據世界衛(wèi)生組織(WHO)的估計，2014年全球的成年糖尿病患者達到4.22億人。這相當于18歲以上成年人口的8.5%，比1980年的4.7%增加了幾乎一倍。對于糖尿病患者而言，為了控制病情和潛在的并發(fā)癥，頻繁且持續(xù)監(jiān)測血糖是日常生活中的重要內容。為了做到這一點，便攜式血糖監(jiān)測儀已經被廣泛使用。此外，通過一臺監(jiān)測設備實施多種測量功能(如血糖和血紅蛋白)已成為行業(yè)趨勢。但是，這些功能需要更復雜的系統(tǒng)配置、更高的測量精度以及更長的電池續(xù)航時間。

瑞薩電子RL78/L1A系列低功耗16位微控制器是專為醫(yī)療應用中使用的電池供電型感應設備，如血糖監(jiān)測儀、乳酸鹽分析儀、膽固醇分析儀和其它配備生物化學傳感器的設備而設計的。它采用80和100引腳的LFQFP封裝，配備液晶顯示器(LCD)驅動器和增強型模擬外設，如12位A/D轉換器、12位D/A轉換器、比較器、高精度軌至軌運算放大器和開關結構，閃存容量最高可達128KB。通過使用直接傳送控制(DTC)和事件鏈路控制器(ELC)等智能功能，可以在內部連接許多外圍設備，以減少CPU工作量，并可節(jié)省整體功耗。

RL78/L1A單片機性能方框圖

考慮到系統(tǒng)設計人員將利用RL78/L1A來制造緊湊、輕質且電池續(xù)航時間更長的醫(yī)療設備，瑞薩電子對內置的模擬前端(AFE)生物感應電路進行了各種電路改進，低功耗(1.7mA@ 24MHz , 3V RUN;1.1μA@HALT模式 LCD+RTC:ON;0.41μA@HALT模式RTC:ON;0.22μA@ STOP模式)和大幅降低供電電壓就是其中之一。例如，之前的模擬電路最低只能以2.4V電壓運行，而這些新產品可以在2.0V的電壓下運行，ADC/DAC的工作電壓甚至低于2.0V。這些改進可使血糖監(jiān)測儀主要功能的測量電路一直運行到系統(tǒng)有效電池續(xù)航時間的最后一刻。

RL78/L1A工作電壓低至2.0V

在醫(yī)療領域，測量各種生命體征時，提高微控制器內模擬功能和數字處理性能的效率非常重要。因此，瑞薩電子將原先作為外部組件提供的模擬和數字元件集成到一塊芯片上，從而減小了電路板的尺寸并降低最終產品的成本，集成高精度24MHz +/-1%片上振蕩器就是很好的例證。

RL78/L1A內置豐富的模擬和數字功能

RL78/L1A系列采用了之前在微控制器AFE中不常用的模擬開關，將開關與內置的數模轉換器相結合，可以在目標更改時切換測量電路(包括軟件中的外部電路)。例如，在血糖監(jiān)測儀等設備中，根據血液成分的差異調整測量精度已經成為一個問題，交替測量血紅蛋白和血糖水平等靈活方法可以解決這些問題。另一方面，瑞薩電子提供的參考軟件可使用內部AFE功能，從而更輕松地提高精度。除了提高設備精度以外，該軟件還能提供更高的穩(wěn)定性，有助于提高用戶系統(tǒng)中模擬功能的精度。

RL78/L1A模擬前端框圖

具體而言，就是設計人員在RL78/L1A的模擬前端中內置跨阻放大器做電流/電壓轉換，利用反饋回路外部電阻集成式模擬開關，客戶可以獲得覆蓋多個傳感器(比如試紙)的通用平臺降低生產成本。在這一過程中，反饋電阻可通過軟件切換，一個含有可能阻值的通用PCB可覆蓋多個系統(tǒng)。

前文提到的12位DAC則可用作傳感器偏置電壓，兩個雙通道DAC有專用輸出管腳支持使用兩個OPA一個DAC共享，這樣有助于客戶同步偏置電壓，利用兩個結果之差消除偏差。同時，RL78/L1A還內置了參考電壓源(Vref)。在實際應用中，片上帶隙參考(BGR)可生成具有四個電壓電平選項(2.5V,2.048V,1.8V,1.5V)的內部參考電壓源，不必再使用額外的外部組件。

為使系統(tǒng)開發(fā)人員可以立即評估RL78/L1A的功能，瑞薩電子還同步推出了推廣演示板(Renesas Promotional Board, RPB)。該RPB采用RL78/L1A LCD器件以及豐富的模擬功能，包括12位ADC和DAC、比較器和R2R OPAMP多路復用器功能，超低功耗模式并通過DTC和ELC等智能功能降低CPU負載，128 x 128彩色點陣PMOD顯示器用作GUI控制和演示顯示器，用戶還可在網站上找到相關軟件和文檔。