RISC-V不可阻挡的势头进一步扩大，新的通用微控制器产品组嵌入了瑞萨电子开发的CPU内核，旨在满足广泛的节能、混合信号应用。
Giancarlo Parodi
Principal Product Marketing Engineer
自2020年10月以来，瑞萨电子正式活跃在RISC-V微控制器领域，并成功推出了两款ASSP产品，分别用于电机控制和语音驱动的HMI系统。现在，通用MCU增强了RISC-V产品组合。这是首款采用瑞萨电子自研开发的RISC-V内核MCU。
R9A02G021通用微控制器具有模拟和数字外设的有趣组合，如下图所示。
R9A02G021 RISC-V MCU框图
该器件具有128KB的大容量程序存储器，由于可以支持小块的2KB擦除，并且能够与初始的16KB启动部分交换以实现用户引导加载程序代码更新，因此可以更好地支持在线更新。为了使更新过程更加可靠，闪存屏蔽功能可防止意外擦除，并且可以永久保护。
对于软件IP保密性，闪存读取保护功能允许用户定义一个存储区域来保存程序代码，这些代码只能被获取以供执行，而不能作为数据读出。这有效地创建了一个可执行部分，该部分受到保护，不会受到简单复制的影响。生产控制可以使用唯一ID（在瑞萨电子工厂编程的只读设备唯一序列号）和用户ID（64位用户定义值）来实现。用户ID可以由客户在生产中的隐藏内存区域内编程，并且仅当应用程序映像在用户定义的内存位置中保存特定的“解锁密钥”值时才可读。通过这种方式，您可以确保只有合法应用程序才能访问机密值，该值可以进一步用作身份验证外部代理、生成数据加密密钥等的种子。事实上，嵌入了一个真正的随机数生成器硬件来支持这种简单但有效的用例。
具有16KB片上RAM，可为外设提供数据缓冲空间，并容纳所需的所有应用变量。几乎整个SRAM都受到奇偶校验位的保护，为了增强可靠性，4KB由ECC代码保护，能够纠正单bit和检测双bit错误。这是存储应用关键变量的地方，这些变量需要额外保护，以防止意外的环境变化（例如，永远存在的宇宙辐射粒子）。
应用参数和运行时信息状态可以存储在4KB的非易失性数据闪存中，可以以1KB为单元进行擦除，可当作EEPROM使用。
从系统性能来看，瑞萨电子RISC-V CPU在开源编译器上已经达到了3.27CM/MHz 的出色CoreMark分数，而其他专业工具链甚至可以进一步提高这一分数（请关注未来在EEMBC网站上发布的更多分数）。RISC-V指令集架构（ISA）是优化CPU实现的理想选择，瑞萨电子已经负责添加几个扩展，这对于深度嵌入式系统非常重要。乘法和位操作扩展以及内置的硬件除法器可加快操作速度，因为只需更少的指令即可获得相同的结果。额外的压缩指令进一步有助于减小代码大小、加快执行速度和节省功耗，因为闪存程序获取的数量减少了。
CPU还内置了一个动态分支预测器，该预测器可以观察程序流，并可以选择在分支期间采取的最可能的路径，以便可以在不中断和刷新管道的情况下执行下一条指令；这提高了每个周期的指令总数。结合所有这些CPU功能，用户可以在如此紧凑的设备中开发性能非常高的应用程序。
总体而言，开发了自己的CPU内核使瑞萨电子能够优化实施，完全控制设计选择，并确保未来产品的IP路线图。瑞萨电子在实现微控制器CPU方面拥有丰富的经验。这为客户提供了部署商业上可行产品的保证，并得到了瑞萨电子质量支持，消除了对专有架构的任何担忧。
如果没有足够的I/O接口，原始性能将毫无意义。该器件具有一组平衡良好的模拟和数字外设，可以较低的成本实现混合信号应用，因为许多构建模块已经嵌入到MCU中。例如，在模拟侧，有一个10通道12位A/D转换器（ADC）、一个2通道8位D/A转换器（DAC）、两个比较器和一个片上温度传感器。ADC和比较器可在1.6V至5.5V的整个工作电压范围内使用，ADC还可以输入外部基准电压源，从而轻松适应应用需求。
数字连接部分支持许多协议，如UART、SPI、I2C，甚至还有专用的远程控制接口。电池供电应用具有300nA的出色待机电流消耗，并保留了所有SRAM内容。在这种情况下，应用程序可以在短短4 μs内快速恢复运行，随时准备对外部唤醒事件做出反应。通过实时时钟或内部32位低功耗定时器可实现较长的待机时间。注重可靠性的应用将受益于应用看门狗、第二个独立于时钟的看门狗、CRC单元、时钟监视器和ADC自检逻辑。甚至工作温度都不是问题，因为该设备可以在高达125 °C的温度下不受限制地运行。
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来源：瑞萨电子
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