Renesas RA
32-bit Microcontroller
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Renesas Advanced (RA)[1] sind 32-bit Microcontroller von Renesas Electronics basierend auf ARM Cortex-M23, -M4 und M33 Prozessor-Kernen.
RA integriert Secure Element Funktionalität mit PSA-Zertifizierung[2] für sichere Internet-of-Things Geräte für unterschiedliche Anwendungen, unter anderem für Geräte der Industrie 4.0.
Geschichte
Hardware (Mikrocontroller)
- Erste Hardware steht seit Oktober 2019 zur Verfügung. Dabei handelt es sich um die Mikrocontroller-Gruppen RA2A1, RA4M1, RA6M1, RA6M2 sowie RA6M3.[3]
- Im Mai 2020 wurde ein Device mit BLE5.0 veröffentlicht. Es handelt sich um die RA4W1-Gruppe.[4]
- Im Oktober 2020 wurde ein Device mit Cortex-M33 Core und ARM TrustZone veröffentlicht[5] und ein applikationsspezifisches Device mit Cortex-M4 für Motor Control veröffentlicht[6]
- Im Dezember 2020 wurde ein Ultra-Low-Power-Baustein mit Cortex-M23[7] und ein Baustein der Mainstream-Serie mit Cortex-M33-Core veröffentlicht.[8]
- Im Januar 2021 wurde ein der Entry-Line-Baustein RA2E1 veröffentlicht.[9]
- Im März 2021 wurde mit dem RA6M5 ein neues Flagship Device vorgestellt.[10]
- Im September 2021 wurden mit dem RA4E1[11] und dem RA6E1[12] die ersten hoch peformanten Entry-Line-Bausteine der RA-Familie eingeführt.
- Im Oktober 2021 wurde mit dem RA2E2 die RA2-Serie um einen weiteren Entry-Line-Baustein erweitert.[13]
Software (Software-Paket)
- v0.8.0 wurde im Oktober 2019 auf Github released.[14]
- v1.0.0 wurde im März 2020 released.
- v2.0.0 wurde zeitgleich mit dem RA6M4 im Oktober 2020 auf Github released
- V2.2.0 wurde im Dezember 2020 auf Github veröffentlicht und unterstützt folgende Devices[15]: RA2A1, RA2L1, RA4M1, RA4M3, RA4W1, RA6M1, RA6M2, RA6M3, RA6M4, RA6T1
- V2.3.0 wurde im Januar 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA2E1, RA4M2
- V2.3.0 wurde im März 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA6M5
- V3.3.0 wurde im September 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA4E1 und RA6E1
- V3.4.0 wurde im Oktober 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA2E2
Die Mikrocontroller-Serien
Die RA-Familie besteht aus den drei Mikrocontroller-Serien RA2, RA4 und RA6
| Serie | Taktrate | Speicherdichte | Merkmale |
| RA6 | Bis zu 240 MHz | Große Speicherdichte: Bis zu 2 MB on-chip Flash, bis zu 640 KB integriertes SRAM | Für Anwendungen mit hoher Rechenleistung |
| RA4 | Bis zu 48 MHz | Mittlere Speicherdichte:
Bis zu 256 KB on-chip Flash, bis zu 32 KB integriertes SRAM
|
Für Anwendungen mit niedriger Leistungsaufnahme und hoher Rechenleistung |
| RA2 | Bis zu 48 MHz | Optimierte Speicherdichte: Bis zu 256 KB on-chip Flash, bis zu 32 KB integriertes SRAM | Für Anwendungen mit niedriger Leistungsaufnahme |
RA2-Serien - Betriebsspannung [1.6-5.5 V] - Max. Betriebsfrequenz [48 MHz]
Die Mikrocontroller-Serie RA2 ist auf extrem niedrige Leistungsaufnahme optimiert und bietet eine CPU-Leistung von bis zu 48 MHz mit einem ARM Cortex-M23-Kern mit bis zu 256 KB integriertem Flash-Speicher und einer einzelnen Spannungsversorgung im Bereich von 1,6 V bis 5,5 V. Mit Peripheriegeräten wie kapazitivem Touch eignet sich die RA2-Serie ideal für Systemsteuerungs- oder Benutzeroberflächenanwendungen wie Gesundheitsgeräte, Haushaltsgeräte, Bürogeräte und Messgeräte.
| Gruppe | Flash (KB) | SRAM (KB) | Anzahl Pins | Merkmale |
RA2A1 |
256 | 32 | 32-64 | Fünf Varianten mit Cortex-M23-Kern mit 48 MHz, 32-64-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 24-Bit-A/D-Umsetzer, 16-Bit-A/D-Umsetzer, Security- und Safety-Merkmale |
RA2L1 |
128-256 | 32 | 48-100 | 20 Varianten mit Cortex-M23-Kern mit 48 MHz, 48-100-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, Security- und Safety-Merkmale. Die Stromaufnahme beträgt 64 μA/MHz im Betrieb, 250nA im Standby mit einer Aufwachzeit von weniger als 5 µs. |
RA2E1 |
32-128 | 16 | 25-64 | 48 Varianten mit Cortex-M23-Kern mit 48 MHz, 25-64-Pin-Gehäusen, 128 KB Flash-Speicher und 16 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, Security- und Safety-Merkmale. Diese MCU-Familie adressiert kosten- und platzsensitive Applikationen. |
RA2E2 |
16-64 | 8 | 16-24 | 27 Varianten mit Cortex-M23-Kern mit 48MHz, 16-24-Pin-Gehäusen, 64 KB Flash-Speicher und 8 kB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, Security- und Safety-Merkmale. Diese MCU-Familie adressiert Anwendungen mit sehr niedriger Leistungsaufnahme von 81μA/MHz im aktiven und 200nA im Standby-Modus. Des Weiteren werden maximale Umgebungstemperaturen von 125°C unterstützt. |
RA4-Serien - Betriebsspannung [1.6-5.5V] - Max. Betriebsfrequenz [48-100MHz]
Die RA4-Serie verbindet den Bedarf an geringem Stromverbrauch mit dem Bedarf an Konnektivität und Rechenleistung. Diese Mikrocontroller bieten eine CPU-Leistung von bis zu 100 MHz mithilfe von Cortex-M4- oder M33-Kernen mit bis zu 1 MB integriertem Flash-Speicher. Die Serie bietet eine breite Palette an Peripherieanbindung, darunter USB, CAN, ADC, kapazitivem Touch, einen Segment-LCD-Controller und zusätzliche IP-Sicherheitsintegration. Damit eignet sie sich für Industrieanlagen, Haushaltsgeräte, Bürogeräte, Gesundheitsprodukte und Messgeräte.
| Gruppe | Flash (KB) | SRAM (KB) | Anzahl Pins | Betriebsspannung (V) | Maximale Betriebsfrequenz (MHz) | Merkmale |
RA4M1 |
256 | 32 | 40-100 | 1.6-5.5 | 48 | Sieben Varianten von 48 MHz-Mikrocontroller mit Cortex-M4-Kern, 40-100-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich Segment-LCD-Controller, kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 14-Bit-A/D-Umsetzer, Security- und Safety-Merkmale |
RA4W1 |
512 | 96 | 56 | 1.8-3.6 | 48 | Bluetooth Low Energy 5.0-Mikrocontroller mit Cortex-M4-Kern bei 48 MHz mit 56-poligem QFN-Gehäuse, 512 KB Flash-Speicher und 96 KB SRAM, einschließlich Segment-LCD-Controller, kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 14-Bit-A/D-Umsetzer, Security- und Safety-Merkmale |
RA4E1 |
256-512 | 128 | 48-64 | 2.7-3.6 | 100 | Vier Varianten von 100 MHz Entry-Line-Mikrocontrollern mit Cortex-M33-Kern mit 48-64-Pin-Gehäusen, bis zu 512 kB Flash-Speicher und 128 kB SRAM. |
RA4M2 |
256-512 | 128 | 48-100 | 2.7-3.6 | 100 | 12 Varianten von 100 MHz Mikrocontrollern mit Cortex-M33-Kern mit 48-100-Pin-Gehäusen, bis zu 512 kB Flash-Speicher und 128 kB SRAM sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Security-, Safety- und Analogfunktionalität. Dieser Baustein erreicht eine Stromaufnahme von 80μA/MHz, während der CoreMark-Algorithmus aus dem Flash ausgeführt wird. |
RA4M3 |
512-1024 | 128 | 64-144 | 2.7-3.6 | 100 | Sieben Varianten von 100 MHz Mikrocontrollern mit Cortex-M33-Kern mit 64-144-Pin-Gehäusen, bis zu 1 MB Flash-Speicher und 128 kB SRAM sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Security-, Safety- und Analogfunktionalität |
RA6-Serien - Betriebsspannung [2.7-3.6 V] - Max. Betriebsfrequenz [120-200 MHz]
Die RA6-Serie bietet die umfassendste Integration von Kommunikationsschnittstellen sowie das höchste Leistungsniveau. Diese Mikrocontroller beinhalten einen Cortex-M4- oder Cortex-M33-Kern, einen Speicherbereich von 256 KB bis 2 MB Flash und eine CPU-Leistung von bis zu 200 MHz. Die Serie bietet die Integration von Ethernet-, USB Full-Speed- und USB High-Speed-, QSPI-, Octa-SPI-, CAN-FD- und TFT-Bildschirmtreibern. Die RA6-Serie ist für Anwendungen wie IoT-Endpunkte, weiße Ware, Zähler und andere Industrie- und Verbraucheranwendungen geeignet. Die RA6-Serie beinhaltet ein ASSP für Motorsteuerung.
| Gruppe | Flash (KB) | SRAM (KB) | Anzahl Pins | Maximale Betriebsfrequenz (MHz) | Merkmale |
RA6M1 |
512 | 256 | 64-100 | 120 | Vier Varianten von 120 MHz-Mikrocontrollern mit Cortex-M4-Kern, 64-100-Pin-Gehäusen, 512 KB Flash-Speicher und 256 KB SRAM sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Sicherheitsfunktionen und Analogfunktionalität |
RA6M2 |
512-1024 | 384 | 100-145 | 120 | Sechs Varianten von 120 MHz-Mikrocontrollern mit Cortex-M4-Kern, 100-145-Pin-Gehäusen, bis zu 1 MB Flash-Speicher und 384 KB SRAM sowie kapazitivem Touch, Ethernet-, CAN-, USB Full-Speed-, Security-, Safety- und Analogfunktionalität |
RA6M3 |
1024-2048 | 640 | 100-176 | 120 | Zehn Varianten von 120 MHz-Mikrocontrollern mit Cortex-M4-Kern mit 100-176-Pin-Gehäusen, bis zu 2 MB Flash-Speicher und 640 KB SRAM sowie TFT-LCD-Controller, 2D-Grafik-Engine und kapazitivem Touch, Ethernet, CAN, USB, Security-, Safety- und Analogfunktionalität |
RA6E1 |
512-1024 | 256 | 48-100 | 200 | Sechs Varianten von 200 MHz-Entry-Line-Mikrocontrollern mit Cortex-M33-Kern mit 48-100-Pin-Gehäusen, bis zu 1 MB Flash-Speicher und 256 kB SRAM. |
RA6M4 |
512-1024 | 256 | 64-144 | 200 | Neun Varianten von 200 MHz-Mikrocontrollern mit Cortex-M33-Kern mit 64-144-Pin-Gehäusen, bis zu 1 MB Flash-Speicher und 256 kB SRAM sowie kapazitivem Touch, Ethernet, CAN, USB Full-Speed, OctaSPI, Security-, Safety- und Analogfunktionalität |
RA6M5 |
1024 - 2048 | 512 | 100-176 | 200 | 20 Varianten von 200 MHz-Mikrocontrollern mit Cortex-M33-Kern mit 100-176-Pin-Gehäusen, bis zu 2 MB Flash-Speicher und 512 kB SRAM sowie kapazitivem Touch, Ethernet, CAN FD, USB High-Speed und Full-Speed, OctaSPI, Security-, Safety- und Analogfunktionalität. Die RA6M5-Gruppe komplimentiert die Mainstream-Serie und ist das neue Flagship Device. |
RA6T1 |
256-512 | 64 | 64-100 | 120 | Vier Varianten von 120 MHz-Mikrocontrollern mit Cortex-M4-Kern mit 64-100-Pin-Gehäusen, bis zu 512 KB Flash-Speicher und 64 KB SRAM sowie applikationsspezifische Funktionalität für Motorsteuerung |
Software
Flexible software package
Das RA Flexible Software Package (FSP) beinhaltet Treiber für alle Peripherieelemente der RA-Mikrocontroller, das FreeRTOS- und Azure RTOS-Echtzeitbetriebssystem, Middleware-Stacks und definierte APIs, um das gesamte ARM-Ökosystem zu nutzen.
Merkmale
- HAL-Treiber
- Konfigurator und Codegenerator
- Statische und dynamische Analyse mit branchenüblichen Tools
- Anwendungsunterstützung in RTOS- und Nicht-RTOS-Umgebungen
- FreeRTOS-Unterstützung
- Azure RTOS-Unterstützung
- Tool um RTOS-Ressourcen zu konfigurieren(Threads, Mutexe usw.)
- TCP-/IP- und andere Konnektivitätsprotokollstacks
- Einfache Konnektivitätsoptionen zu wichtigen Cloud-Anbietern
- USB-Middleware-Unterstützung für CDC- und Massenspeicherklassen
- Sichere Verbindungen über Mbed TLS
- Kryptografische PSA-APIs
- Unterstützung für integrierte Hardwarebeschleunigung
- Grafikschnittstellentools mit Segger emWin und TES Dave2D
- Sichere Debugging-Funktionen
- Tool-Support von Renesas und Lösungen von Drittanbietern
- Vollständiger Quellcode über GitHub verfügbar
Komponenten
- CMIS-kompatible Paketdateien für die integrierte Entwicklungsumgebung Renesas e2 studio
- Board Support Package (BSP) für RA-Mikrocontroller und Evaluierungsboards
- HAL-Treiber für Peripherien
- Middleware-Stacks und -Protokolle
- Modulkonfiguratoren und Codegeneratoren
- Quelldateien zur Integration in Entwicklungsumgebungen und Tools von Drittanbietern
Tool-Chain
Das RA FSP unterstützt folgende Entwicklungsumgebungen mit entsprechenden Compiler : e2 studio IDE (GCC Compiler for ARM), ARM Keil MDK (ARM Compiler v6) , IAR Embedded Workbench.
Debugger
- SEGGER J-Link
- Renesas E2 & E2 Lite
Ecosystem
Neben der Renesas e2 Studio-IDE unterstützt das FSP auch Tools und IDEs von Drittanbietern. Diese Unterstützung wird durch die RA Smart Configurators (RASC)-Anwendung bereitgestellt. Der Renesas RA Smart Configurator ist eine Desktop-Anwendung, mit der das Softwaresystem (BSP, Treiber, RTOS und Middleware) für einen RA-Mikrocontroller konfigurieren werden kann, wenn eine IDE und die Toolchain eines Drittanbieters verwendet wird. Der RA Smart Configurator kann derzeit mit IAR Embedded Workbench, Keil MDK und den ARM-Compiler 6-Toolchains verwendet werden.
Evaluierungsboards
Evaluierungsboards RA6-Serie
EK-RA6M3G (mit optionalem Graphic-Aufsteckboard), EK-RA6M3, EK-RA6M2, EK-RA6M1, EK-RA6M4, EK-RA6M5.
Flexible Prototype Board: FPB-RA6E1
Evaluierungsboards RA4-Serie
EK-RA4M1, EK-RA4W1, EK-RA4M2, EK-RA4M3
Flexible Prototype Board: FPB-RA4E1
Evaluierungsboards RA2-Serie
EK-RA2A1, EK-RA2E1, EK-RA2L1, EK-RA2E2
Tools
Compiler
- GCC Compiler for ARM
- ARM Keil MDK (ARM Compiler v6)
- IAR Embedded Workbench
Debugger
Mit der ARM CoreSight-Debugger-IP wird eine Vielzahl von On-Chip-Debuggern unterstützt. Die Segger J-Link-Familie[16] und die Renesas E2[17] / E2 Lite-Debugger[17] unterstützen SWD- und JTAG-Verbindungen sowie ETM- und ETB-Trace-Daten vollständig.
- Segger J-Link
- Renesas E2 and E2 lite
Partner
Das RA Partner Ecosystem bietet eine Reihe von Software- und Hardware-Bausteinen, die mit MCUs der Renesas RA-Familie sofort einsatzbereit sind. Das RA-Ready-Label indiziert dabei eine Art zertifizierte Partnerschaft. Die Lösungen sind getestet und werden in Videos und Application Notes erklärt.
Dokumentation
Teilenummerbeschreibung
Bauteilebezeichnung mit Stellen von Links nach Rechts:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R | 7 | F | A | 6 | M | 3 | A | H | 2 | C | BG | |
| Renesas | MCU | Flash | Advanced | Serie | Applikation | Gruppe | Merkmale | Flash | Temp | Quality | Gehäusetyp | |
#5 2: RA2-Serie, 4: RA4-Serie, 6: RA6-Serie
#6: Applikation: A - Analogue, M - Mainstream, W - Wireless, L - Low Power, E - Entry, T - Motor Control
#9 Flash in KB: 3 (16) 4 (24), 5 (32), 6 (48), 7 (64), 8 (96), 9 (128), A (192), B (256), C (384), D (512),E (768), F (1024), G (1536), H (2048)
#10: 2 [-40°C to 85°C], 3 [-40°C to 105°C], 4 [-40°C to +125°C]
#11: C :Q2A Industrial, D: Q2B Consumer
#12,13# 15 + 16. Gehäuse
| Gehäuseform | Anzahl der Pins | Größe in mm | Abstand der Pins in mm | |
| BG | BGA | 176 | 13x13 | 0.8 |
| FC | LQFP | 174 | 24x24 | 0.5 |
| FB | LQFP | 144 | 20x20 | 0.5 |
| FP | LQFP | 100 | 14x14 | 0.5 |
| FF | LQFP | 80 | 14x14 | 0.65 |
| FN | LQFP | 80 | 12x12 | 0.5 |
| FK | LQFP | 64 | 14x14 | 0.8 |
| FM | LQFP | 64 | 10x10 | 0.5 |
| BU | BGA | 64 | 4x4 | 0.4 |
| FL | LQFP | 48 | 7x7 | 0.5 |
| LM | LGA | 36 | 4x4 | 0.5 |
| FJ | LQFP | 32 | 7x7 | 0.8 |
| NH | VQFN | 32 | 5x5 | 0.5 |
| NK | HWQFN | 24 | 4x4 | 0.5 |
| NJ | HWQFN | 20 | 4x4 | 0.5 |
| BY | WLCSP | 16 | 1.84x1.87 | 0.4 |