技術コラム

公開日：2025/10/23

私たちの身の回りでは様々な電子機器が活躍しています。こうした機器では処理性能の向上と同時に、消費電力をいかに抑えるかという「電力効率」が、ますます重要なテーマとなっています。

当社の新製品「AP-RZG3-0A」は「RZ/G3S」プロセッサを採用し、先進的な電源管理機能により待機時の消費電力を1mA以下という極めて低いレベルまで削減します。加えて、スリープ状態にあるLinuxからの高速な復帰も実現しています。

本記事では、RZ/G3Sが持つ複数の省電力モードの中から消費電力の最も少ない「VBATTモード」にフォーカスし、その機能について具体的に解説します。

1. 概要
2. Linuxのビルドと動作確認
3. 比較
4. まとめ

1. 概要

(1) AP-RZG3-0Aの概要

「AP-RZG3-0A」は、ルネサス エレクトロニクス社製RZ/G3Sプロセッサを搭載したCPUボードです。RZ/G3Sプロセッサは、64bit Arm® Cortex®-A55と２つのArm Cortex-M33を採用しています。

<AP-RZG3-0Aの特長>

• ルネサス エレクトロニクス社「RZ/G3S」搭載
  

  - ARM Cortex-A55

  最大1.1GHz

  - ARM Cortex-M33 Dualコア

  最大250MHz

• 大容量メモリを搭載
  - LPDDR4-1600 1GByte
  - QSPI Flash 4MByte、eMMC 8GByte
• 拡張性の高いインタフェース
  microSDカードスロット、10/100base-T Ethernet、USB2.0 Host/Function、CAN、A/D、Pmodなど
• CAN通信用コネクタを装備
  CAN I/F(CAN FD対応)コネクタを2ch搭載
• 対応OS
  Linux

(2) 動作モードとVBATTモードの概要

RZ/G3Sの電源ドメイン(PD_VCC、PD_ISOVCC、PD_VBATT)は、内部で3つに分かれています。各電源ドメインを制御により、下記の3つの動作モードをサポートしています。

動作モード	動作	A55	M33
ALL_ON	全機能動作	動作	動作
AWO	一部周辺機能休止	休止	動作
VBATT	周辺機能停止	休止	休止

VBATTモードは、RZ/G3S プロセッサが持つ動作モードの１つです。ON/OFF可能な３つの電源ドメインのうち、VBATTドメインを除いた２つをOFFします。これにより、RZ/G3SはDDRのデータを保持しながら、RTCおよび起床機能とバックアップレジスタを除いた全機能を停止します。

下図は動作モードと電源ドメインの関係です。

<VBATTモードの特長>

• 低消費電力
  RZ/G3Sプロセッサが通常動作モード(ALL_ONモード)からVBATTモードに移ると、プロセッサはRTC、DRAMなどの一部の機能を除いた全機能を停止し、消費電力を低減します。
• Linux高速復帰
  VBATTモードのRZ/G3Sは、DDRをセルフリフレッシュモードに設定しデータの保持を行います。これにより、VBATTモードからの高速復帰が可能です。

2. Linuxのビルドと動作確認

VBATTモードの動作を確認するため、「AP-RZG3-0A」用のLinuxカーネルおよび動作に必要なファイルを作成します。
作成には yocto の bitbake を使用します。

$ source poky/oe-init-build-env
$ MACHINE=rzg3s-aprzg30a bitbake -k core-image-bsp

bitbakeが完了するとLinuxの起動に必要なファイルが出来上がりますので、「AP-RZG3-0A」、PC、電源を用意し以下のように接続します。

「AP-RZG3-0A」をSCIFブートで起動し、eMMCブートに必要なファイルをeMMCにロードします。
ファイルの書き込み後、改めて「AP-RZG3-0A」を起動します。

• １）Linuxの起動
  「AP-RZG3-0A」をeMMCブートモードで起動します。

  「AP-RZG3-0A」を起動するとコンソールに起動ログが表示されます。 Linuxの起動を待ってログインします。

  Poky (Yocto Project Reference Distro) 3.1.33 rzg3s-aprzg30a ttySC0
  
  BSP: RZG3S/AP-RZG3-0A/3.0.7
  LSI: RZG3S
  Version: 3.0.7
  rzg3s-aprzg30a login: root
  root@rzg3s-aprzg30a:~#

  このとき、「AP-RZG3-0A」の起動からログインプロンプト(rzg3s-aprzg30a login:)の表示まで約20秒かかります。

• ２）VBATTモードへの遷移
  VBATTモードに遷移するため、以下のコマンドを実行します。

  # echo deep > /sys/power/mem_sleep
  # echo mem > /sys/power/state
   PM: suspend entry (deep)
   Filesystems sync: 0.001 seconds
   Freezing user space processes ... (elapsed 0.001 seconds) done.
   OOM killer disabled.
   Freezing remaining freezable tasks ... (elapsed 0.001 seconds) done.
   printk: Suspending console(s) (use no_console_suspend to debug)

  • ※
    実際のログにはタイムスタンプが表示されます。
• 3）VBATTモードからの復旧
  VBATTモード状態から復帰するには、「AP-RZG3-0A」のSW2(WAKE)を押下します。

  NOTICE:  BL2: v2.7(release):cca4398
  NOTICE:  BL2: Built : 16:49:46, Jan 30 2025
  NOTICE:  BL2: Resume(vbat)
  NOTICE:  BL2: Booting BL31
  ...
  Restarting tasks ... done
  PM: suspend exit
  root@rzg3s-aprzg30a:~#

  kernel の復帰が完了すると、プロンプトにroot@...の文字列が表示されます。復帰後は通常通りのLinux操作が可能です。

3. 比較

「AP-RZG3-0A」のLinux待機状態とVBATT状態での消費電流は以下のようになります。

Linux待機状態の消費電流 : 約110mA

VBATT状態の消費電流 ： 約0.500mA

電源ONからのLinux起動時間とVBATT状態からの復帰時間を比較すると、以下のようになります。

電源ONからのLinux起動	約20秒 (電源投入～ログイン表示まで)
VBATTからのLinux復帰	約１秒 (ボタン押下～コンソール復帰まで)

以上の比較の通り、「AP-RZG3-0A」をVBATTモードで駆動した場合、待機消費電力は1mA以下で、約1秒での高速なLinuxシステム復帰が可能です

4. まとめ

製品のご案内

本コラム以外にも開発にお役立ていただける技術情報をアプリケーションノートとして公開しております。
ご興味のある方は、ぜひ製品をご利用ください。

AP-RZG3-0A

RZ/G3S搭載CPUボード

LK-RZG3-A01

AP-RZG3-0A専用Linux開発キット