瑞萨三大类MCU:16位RL78内核的MCU产品系列、32位RX MCU系列以及Synergy平台

2019-09-03 瑞萨

近日,瑞萨开始了新一轮的产品巡回研讨会,首站厦门,随后在南京和西安三地巡回举办,在研讨会上瑞萨全系列的产品和最新解决方案被一一呈现。通过这次研讨会,记者发现这家一直坚持自有内核的MCU厂商今年主推的MCU应用方向------电机控制。


三大类MCU产品

瑞萨电子中国通用解决方案中心统括经理吴频吉介绍,瑞萨在MCU方面主要有三大类产品,分别是:16位RL78内核的MCU产品系列、32位RX MCU系列以及Synergy平台

RL78系列及解决方案

吴频吉介绍道,RL78最大的特色是低功耗;其次是扩展性好,有1KB到512KB各种各样的配置可供选择。虽然是16位的内核,但效能却很好,最高可达1.39DMIPS/MHz。

RL78有两个产品线,一是通用产品线,二是LCD产品线。在通用领域的G12、G13、G14产品系列;针对特殊应用的MCU产品,如电机控制的G1G、G1F系列;针对无线系统的G1D、G1H系列。

LCD产品线是日系厂商很有特色的产品,这跟日系厂商在家电方面的优势有关。十年前的家电基本都会用LCD,现在也还有一些遥控器在使用LCD。有LCD就需要LCD控制器,而使用此类专用的LCD MCU价格会低很多。


图2:瑞萨RL78 MCU产品线


因此,对于低功耗应用,吴频吉推荐选择RL78系列MCU。因为它的电池工作电压可以低至1.6V,运行功耗为46μA/MHz,待机功耗低至230nA。

他解释说, “在家电中,除了现在的锂电池,一般都是用干电池的,干电池的标称是1.5V,终止放电电压应该是0.9V左右,一般是使用两节干电池,因此,0.9V乘以2,再乘以90%,就是1.6V。也就是说,如果用干电池供电,电池用光了,单片机还能工作。”

他举例说,使用RL78系列MCU的遥控器可以做到3~5年不用换电池。也有人使用RL78做低成本,低功耗的空调压缩机解决方案。

在演讲中,吴频吉指出,可以通过可配置的外设来达到低功耗要求。RL78在STOP模式下,可以灵活地配置外设,以达到安全性核灵活性的最大平衡,并且保持低功耗。

在扩展性方面,RL78系列MCU的兼容性和灵活性也很好,全系列的产品都管脚兼容。

此外,RL78系列MCU还有很丰富的封装形式,有国内工程师喜欢选用的LQFP和QFN,因为这两种封装比较方便,制板成本也低;也有满足不同需求的其它封装形式。

图3:瑞萨RL78系列MCU的多重Flash保护机制。

任何人做的产品都不希望被别人破解、复制,因此各家MCU厂商也都使出浑身解数来帮助客户保护自己的代码不被窃取。在安全性方面,瑞萨采取了多种措施,据吴频吉介绍,RL78有多重Flash保护,针对3种主机通信方式,都有对应的Flash保护机制,防止代码被恶意读出。

一是编程器。工程师需要将源代码从开发环境下载到芯片,但其实这里有一个很大的安全隐患,一旦有人有能力拿编程器去连接MCU芯片,那他就有可能破解该产品。“我们的做法是,整个编程器都没有‘读出’命令。”吴频吉表示,“这样即使有人连接到了你的产品,也无法获取源代码了。”

二是仿真器。做程序开发肯定需要用到仿真器,目前常用的做法是仿真器的连接是需要输入一个10位数的密码。还有就是在烧写的时候就禁止片上调试功能,“也就是说,最终量产的产品是没有仿真功能的。这样也就无法通过仿真器获取源代码了。”吴频吉指出。

三是内部固件代码更新。他承认这个无法避免,也没有特别好的办法,因为产品代码更新是不可避免的,这种情况只能靠自己的程序加密来保证源代码不泄露了。

RL78一个很大的应用是电机控制,其实现在不论是我们日常生活中的空调和冰箱压缩机、果汁机和豆浆机等小家电、电动汽车,还是工业中用的传送带、机械手臂等都离不开电机。工厂里的一个机械手臂可能会有30~40个电机存在。

RL78系列MCU主要用于消费类产品的电机控制,比较常用的是G1G,功能更强一点的是G1F,它能做一些FOC控制,或者高速电机控制,比如吸尘器等等。

图4:瑞萨电子展示的基于RL78/G1F的便携式吸尘器解决方案

这次研讨会上,瑞萨展示了一款基于RL78/G1F的便携式吸尘器解决方案。该方案中采用的电机是无传感器3相BLDC电机,有强力和标准两档可选,强力时电机转速高达5万转/分钟,标准档时的转速为3万转/分钟。

吴频吉表示,瑞萨RL78/G1F最高可支持10万转/分钟的电机。原因是:首先,该芯片支持120度传导控制,内置了高速比较器(CMP1)和输入捕捉定时器(定时器RX,最高可达64MHz)以实现电机高速旋转;其次,该芯片内置的高速PGA、高速比较器(CMP1)和输出强制截止(PWMOPA)功能,可实现过流检测和PWM输出强制截止功能,从而快速保护电机控制电路;还有增强的模拟功能,有助于降低BOM成本。

图5:便携吸尘器原理框图

在电池管理方面,该便携吸尘器解决方案采用ISL94202管理6节可充电锂离子电池(3400mAh),支持智能BMS电池管理,无操作时可自动进入低功耗模式。ISL94202还提供了过压保护、欠压保护和过温保护功能。

图6:瑞萨RL78/G1F的新功能

以前瑞萨会针对不同的市场推出不同的产品,不过,现在瑞萨实施的是统一的全球化战略,全球产品基本一致。下面是瑞萨在中国市场的RL78系列MCU产品线,以及今年主推的产品。从列表中,我们可以看出,其电机控制MCU的主推产品最多,也就是说今年的业务重点将是电机控制。

图7:瑞萨电子中国区MCU产品一览

吴频吉还列举了其他一些用于简单电机控制的RL78系列MCU,例如R7F0C806/807,它的特点是Flash小(4KB/8KB)、RAM小(512B/1KB)、简单,但内部具有使用TAU的PWM功能,可实现简单的步进电机控制,和带霍尔传感器的BLDC电机的控制。一般用于风扇、果汁机,搅拌器等电机应用。

还有R7F0C808/809,特点是大电流驱动,可以直接驱动LED,有6个COM和8个SEG端口。其中COM是120mA,SEG是15mA,封装为20管脚的SSOP和SOP封装,一般应用小型产品的数码管和LED显示。

还有一个目标市场为电动车和电机控制的R7F0C008/009,它的特点是有用于三相PWM驱动的定时器RD,集成了电机驱动的外设,比如1通道的可调增益放大器(PGA)、2通道比较器和10位ADC等。

图8:基于R7F0C009的电动工具参考设计

RX产品系列特色

在吴频吉看来,瑞萨RX系列MCU是一个比较有特色的产品系列。它包括入门级系列,专为超低功耗设计的RX100;低功耗与高性能之间的最佳平衡产品RX200;具有高性能和广泛的产品阵容的RX600;以及最高的速度和最佳性能的旗舰产品RX700

图9:瑞萨RX产品路线图

其中RX100使用的工艺与RL78是一样的,主要的特点还是性价比;不过RX600和RX700是完全讲究性能,使用的是瑞萨最新的40nm Flash技术。吴频吉解释说,目前Flash最先进的工艺是28nm,一般只有汽车引擎控制才会用,消费类Flash一般采用40nm,或者65nm工艺。特别是RX700,使用的都是4M Flash。

在大部分MCU厂商都转向Arm内核的今天,瑞萨为何还在坚持使用自有内核呢?吴频吉解释说,是为了追求性价比和性能,因为RX内核的性能比同一级别的Arm内核产品性能要高。且RX内核支持DSP和浮点运算功能(FPU)。

他举例说,与Arm Cortex-M4内核相比,RX v2内核提高了周期执行性能,优于Arm 32位内核,具有先进的DSP和FPU功能;RX v3内核,具有寄存器组保存功能,通过中断操作减少了开销,增强了实时处理能力。此外,还改进了处理能力,以支持更复杂的系统,有助于增加产品的附加值。

图10:RX内核与Arm Cortex-M4内核性能对比


他指出,与Arm Cortex M4相比,瑞萨DSP性能提高了3倍,浮点运算性能提升了2倍。所以在一些声音,数据处理算法的应用时,RX内核的MCU性能会高很多。

图11:RX100/200系列产品路线图


按照RX100/200系列产品的路线图,在电机控制方面有RX24TRX24URX23T,工业消费类有RX231RX230RX130等产品。

其中,RX231、RX230是比较有特色的产品。它们的特色是功能比较全,比如在家电产品方面,它支持触摸人机界面,支持5V供电,支持各种通信接口,比如CAN,USB等。

图12:应用范围极广的RX231


RX231还有一个特点是具有高灵敏度和抗噪声干扰能力,可以透过1cm厚的亚克力材料或者木板进行感应,实现30cm范围的接近感应;抗干扰度通过了IEC61000 4-3/4-6 Level3的测试。

还支持电容自感应方式和电容互感方式,能够增强防水能力,而通过按键矩阵可以增加触摸按键的数量。

此外,它的开发也更加容易,开发工具可以实现灵敏度自动调整,帮助客户缩短开发时间。

而RX600/RX700系列产品,目前主推的产品是RX65N系列。这个系列产品用的是40nm技术,性能比较高。该系列产品里最低是256kB RAM,最高是640KB RAM,它具有增强的模拟外设功能,支持以太网和USB主/从等功能,可以用于高速通信连接;支持浮点运算与数字信号处理指令。

图13:RX651/RX65N产品定位


RX651/RX65N系列产品有两个主要的特色,一是增强功能的片内Flash存储器,这个2M Flash具备完全后台工作能力的双区(Dual-Bank)Flash,可实现简单可靠的在线固件升级。因为这两块Flash是独立供电的,也就是说,一块Flash在擦写的时候,另一块Flash可正常运行。这个功能可以让生产线上的机械手臂实现不停机更新。


还有一个就是现在瑞萨所有新出的芯片上,都有一个嵌入式安全的概念,这个跟前面的保护Flash不被抄是另外一回事。这包括TSIP可信安全单元和Trusted Memory等。

图14:RX丰富的安全功能


在人机界面方面,RX651/RX65N内置了TFT显示控制器和2D加速器,以及大容量RAM,单芯片系统即可支持WQVGA分辨率的LCD显示。

Renesas Synergy平台

Synergy平台是瑞萨推出的面向物联网的开发平台,由搭载了瑞萨MCU硬件平台和认证的SSP软件、开发工具、资源库等部分组成。Synergy平台拥有更完整的内容、认证与支持,瑞萨为Synergy提供认证合格的软件包,无任何许可证费用和版权费,且产品数不受限,瑞萨目前提供了S1、S3、S5、S7四个不同等级的单片机系列。借助Synergy平台,工程师只需三步即可完成IoT项目开发。

图15:Synergy软件的组成部分


这个平台并不强调芯片,主要强调的是系统,最重要的部分是软件。

此外,在本次研讨会上,瑞萨还介绍了其模拟与混合信号产品线、电源产品线,以及收购IDT后的产品组合更新。2019年,瑞萨计划推出面向数据传感、存储和互联的IDT模拟混合信号产品,满足快速增长的数据经济和互联世界需求。

图16:合并后的IDT产品线分类

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本文由阿新转载自瑞萨,原文标题为:媒体聚焦丨2019年瑞萨电子在中国主推的产品有哪些?,本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

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  • 一片锦绣 Lv7. 资深专家 2019-12-08
    学习了
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