基于瑞萨RL78 Smart Configurator的LED双频调光控制（上）

引言：

在嵌入式系统开发中，LED调光控制是一个常见而重要的应用场景。

传统的单一PWM调光通过快速地开关LED，利用人眼视觉暂留实现亮度调节，通常只能通过改变一个信号的频率或占空比来同时影响闪烁和亮度，二者容易耦合，例如低频PWM可实现闪烁但点亮时通常接近全亮，高频PWM可实现调光但不适合产生明显闪烁。因此该方式虽然简单，但在精细控制方面存在局限。

本文将介绍一种基于瑞萨RL78/G23的双频调光技术，通过Smart Configurator工具快速实现高质量的LED调光控制。

其核心思想是将LED调光控制拆分为两个层次：一个低频或中频PWM用于控制LED的整体闪烁周期，另一个高频PWM用于控制LED在点亮期间的实际亮度。通过将两路PWM信号进行逻辑组合，最终输出到LED驱动电路，从而实现“闪烁控制”和“亮度控制”的相互独立。

本方案的核心亮点在于：

采用双频率PWM组合，实现精细调光

利用ELCL硬件逻辑，无需CPU持续干预

通过Smart Configurator图形化配置，大幅降低开发难度

完整的从0到1的实践教程，30分钟即可上手

无论您是嵌入式开发新手，还是希望优化现有LED控制方案的工程师，本文都将为您提供有价值的参考。让我们一起探索如何用更智能的方式控制LED！

工程原理

LED的双频调光通过将两个占空比不同的PWM输出（TO01、TO02）与PWM输出（TO05）进行与非逻辑（NAND）来实现。

假设DC/DC转换器采用恒流控制（开关控制），TO01和TO02是用于控制LED闪烁频率的PWM输出，频率设为1Hz，TO05用于控制LED整体亮度，设置TO05为比TO01和TO02更高的频率，这两种频率的组合可以实现精细的调光控制。

下图为工程时序图：

（1）将TAU01、TAU02和TAU05设置为PWM输出模式。

（2）当TO01为高电平时，使能来自TO05的PWM输出，并从OUTPUT A输出。类似的，当TO02为高电平时，使能OUTPUT B的输出。

（3）当TO01为低电平时，OUTPUT A的输出固定为低电平。类似的，当TO02为低电平时，OUTPUT B的输出固定为低电平。

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核心模块

低电压检测

（Low Voltage Detector，LVD模块）

LVD模块将电源电压VDD与检测电压VLVD进行比较，并据此产生内部中断信号或内部复位信号。

定时器阵列单元

（Timer Array Unit，TAU模块）

TAU模块是一个多功能定时器模块，可以实现定时、计数、PWM输出等功能。

事件链接逻辑控制器

（Logic and Event Link Controller，ELCL模块）

ELCL模块通过内部逻辑单元块，将外设功能输出的信号链接到其他指定的外设功能，从而允许外设功能之间在无需CPU介入的情况下直接通信。

多模块协同工作

通过LVD模块、TAU模块和ELCL模块协同工作，可以实现LED双频调光控制。使用LVD模块保证系统平稳运行；使用TAU模块生成低频和高频PWM信号，再通过ELCL模块对不同占空比的PWM输出进行NAND逻辑运算，实现LED双频调光。

工程建立

通过点击File->New->Renesas C/C++ Project->Renesas RL78创建新工程。

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选择Renesas CC-RL C/C++ Executable Project，点击Next。

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为工程命名，如RL78G23_SC_Sample。

选择Renesas CC-RL v1.15.00及以上版本的Toolchain。

选择Target Device 为R7F100GLGxFB（依据所使用的MCU进行选择）。

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在Hardware Debug Configuration中选择E2 Lite (RL78)，点击Next。

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选择Use Smart Configurator，点击Next。

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确认Toolchain信息，点击Finish。

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如果出现以下弹出窗口，请点击Open Perspective，如果你希望以后仍选择Open Perspective，可以勾选Remember my decision。

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Smart Configurator配置

工程创建之后可以看到如下Smart Configurator视图。

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在Project Explorer中，展开文件夹以查看整个工程树，所有Smart Configurator生成的代码都会放在“smc_gen”的子文件夹中。

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在Smart Configurator视图中，点击Clocks选项卡，打开配置窗口，配置MCU启动/运行所需的时钟。通过拖动窗口或使用右图中箭头所示的缩放按钮来扩大窗口，可查看更多内容，使用左箭头可返回到默认设置。

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勾选High-speed on-chip oscillator，取消勾选Middle-speed on-chip oscillator和X1 oscillator，并确保系统时钟来自于High-speed on-chip oscillator。

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选择Components选项卡。

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将视图从Components切换为Hardware View。

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接下来在工程中添加一个电压检测（Voltage Detection）模块，打开Voltage Detection，然后双击LVD0，以添加低电压检测模块。

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打开Software Component Selection窗口，选择Voltage Detector，然后点击Next。

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在如下界面上，可以根据需要更改配置名称，修改过后可点击Finish。

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在配置窗口中，选择LVD0的Reset mode，并从下拉列表中选择要使用的一个复位产生电平（VLVD0），本次工程选择1.86（V）。

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接下来添加一个TAU模块来生成PWM输出，打开Timer Array Unit，双击TAU00。

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在Software Component Selection窗口。选择PWM Output，然后点击Next。

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在如下界面上，可以根据需要更改配置名称，修改过后可点击Finish。

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注意

此步骤的目标是创建两个具有不同占空比的PWM输出，用于调光控制。通过改变每个通道的占空比即可控制LED的亮度。

未完待续