プログラム中のグローバル変数をシングル・クォーテーション（‘ ’）で示します。 TM00割り込み（INTTM00）が発生し、カウントが5 msに達すると、アナログ入力チャネルはLED1ボリュー ム・チャネルに設定され、割り込み処理ルーチンの同じ回の繰り返しの中でLED2およびLED3ボリューム・ チャネルにシフトします。 TM01割り込みが100 sごとに発生すると、アナログ入力チャネルはフィードバック・チャネルの1つに変 更されます。さらに、割り込み処理ルーチンの次回の繰り返しで入力チャネルを次のフィードバック・チャ ネルにシフトするために、‘feedback’ 変数を更新します。

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LED1の定電流制御に使用する回路を下図に示します。RL78/I1A PWM出力はPre-Driverを介しバックコン バータのMOSFETをON/OFF制御し、次に、A DC入力はLEDフィードバック電流を測定し、RL78/I1A CPU はLEDにおける定電流を維持するためにPI制御を実装します。ADC目標値はオンボード可変抵抗器VR1から 読み取ります。

アナログ入力チャネルのシフト・フローを下図に示します。 図3-2 アナログ入力チャネルのシフト・フロー はい はい はい いいえ いいえ はい ボリュームLED1 ボリュームLED2 ボリュームLED3 フィードバックLED1 （次回はLED2） INTTM01 割り込み INTTM00 割り込み 5 ms? いいえ 100s ごと

LED1? LED2? LED3?

フィードバックLED2 （次回はLED3）

フィードバックLED3 （次回はLED1）

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3.4 PI 制御によるフィードバック方法

LEDの定電流制御と調光制御（オン／オフを含む）は、いずれもPI制御によるフィードバック処理を使用 することによって実現できます。 PIフィードバックの一般的な式を以下に示します。 係数A1およびA2の計算方法については、3.5節「PI制御式の係数の計算」を参照してください。 D（n)： 最新のPWM出力デューティ D（n－1)： 前回のPWM出力デューティ E（n)： 最新の誤差値＝（A/D変換目標値）－（最新のA/D変換測定値） E（n－1)： 前回の誤差値＝（A/D変換目標値）－（前回のA/D変換測定値） A1、A2： 係数 1) LEDの定電流制御

LED電流ILEDの目標値は、A/D変換目標値に基づいて判断されます。A/D変換目標値がXTARGET注であるとき

の設定方法を以下に示します。

注 この節のサンプル・プログラムでは、A/D変換目標値XTARGETを'VRn' と定義しています。

たとえば、LED電流ILED＝350 mAで定電流制御を実行するとき、センス抵抗RS＝1.3 Ω、A/Dコンバータ基

準電圧VREF＝5 VおよびA/D変換解像度M＝10ビットと仮定して、A/D変換目標値XTARGET＝744を設定します。

LED電流フィードバック測定値は、利得8のプログラマブル利得増幅器を使用して増幅されるので、A/D変 換目標値XTARGETに8を乗算する必要があります。 2) LEDの調光制御 電流調光制御は、LED定電流の目標値を変更することによって実行できます。つまり、調光に合わせてA/D 変換目標値XTARGETを変更することができます。その結果、PI制御の目標値が変更され、RL78/I1Aマイクロコ ントローラはXTARGETの理想的な値に向けたフィードバック制御を実行します。たとえば、LED電流を350 mA から100 mAに変更するには、XTARGET値を744から216に変更します。 3) PGA入力オフセット電圧補正 PGA（プログラマブル・ゲイン・アンプ）を使用するとき、±5 mV～±10 mVの入力オフセット電圧を増幅 してしまいます。その結果PGA は正確な電圧をフィードバック・ループに供給できません。そのためサンプ ル・プログラムでは、正のオフセット電圧を考慮し、補正する処理を行っています。 各チャネルのLEDフィードバック処理の初回時、すなわちLEDがまだオフであるときに、LEDフィードバッ ク電圧値を計算し、これらの値を'offsetLEDn'変数として保存します。これらの値は、電流がLED中を流れて いないとき、PGAによって誘導されるオフセット電圧を表します。LEDフィードバック処理では、LEDが点 灯するとき、オフセット電圧を消去するために次のLEDフィードバック電圧値からこれらの値を減算します。

 



1



1

 

2



1



D n



D n

  

A E n



A E n







8



2

LED s _M TARGET REF

I

R

X

V

 





さらに、RL78/I1A DC/DC LED制御評価ボードは、各チャネル・フィードバック回路上のプルアップ抵抗 （R110、R210、R310）によって正のオフセット電圧からの影響を低減するように設計されています。 動作の概要を以下に示します。 <1> PGA増幅を開始します。 <2> センス抵抗を使用して測定したLEDフィードバック電圧のA/D変換を開始します。 <3> A/D変換目標値を読み取ります。 <4> オフセット電圧を考慮に入れてPI制御の「A2×E（n－1）」を計算します。 <5> A/D変換の結果LEDで過電流が発生した場合は、LED出力の処理を停止します。 （この場合は、以下の<6>から<8>までのPI制御の処理を実行しません。） <6> A/D変換の結果LEDで過電流が発生しない場合は、オフセット電圧を考慮に入れてPI制御の「A1×E （n）＋A2×E（n－1）」を計算します。 <7> 最後のPWM出力デューティD（n－1）を<6>の「A1×E（n）＋A2×E（n－1）」の結果と比較します。 「D（n－1）＋A1×E（n）＋A2×E（n－1）」の計算結果が最小PWMデューティ値から最大PWMデュー ティ値までの範囲内にある場合は誤り計算の結果に応じてデューティD（n）を設定し、それ以外の場 合はデューティD（n）を最大値または最小値に設定します。 <8> PWM出力のデューティ設定値を更新します。 <9> LEDフィードバック電圧のA/D変換値を最後の値として保存します。 上記の動作のフロー（<1>から<9>まで）に対応するサンプル・プログラムのLED1 チャネルに関する一部 分を次ページに記します。

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PGAINS = FEEDBACK_LED1;

PGAEN = ON; /* <1> */ for( ucCount=0; ucCount<20; ucCount++ )

{ NOP(); } ADS = PGA_OUTPUT; ADCS = ON; /* <2> */ while (!ADIF){} getvalue = ADCR; /* <3> */ ADCS = OFF; ADIF = 0;

temp11 = VR1 - (FB_LEDAD1_old - offsetLED1); /* <4> */

ErrLED1 = A2 * temp11;

FB_LEDAD1 = (getvalue >> 6) & 0x03FE; if (feedback_offset == 0)

{

offsetLED1 = FB_LEDAD1; }

If (FB_LEDAD1 >= (MAXCHECK + offsetLED1)) /* <5> */

{ TKBCRLD00 = 0; TKBTRG0 = 1; } else {

temp12 = VR1 - (FB_LEDAD1 - offsetLED1); /* <6> */

ErrLED1 += A1 * temp12; if (ErrLED1 > 0) /* <7> */ { if (0xFFF000 - Duty_LED1 >= ErrLED1) { Duty_LED1 += ErrLED1; } else { Duty_LED1 = 0xFFF000; } } else if (ErrLED1 < 0) { if (Duty_LED1 > - ErrLED1) { Duty_LED1 += ErrLED1; } else { Duty_LED1 = 0; } else if (VR1 == 0) { Duty_LED1 = 0; } } TKBCRLD00 = (unsigned short)(Duty_LED1 >> 8); /* <8> */ } FB_LEDAD1_old = FB_LEDAD1; /* <9> */ TKBTRG0 = 1; NOP(); ★

3.5 PI 制御式の係数の計算

ここでは、3.4節に示すPI制御式で係数を計算する方法について説明します。係数A1およびA2は次式から 得られます。 π： パイ（円周率） fZ： ゼロ・ポイント周波数 T： フィードバック周期 KP： 比例定数 つまり、係数A1およびA2は、3つのパラメータfZ、T、KPを判断することによって計算できます。これらの パラメータは、LED制御回路の利得から得られます。 1) 制御回路の極点周波数からのゼロ・ポイント周波数（fZ）の計算 図3-1に示すように、この制御回路には2つの極点（LC回路の極点とCR回路の極点）があります。 これらの極点周波数は、それぞれのカットオフ周波数に等しいと見なすことができます。前者をfC1、後者 をfC2とすると、 L1＝150 H、C1＝20 F、C2＝0.1 F、R2＝200 Ωの場合は次の値が得られます。 次に、以下に示すように、これらの2つの周波数よりも低いゼロ・ポイント周波数を選択します。 2) ゼロ・ポイント周波数（fZ）からのフィードバック周期（T）の計算 サンプリング定理により、フィードバック周期Tの逆数に等しいサンプリング周波数はゼロ・ポイント周波 数fZの2倍以上でなければなりません。 つまり、フィードバック周期Tとゼロ・ポイント周波数fZの関係は、次式とする必要があります。 したがって、fZ＝1.5 kHzとすると、フィードバック周期Tは333 s未満でなければなりません。 また、フィードバック処理専用のCPU負荷を考慮する必要があります。合計3つのLEDチャネルは定電流 フィードバック制御を必要とします。したがって、このサンプル・プログラムでは、CPU負荷は以下の図3-3 に示すようにLEDチャネルごとにフィードバック制御を実行するために100 sの周期で分配されます。









1 2

1

1

Z P Z P

A

f T

K

A

f T

K





 

   

   

2 2 2

1

7.9

2

C

f

KHz

C

R











1 1 1

1

2.9

2

C

f

KHz

L C









1.5

Z

f



KHz

1

2

Z

T

f



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これにより、フィードバック周期Tは次のように設定されます。 図3-3 フィードバック処理のための CPU 負荷分散 3) マイクロコントローラの利得（ADC入力 / PWM出力）からの比例定数KPの計算 マイクロコントローラの利得（A/Dコンバータ入力／PWM出力）は、特定のA/D変換分解能とPWM分解能 に対するLED電流の変化に注目することによって取得できます。 まず、固有のA/D変換分解能に対するLED電流の変化を判断する必要があります。LED電流がILED、センス 抵抗RSによるフィードバック電圧のA/D変換結果がX、A/D変換分解能がMビット、ADC基準電圧がVREFであ るとき、次式が成り立ちます。 ここで、1に等しいA/D変換値（X＝1）に対するLED電流の変化をiADとすると、次の結果が得られます。

次に、固有のPWM分解能に対するLED電流の変化を判断する必要があります。LED電流がILED、LED順電

圧の合計がVFT、入力電圧がVI、（PWM出力のデューティ・レジスタ値＋1）がY、PWM出力分解能がNビッ トであるとき、次式が成り立ちます。 100 s 100 s 100 s 100 s 1 2 3 1 2 3 LED1 フィードバック周期＝300 s LED2 フィードバック周期＝300 s LED3 フィードバック周期＝300 s 100 s CPU 処理 1：LED1 フィードバック処理 2：LED2 フィードバック処理 3：LED3 フィードバック処理 #：他の処理（通信等） # # # # # #

300

T





s

2

REF LED S M

V

X

I



R





2

REF AD M S

V

i

R





2

I LED S FT N

V Y

I



R



V





ここで、1に等しいPWMデューティ値（Y＝1）に対するLED電流の変化をiPWMとすると、さらにLED順電 圧は一定のままなので、次の結果が得られます。 したがって、利得iPWM／iADは上式から以下と推定します。 A/D変換分解能Mが13ビット（ADCの10ビット＋2^3＝8増幅利得によるPGAの3ビット）、PWM出力分解能 Nが12ビット（PWMの8ビット＋ディザリング機能のための4ビット）、入力電圧VI が5 V、A/Dコンバータ基 準電圧VREFが5 Vであることを考慮すると、次の利得結果（A/Dコンバータ入力／PWM出力）が得られます。 比例定数KPは、この利得の逆数よりも小さい値に設定する必要があります。 ここでは、KPを次のように選択します。 上記の結果から、PI 制御係数 A1 および A2 を計算することができます。 サンプル・プログラムでは、両方の係数は、PWM デューティおよび誤差値と同様に、整数変数を取得し、 計算を容易にするために、28（＝256）を乗算します。

2

I PWM N S

V

i

R





( )

2

PWM I _{M N} AD REF

i

V

i

V







2

PWM AD

i

i



1

P PWM AD

K

i

i















0.3

P

K



1 2

0.724

0.124

A

A





1 2

185

32

A

A





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3.6 ソフトウェア・フロー・チャート

図3-4 メイン・プログラム・ループのフロー・チャート リセット開始 ハードウェア 初期化 TAU チャネル 0 および 1 を 起動 ディザリング機能付き タイマKB0 および KB1 を 初期化して起動 新しいLED1 ボリュームを取得 新しい LEDn ボリュームを取得： 可変抵抗器（サンプル・プログラム中の変数 'chn*_level'）から 8 ビット A/D 変換結果を取得しま す LEDn ボリューム・レベルの処理： 8 ビット A/D 変換結果（サンプル・プログラム中の変 数‘level’）をフィードバック A/D 変換範囲内の 16 ビット変数（サンプル中の変数'VRn*'）に変換します *n＝1、2 または 3 ウォッチドッグ・タイマのリセット 新しいLED2 ボリュームを取得 新しいLED3 ボリュームを取得 LED1 ボリューム・ レベルの計算 LED2 ボリューム・ レベルの計算 LED3 ボリューム・ レベルの計算

図3-5 LEDn ボリューム読み取りのフロー・チャート Count_ms = 5? はい いいえ LED ボリューム 読み取り INTTM00 割り込み Count_ms ++ Count_ms = 0 LED1 ボリュームを ADC チャネルとして選択 ADC を開始し、 LED1 ボリュームを測定 RET LED2 ボリュームを ADC チャネルとして選択 ADC を開始し、 LED2 ボリュームを測定 LED3 ボリュームを ADC チャネルとして選択 ADC を開始し、 LED3 ボリュームを測定

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図3-6 LEDn ボリューム（VRn）処理のフロー・チャート（n＝1、2、3） LEDn ボリューム（VRn） レベルの計算 PWM 出力を 0 に設定 VRn=0? はい いいえ VRn は最後の変換と比較して 変化した? フィードバック範囲に入るように VRn 目標レベルを変換 はい いいえ 現在のVRn 値を 最後の値として格納 レベル＝現在のレベル？ いいえ はい 現在のレベル＝レベル 8 ビット‘level’を 16 ビット 'VRn'に変換 n＝1、2 または 3 RET LEDn フィードバック処理を ディセーブル LEDn PI 制御変数を再初期化 LEDn フィードバック処理を イネーブル

図3-7 LEDn フィードバック処理のフロー・チャート（n＝1、2、3） はい LEDn フィードバック 処理 PWM 出力を 0 に設定 LEDn フィードバック ≧最大値？ はい いいえ 誤差≧0？ いいえ D（n）＞ －（誤差）？ PWM 出力のデューティを 誤差だけ増加 はい PWM 出力のデューティを 誤差だけ減少 はい 現在の LEDn フィードバック値を 最後の値として格納 INTTM01 割り込み 誤差全体を計算： A1×E（n）＋A2×E（n－1）が D（n）－D（n－1）に等しい いいえ PWM 出力を 0 に設定 LEDn－D（n）の最大デューティ ≧誤差？ いいえ PWM 出力のデューティを 最大値に設定 PGA 動作を停止 最新の誤差を計算：E（n）＝ VRn－LEDn フィードバック値 D（n）：LEDn の現在の PWM デューティ値 D（n－1）：LEDn の最後の PWM デューティ値 RET LEDn フィードバック 有効？ はい PGA 入力チャネルを LEDn フィード バック・チャネルとして選択 A/D 変換を開始し、LEDn フィードバック値を測定 PGA の動作を許可し、PGA 出力とする ADC 入力チャネルを選択 最後の誤差を計算：E（n－1）＝ VRn－最後の LEDn フィードバック値 A/D 変換を停止 PI 制御式の A2×E（n－1）を計算 いいえ フィードバック・カウンタを インクリメント LED3 のフィードバック後にフィード バック・カウンタをリセット ★

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4. RL78/I1A DC/DC LED 制御評価ボードの起動方法

与えられたサンプル・プログラムを使用してRL78/I1A DC/DC LED制御評価ボードの評価を開始する前 に、以下の手順を実行してください。

以下の手順は、RFP（Renesas Flash Programmer）ソフトウェア・ツールを使用してサンプル・プログ ラムをRL78/I1Aフラッシュ・メモリにダウンロードするプロセスを示しています。

1. フラッシュ・プログラミングを可能にするために、SW2ビット3-5-7をON位置に設定（他のビット はすべてOFF位置に設定）することによってフラッシュ・プログラミング・モードを選択します。 2. 5 V電源をCN1 DCジャック・コネクタに接続します。

3. タイプA Mini-B USBケーブルを使用して、PC USBポートにRL78/I1A DC/DC LED制御評価ボード を接続します。

DC 5 V 電源

図4-1 システム環境 4. 「RFP」フラッシュ・プログラマ・ツールを開きます。 図4-2 RFP 起動画面 5. 「新しいワークスペースの作成」にチェックして、[次へ]ボタンをクリックします。[新しいワーク スペースの作成]ウィンドウが開きます。 パラメータ・ファイル「R5F017DE」を選択します ホストPCとボードとの通信を可能にするCOMポートを指定します。

図4-3 RFP フラッシュ・プログラミング・ツール - ｢新しいワークスペースの作成」ウィンドウ 6. プログラミングするサンプル・プログラムの「hex」ファイルを選択します。 7. [次へ]ボタンをクリックして、サンプル・プログラムをRL78/I1Aフラッシュ・メモリにフラッシュ・ プログラミングします。 8. フラッシュ・プログラミングが完了したら、「RFP」を閉じます。 図4-4 RFP フラッシュ・プログラミング・ツール - ｢終了画面」ウィンドウ 9. 5 V電源とUSBケーブルを取り外します。 10. SW2ビット7、8をON位置に設定（他のビットはすべてOFF位置に設定）することによって「動作 モード」を選択します。 11. 再びDC 5 V電源をCN1コネクタに接続します。 12. スライドスイッチVR1～VR3（可変抵抗器）を動かし、LEDの輝度の変化を確認します。 13. 評価が完了したら、CN1コネクタからDC 5 V電源を外します。

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付録B 回路図

1 2 3 4 5 6 7 8 AB C D E F G H I J K 1 2 3 4 5 6 7 8 AB C D E F G H I J K GND + -DM X DAL I U SB F la sh P ro gr amm in g & O C D US B ミニ B ソケ ット VD D VD D 120 R 407 R 1 RE 2 DE 3 D 4 VCC 8 B 7 A 6 GND 5 SN 75176B D E4 U 401 1K R 408 VD D VD D VD D 1 2 3 4 PS 2561A L-1 PC 401 1S S133 D 401 1 2 3 4 PS 2561AL-1 PC 402 330 R 402 R4033.3K RD 4. 3F M ZD 40 1 4. 7 R404 11K R405 10K R 406 VD D 1. 2K R 401 22u C402 0. 1u C401 0. 1u C 403 1 2 3 M04-730A0 CN 1 0. 1u C404 1S S133 D 402 0. 1u C503 4 3 1 2 5 SN 74LVC1G125D CK U 501 VU SB 100k R510 R512 10k VU SB 39P F C 505 39 PF C 506 0. 47 C507 0. 47 C508 0. 1u C 509 CMR 309T -16. 000MAB J-U T Y501 2S C1623A Q 401 P20/ AN I0 /A V R EF P 1 P03/ R XD 1/ C MP 5P /A NI16 2 P02/ T XD 1/ A N I17 3 P120/ AN I1 9 4 P40/ T O O L0 5 RE SE T 6 P124/ XT 2/ EX C LK S 7 P123/ XT 1 8 P137/ IN T P0 9 P122/ X2 /E XC LK 10 P121/ X1 11 RE G C 12 VS S 13 VD D 14 P31/ T I03/ T O 03/ INT P4 15 P77/ IN T P11 16 P76/ IN T P10 17 P75/ IN T P9 18 P06/ T I06/ T O 06 19 P21/ ANI1/ A VR EF FM 38 P22/ A N I2/ C MP 0P 37 P24/ A N I4/ C MP 1P 36 P25/ A N I5/ C MP 2P 35 P26/ A N I6/ C MP 3P 34 P27/ A N I7/ C MP 4P 33 P147/ CMP C O M /A N I18 32 P10S O 00/ T XD 0/ T K C O 00/ INT P20 31 P11/ SI 00/ R XD 0/ T K C O 01/ INT P21 30 P12/ _S CK 00/ (T K CO 03 ) 29 P203/ T K B O 10/ (I N T P21 ) 26 P201/ T K B O 01 27 P200/ T K B O 00/ INT P22 28 P2 03/ T K B O 11/ T K CO 02/ (I N T P2 0) 25 P204/ T K B O 20/ T K CO 03 24 P205/ T K B 021/ T K CO 04/ D A LIT XD 0 23 P206/ T K CO 05/ D A LIRX D 0/ T XR X4 22 P30/ IN T P3/ R T C1HZ 21 P0 5/ T I05/ T O 05 20 R 5F 107D E U1 P30/ IN T P1 1 NP 01/ T I010 2 P00/ T I000 3 P120/ IN T P0/ EX LVI 4 /R ESET 5 FL M D 0 6 P122/ X2/ EX C LK /O C D 0B 7 P121/ X1 /O CD 0A 8 RE G C 9 VS S 10 VD D 11 US B R EG C 12 US B P 13 US B M 14 US B PU C 15 P10/ SC K 10 30 P11/ SI 10 29 P12/ SO 10 28 P13/ T xD 6 27 P14/ Rx D 6 26 P1 5 25 P16/ T O H1 24 P17/ T I50 23 P3 3/ T I51/ T O 51 22 EV SS 21 EV D D 20 P31/ INT P2/ O C D 1A 19 P32/ INT P3/ O C D 1B 18 P6 0 17 P6 1 16 U PD 78 F0730MC U 502 1A 1A 1B 1B 2A 2A 2B 2B 3A 3A 3B 3B M L-800S 1V-3P CN 3 1A 1A 1B 1B 2A 2A 2B 2B ML-800S 1V-2P CN 2 VD D 0. 1 C4 IN OU T GN D GP 1U X5 11Q S U2 100 R 514 22u C512 VU SB 1SS1 33 D 503 B 3S -1000 SW 501 100k R 515 VU SB 1k R 511 VU SB 0. 01u C504 10k R504 1. 5k R 505 10k R 506 100k R507 100k R 509 1 2 3 456 J3 VU SB 0. 1u C511 VU SB 0. 1u C510 100k R508 10k R101 R20110k 2k R 202 10k R301 2k R 302 2S C 1623A Q 101 _2SC1623A Q 201 _2SC1623A Q 301 1/ 4W 250 R2 05 2k R 204 R3042k 1/ 4W 150 R 105 2k R 104 VD D 0. 1 C205 RD 4. 3F M ZD 10 1 0. 1 C1 05 R D 4. 3F M ZD 20 1 2k R 102 VD D RD 4. 3F M ZD 301 0. 1 C305 VD D 200 R2 09 200 R3 09 S1 ZB 60 DB 1 100k R2 10 16V 10u C202 1/ 4W 150 R305 16V 10u C303 16 V 10u C302 100k R310 16V 10u C203 SS P-T 7-FL 32. 768kHz Y1 X1 X1 X2 X2 GND CS T LS 20M0X 53 Y2 PY 4 2S J325- Z-E1 -A Z Q1 03 16V 10u C101 47 R 106 4 1 6 3 2 5 uP A679T B Q 102 10k R 107 1/ 4W 150 R1 03 VD D 4 1 6 3 2 5 uP A679T B Q 202 150u H /400m A L201 16V 10u C201 10k R 207 2S J325- Z-E1 -A Z Q2 03 VD D 0. 1 C204 1/ 4W 150 R2 03 4 1 6 3 2 5 uP A679T B Q 302 1/ 4W 150 R3 03 47 R 306 150u H /400m A L3 01 10k R 307 2S J325- Z- E1-A Z Q 303 16V 10u C301 VD D PY 1 PY 2 100k R1 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 J2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 J1 UN M O U N T R 410 2 5 3 1 4 6 C A S- 220-T B 1 SW 1 27 R 502 27 R 503 1. 5k R 501 VU SB VD D 22u C 502 1S S133 D 501 1S S133 D 502 0. 1u C501 GN D 5 ID 4 DP 3 DM 2 VB U S 1 FG1 6 FG2 7 FG3 8 FG4 9 U X60A-M B -5S T C N 501 VD D VD D GN D 12 GN D 14 R. F. U 1 R. F. U 3 TO O L0 5 -7 EM V D D 9 R. F. U 11 /R ES 13 GN D 2 R. F. U 4 /T R ES 6 /R ES 10 VD D 8 J4 10k R1 1k R2 VD D VD D R S08U 111Z 001 VR 3 VD D 0. 1 C5 0. 47 C3 PY 3 VD D VD D R S08U 111Z 001 VR 1 R S08U 111Z 001 VR 2 3. 7p C1 3. 7p C2 H R V 103B D 101 HR V103B D 102 H R V 103B D 201 HR V103B D 202 HRV 10 3B D 203 H R V 103B D 301 HR V103B D 302 47 R 206 H R V103B D 103 HR V103B D 303 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A 6S -8104-H SW 2 SS A B 010200 SW 3 0. 1 C1 04 R109 200 16V 10u C1 03 16V 10u C102 150u H /400m A L101 1W 1. 3 R108 P1 1 LRW 5S M -G ZH Z-1 LE D101 P1 2 _{1W 1.} 3 R2 08 P2 1 LTW _P22 5S M -H YJ X-36 LE D 201 (U NM O U NT ) R1 11 (U NM O U NT ) R2 11 (U NM O U NT ) R3 11 0. 1 C3 04 1W 1. 3 R3 08 P3 1 LBW 5S M -E YG X-24 LE D 301 P3 2 10k R 513 FB _L ED 1 FB _L ED 2 FB _L ED 3 RE SE T RX D 6 Tx D 6 PRG M PR G M Tx D 6 RX D 6 RE SE T RE SE T RX D 6 Tx D 6 PR G M LE D 1 LE D 2 LE D 3 RS T RS T _U SB FL M D 0 LE D 1 LE D 2 LE D 3 FB _L ED 1 FB _L ED 2 FB _L ED 3 (U NM O U NT ) (U NM O U NT ) (U NM O U NT ) DM X R x DM X R W DM X T x TO O L0 TOOL 0 G R EEN RE D BL U E

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ホームページとサポート窓口

ルネサス エレクトロニクスホームページ

http://japan.renesas.com/

お問合せ先

http://japan.renesas.com/contact/

改訂記録 Rev. 発行日 改訂内容 ページ ポイント 1.00 2012.03.28 − 初版発行 2.00 2012.09.27 p.3 1.はじめに の説明を変更 p.4 2.1 LEDシステム制御に関する RL78/I1A の特徴 の説明を変更 p.5 2.2 システム・ブロック図 の説明を変更 p.7 3. LED制御ソフトウェア の説明を変更 p.10 3.3 定電流および調光制御 の説明を変更 p.13 3.4 3) PGA入力オフセット電圧補正 の説明を変更 p.15 3.4 3) PGA入力オフセット電圧補正 にプログラムを修正 p.23, 24 4. RL78/I1A DC/DC LED 制御評価ボードの起動方法 WriteEZ6を REP に変更 手順 4-8 の説明と画面を変更 2.01 2013.03.26 p. 1 対象読者 の説明を変更 p. 4 2.1 LED システム制御に関する RL78/I1A の特徴 の説明を変更 p. 15 3.4 3) PGA 入力オフセット電圧補正 のプログラムを修正 p. 22 図 3-7 LEDn フィードバック処理のフロー・チャート（n＝1、2、3） を 修正 本製品は外国為替及び外国貿易法の規定により規制貨物等に該当しますので，日本国外に輸出する場合には， 同法に基づき日本国政府の輸出許可が必要です。 すべての商標および登録商標は，それぞれの所有者に帰属します。

製品ご使用上の注意事項

ここでは，マイコン製品全体に適用する「使用上の注意事項」について説明します。個別の使用上の注意事項に ついては，本文を参照してください。なお，本マニュアルの本文と異なる記載がある場合は，本文の記載が優先す るものとします。

1. 未使用端子の処理

【注意】未使用端子は，本文の「未使用端子の処理」に従って処理してください。

CMOS製品の入力端子のインピーダンスは，一般に，ハイインピーダンスとなっています。未使用

端子を開放状態で動作させると，誘導現象により，LSI周辺のノイズが印加され，LSI内部で貫通電

流が流れたり，入力信号と認識されて誤動作を起こす恐れがあります。未使用端子は，本文「未使

用端子の処理」で説明する指示に従い処理してください。

2. 電源投入時の処置

【注意】電源投入時は，製品の状態は不定です。

電源投入時には，

LSIの内部回路の状態は不確定であり，レジスタの設定や各端子の状態は不定です。

外部リセット端子でリセットする製品の場合，電源投入からリセットが有効になるまでの期間，端

子の状態は保証できません。

同様に，内蔵パワーオンリセット機能を使用してリセットする製品の場合，電源投入からリセット

のかかる一定電圧に達するまでの期間，端子の状態は保証できません。

3. リザーブアドレスのアクセス禁止

【注意】リザーブアドレスのアクセスを禁止します。

アドレス領域には，将来の機能拡張用に割り付けられているリザーブアドレスがあります。これら

のアドレスをアクセスしたときの動作については，保証できませんので，アクセスしないようにし

てください。

4. クロックについて

【注意】リセット時は，クロックが安定した後，リセットを解除してください。

プログラム実行中のクロック切り替え時は，切り替え先クロックが安定した後に切り替えてくださ

い。

リセット時，外部発振子（または外部発振回路）を用いたクロックで動作を開始するシステムでは，

クロックが十分安定した後，リセットを解除してください。また，プログラムの途中で外部発振子

（または外部発振回路）を用いたクロックに切り替える場合は，切り替え先のクロックが十分安定

してから切り替えてください。

5. 製品間の相違について

【注意】型名の異なる製品に変更する場合は，事前に問題ないことをご確認下さい。

同じグループのマイコンでも型名が違うと，内部メモリ，レイアウトパターンの相違などにより，

特性が異なる場合があります。型名の異なる製品に変更する場合は，製品型名ごとにシステム評価

試験を実施してください

。

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