瑞萨

据知名分析机构ICinsights在今年八月发布的数据披露,因为自动驾驶传感器和物联网需求增长的推动,MCU在未来几年将会保持强劲的增长势头。报告中指出,2018 至 2023 年,全球MCU的销售额复合年均增长率 (CAGR) 将会达到3.9%,并在2023年达到213亿美元。

瑞萨作为这个领域的重要玩家,今日也推出了其全新的MCU产品线,卡位物联网市场。

MCU开发面临五大挑战,RA系列应运亮相

从业界介绍得知,现在的MCU开发者面临工程、安全、云通信、质量和升级换代这五方面的问题:

首先在工程方面,按时交付、在预算内满足要求规格、确保最终客户的“易用性”和以更快的节奏集成新技术(如安全性)成为迫切需求;在安全方面,监管要求和商业压力日益提升,各种强制实施安全设计,加上需要从终端到边缘再到云端全覆盖的安全性设计,然而开发者的安全知识或技能缺乏限制了他们在这方面的发挥。至于云通信方面,很多初入物联网行业的开发者在相关经验上有所缺失,加上安全考虑,这就给他们带来了双重考验;还有质量和升级换代的需求。以上种种让MCU厂商面临着前所未有的新挑战。

瑞萨新发布的Renesas Advanced (RA)MCU产品家族就是为了解决这些问题而生的。

资料显示,这是一系列基于32位Arm Cortex M内核设计的MCU,拥有高性能(最高200Mhz)、大容量内存(最高2MB闪存),瑞萨领先的安全IP(也可选择基于TrustZone的产品),广泛的连接性(USB/CAN-FD/以太网)和可扩展性等特征。再加上易于使用的Flexible Software Package(灵活配置软件包,FSP)。尤其是这个FSP,更是瑞萨这系列MCU不得不提的一大亮点。

据介绍,RA产品家族的灵活配置软件包(FSP)提供了一种开放式架构,允许客户复用原有的代码,并将其与瑞萨电子和合作伙伴的软件示例结合起来,以加速如连接、安全等复杂功能的部署。FSP使用Amazon FreeRTOS,还将在2020年初为Cortex-M23和Cortex-M33 MCU上的ThreadX RTOS与中间件增加开箱即用的支持,给开发人员提供“设备到云端”的高端选项。开箱即用的功能也可以用其他任何RTOS或中间件轻松地替代或扩展。

安全则是RA产品的另一个亮点。

瑞萨电子物联网与基础设施事业部高级副总裁Roger Wendelken指出,“RA MCU在Arm®v8-M TrustZone®技术的基础上,将我们的安全加密引擎(SEC)IP与NIST CAVP认证相结合,为客户带来了无以伦比的物联网安全性,同时还提供篡改检测功能并增强了对侧信道攻击的抵抗力。贯穿RA产品家族的可扩展性和兼容性使客户能够构建一系列产品,还可通过我们的灵活配置软件包(FSP),使用Amazon FreeRTOS、ThreadX或其它RTOS与中间件解决方案,实现快速开发”.”RA产品家族还通过了Arm平台安全架构(PSA)第1级认证”,瑞萨方面强调。

按照规划,瑞萨RA产品线包括RA2系列(最高主频60 MHz)、RA4系列(最高主频100 MHz)、RA6系列(最高主频200 MHz),和将于稍后发布的双核RA8系列。目前推出的首批五个RA MCU产品群,由基于Arm Cortex-M4和Cortex-M23内核的32颗可扩展MCU组成。这些MCU具有32-176引脚,配备256 KB至2 MB代码闪存,32 KB至640 KB SRAM,提供USB、CAN和以太网等连接性。得益于功能和引脚的兼容性,可轻松在RA家族中实现设计转移。每个RA MCU产品群均提供出色的工作与待机功耗和各种增强功能,如瑞萨备受欢迎的HMI电容式触摸按键技术。

瑞萨表示,他们的这系列MCU以满足下一代嵌入式解决方案的需求。工程师可以轻松将其应用于工业自动化、楼宇自动化、计量、健康医疗与家电等应用的物联网(IoT)端点和边缘设备等领域。

补全瑞萨32位MCU产品线,进一步覆盖市场

瑞萨是全球领先的MCU供应商,尤其是在车载MCU方面,瑞萨在多个领域名列前茅。而全新发布的RA则补全了他们当下的32位MCU产品线,为他们进军更广泛的市场增加了新的筹码。

熟悉瑞萨32位MCU产品线的读者应该知道,在RA之前,他们拥有RX产品家族和Renesas Synergy™ Platform 。他们想通过这两条产品线,提供独特的差异化功能,为客户提供价值。

首先看Renesas Synergy,这是一系列采用Arm Cortex-M核设计的微控制器,是他们专为包括面向物联网市场的互连移动设备和高性能嵌入式系统控制器等终端应用而设计。其特色是MCU结合了商业级带质保的软件和开发工具。

从我们之前的报道也可以看到,Synergy 是一个全面的、集成的开发平台,涵括了Synergy 软件、Synergy 单片机、Synergy 工具和开发板、Synergy 解决方案和SynergyGallery 。作为一个专门为物联网开发者定制的平台,Renesas Synergy,可用于客户终端产品的制造,内容完整,通过认证,并提高支持。最主要的是将工程师从发威的基础架构中解放出来,更快地将复杂的设计产品化并推向市场。

官网资料披露,Renesas Synergy微控制器家族涵盖四个不同的系列:S1、S3、S5、S7,其中使用S1系列产品,能最大化便携式传感器和控制应用程序的电池寿命,极低功耗模式和快速唤醒时间下以1.6V的电压来运行。使用硬件加速外设装置等综合功能设备,优化CPU带宽并降低功耗。同时,真随机数生成器和AES可提供安全连接。

S3系列则可以优化电源性能以提升S3系列中应用程序的效率。使用内置浮点单元以最少的CPU时钟周期处理数据密集型操作,并借助AES、真随机数生成器和内存保护元件等措施来确保数据安全。

而S5系列使用紧密集成的高性能S5系列产品来提高生产力。借助640KB片上SRAM来完成缓冲图形帧以驱动彩色TFTLCD等任务,无需昂贵的外部SRAM组件。使用单精度浮点单元进行计算,管理连接,显示图形并获取高精度模拟数据。使用内置安全功能(如RSA加密和解密)处理安全密钥。

S7系列则是旗舰产品,可以管理高性能、计算密集型应用程序。4MB闪存可实现内存冗余,在同步处理多个高速连接通道、精确控制操作和高精度模拟信号的同时,驱动彩色LCD。使用对称与非对称加密硬件加速器、HASH算法和安全密钥生成和存储来保护产品。

换而言之,这系列MCU丰富的性能、功能和引脚兼容性,提供嵌入式市场所需的可扩展性、功耗、代码可重用性和性能。

其次,Renesas eXtreme(RX)产品家族则是瑞萨采用私有的RX内核设计,能提供业界领先的32位CoreMark®/ MHz性能以及最大的代码闪存和SRAM容量的MCU产品。

据了解,RX系列是瑞萨电子的前身瑞萨科技在2009年推出的一个产品线,该系列的MCU都是采用其私有的RX内核设计。在2018年10月,他们更是推出了业界领先性能的RXv3 核,大幅提升新的32位RX MCU系列产品性能。

作为一款CISC(复杂指令集计算机)架构, RXv3 在代码密度方面比 RISC(精简指令集计算机) 架构具有更明显的优势。同时, RXv3 还可以利用指令流水线来提供与RISC相当的高周期指令(IPC)性能。较之 RXv2 架构,新的 RXv3 核更是具有增强的指令流水线、针对寄存器组保存功能的多种选项以及双精度浮点单元(FPU)功能,可实现最出色的计算性能、功耗和代码效率。

ICinsights表示,MCU的营收在过去几年受到了逐年递减的ASP销售影响,这主要是因为32 位元的MCU 产品激烈竞争所致。但他们指出,32 位的MCU 的平均售价已经结束下滑。这就给拥有丰富MCU产品线的瑞萨带来了更多的机会。

来源:半导体行业观察

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Renesas Synergy™ 平台导图2017年3月29日,日本东京讯——全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社今日宣布公司准备在Renesas Synergy™平台上扩展其微控制器(MCU)产品阵容,进一步扩充周边功能、CUP性能和存储容量,从而完全满足系统开发人员提出创新解决方法推动业务发展之所需。伴随可扩展、可兼容的MCU系列的拓展,研发人员能够重复使用软硬件中的工程资源,在开发终端产品时拥有更多的选择。

加上新增的S128、S3A3和S3A6系列,Synergy MCU中现在共有7个MCU系列,57款基于ARM® Cortex®-M CPU内核的芯片,涵盖从32MHz到240MHz的工作频率以及容量为64KB、128KB、256KB、512KB、1MB、2MB和4MB的片上闪存。瑞萨电子将在未来继续添加新的Synergy MCU系列产品,以此为基础为具体应用提供更深入的解决方案。

S128、S3A6和S3A3 三大群组中的20款新型Synergy MCU芯片目前正在面向特定客户进行发样,将于2017年6月推向公众市场。如需尽早了解这些微控制器的信息,敬请莅临于4月11日在东京举办的Renesas DevCon Japan 2017。

自2015年10月推向市场以来,随着Synergy软件包(SSP)的扩展,Synergy 平台在软件中的功能不断发展,在软件质量保证方面获得了前所未有的成就:
 
· 更多的合作伙伴及通过验证的附加软件(VSA)
· 软件开发工具中融入了Renesas Synergy™专用的IAR Embedded Workbench®
· 采用新Synergy套件的硬件
· 更多的MCU系列可通过SSP的应用编程接口(API)完全访问

Synergy平台的持续发展减少了系统开发人员在启动新设计时遇到的障碍,可激励他们开创更多嵌入式控制和物联网(IOT)应用。采用这种平台发展模式,各大公司可以显著缩短其产品的上市时间,降低其产品生命周期内的总体拥有成本。

瑞萨电子株式会社Synergy物联网平台业务部副总裁Peter Carbone表示:“在过去18个月中,Synergy 平台作为一个综合性平台不断发展,帮助实现了我们为客户每一开发阶段增加附加价值的目标。随着最新三大MCU产品系列的推出,Synergy平台的MCU产品组合目前涵盖客户要求的所有存储能力和封装尺寸,而且客户能够轻松对其进行增减,其中包括软件和工具,以降低重新设计的难度。Synergy平台的核心理念在于帮助缩短上市时间,降低客户的总体拥有成本。”

S128、S3A3和S3A6系列MCU产品

具有更精简开发要求的系统开发人员可以在更丰富的Synergy MCU产品线中选择S3A3和S3A6系列的产品,这些产品的闪存容量为512KB和256KB,可为满足产品终端使用提供更多选择。S128系列扩大了超低功耗应用的选择范围,同时还将内存扩大至256KB,以及更丰富的模拟信号功能。

瑞萨电子将4月11日于东京召开的Renesas DevCon Japan 2017上展示Synergy 平台的最新研究成果,包括最新的Synergy 软件包(SSP)1.2.0版、Wi-Fi Framework、安全及加密解决方案以及最新推出的Synergy S5D9系列可加密MCU。欲了解更多有关瑞萨Synergy平台的信息,请访问www.renesassynergy.com

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(本文作者瑞萨电子Stefan Ingenhaag)

每个工程项目在开发实作的过程中可能会受到诸多因素的制约,其中最主要的三大因素是效能、功耗和价格,人们通常需要对这些因素做出权衡和折衷。以这三个因素为顶点构成三角形,每个项目都有其「侧重点」,但根据产品、市场和时间会有不同的相对权重。

物联网(IoT)相关应用的潜在成长为供货商及其设计团队提供了新的机会,但也进一步扩大软硬件工程方面的挑战。硬件和软件密切相关,共同组成了平台,需要采取多种策略来最大程度地降低跨平台设计的复杂性。这些策略包括:

1限制传感器和变频器输入/输出

首先决定您的输入/输出需求是否采用固定或有限的数量和类型,或者是否需要扩展数量和提高类型的灵活性。这一决定会影响您对微控制器(MCU)和外部接口设备的选择。如果输入/输出不仅包含简单的低压数字点,还包括温度传感器、马达、甚至串行和并行格式的通讯线路,这一点就尤为关键。

2使用外部认证射频模块

很多情况下,独立于核心应用处理器的模块都具有重要意义。虽然高度整合的单芯片解决方案在电路板空间、功率和成本方面颇具吸引力,但倘若无线通信协议(protocol)、要求范围、甚至法规要求有任何的变化或扩展,都需要对设计进行重大改变,或者需要采用新的MCU和射频链路相关韧体。即便编码部分很简单(可能性不大),但MCU可能无法满足新的要求,而且需要升级,因此增加了开发时间和风险。

3以功率换取效能

弄清楚选择的MCU在功率与效能矩阵中的正确位置。当您沿着所需效能的曲线往上移,将会遇到阈值点,因此不得不使用体积和功耗更大的MCU。当您沿着曲线下移时,所需资源减少,则可考虑使用体积小、功率低、价格便宜的MCU。

请确保所选的特定MCU支持各种复杂的速度、功能和功率模式,这样才能优化操作顺序,最大程度降低总能耗,应对需要大功耗的操作。

4简化安全性

一些处理器具有专用的硬件嵌入特性,提供自动安全功能,并且不依赖任何应用软件,甚至所选的实时操作系统(RTOS)。这种方式可能会简化您所面对的安全挑战。如果您选的所有MCU都具有相同的嵌入式安全功能就更好了,因为无论选择哪一种处理器,都可以跨越物联网挑战中的这个重要部分。

5系统标准化

随着对大小/效能要求的变化,需要对低功耗8/16位MCU进行标准化,然后采用不同的内存大小(片上内存或外部内存);也可采用一个较大的32位MCU,虽然在低阶应用时会浪费一些容量,但具有代码和驱动器一致的优势,同时还能简化物料清单(BOM)和测试过程。

6操作系统选择

在某些情况下,一台简单、低成本的单线程操作系统便已足够,但也有很多项目需要采用实时操作系统。无论采用哪一种操作系统,都需要对小型、中型和大型操作系统版本的可扩展性和可用性做出评估。必须了解清楚最小版本的大小及其相应的功能——您肯定不希望当项目完成80%时,在操作系统的能力「遇到瓶颈」。

7硬件升级VS软件升级

在软件资源曲线上的一些关键点需要完成一些额外任务(开发时间,处理器资源),此时您必须做出以下选择,要么增加周边IC来为满载运作的MCU进行分流;要不选择一台指令周期更快的MCU。决策时,要分析何时需要一台功能更强大的MCU说明您将硬件任务交回软件,从而减少组件成本、电路板尺寸和功耗(原则上),但为此您可能要延长开发和除错(debug)时间。

8谨慎选择通讯协议

使用「较轻的」物联网优化通讯协议,而不要选择基于客户端/服务器HTTP的因特网浏览器模型,这样可以将堆栈和处理要求减少二倍或以上,便于应对多台物联网设备及其接口设备。随着市场要求日趋严苛,还需考虑当连接要求(通讯协议、速度和完整性)提高时会发生什么情况。

9在设计时间尽早制定测试计划

这一点非常重要而且复杂,特别是当设计中包含无线应用时。如何非正式、然后正式地验证最终产品是否符合市场、技术、行业标准和法规要求,会产品影响「调整修复」周期和上市时间。如果要在产品中增加针对不同应用的功能,就需对原型测试程序或生产测试设置做出改变,这会增加工作量,同时增添不确定性和风险。采用经过许可的预认证(precerTIfied)软硬件模块,可确保最终设计在许多方面的一致性和顺应性,但不是全部。如果有关设计和验证的任何高阶监管准则(如关于医疗产品可靠性的准则)影响到软件,都应该明了于心。如果这些准则不适用于所有产品,要清楚它们适用哪些产品。

10安全问题是重中之重

所采用的软件技术和策略应能跨产品满足应用要求,并与物联网用户接口(如果有的话)匹配,例如防火墙、身份验证和密码。

从分级列表中找出所需的安全资源,包括安全启动、身份验证、安全通讯、防火墙、篡改检测、事件报告、远程命令审查和策略管理,根据所拥有的软件资源,确保每一项的实际执行正确且可行。评估要提高各种产品的安全性是否必须采用更大或更快的MCU,制定计划验证实施的安全步骤是否可靠。

结论

随着新产品或附加产品的开发,「甜蜜点(sweet point)」无疑也需要相应地进行改变,以满足不断变化的要求,同时避免过度妥协。设计人员应纵观当前及未来的产品,选择适合的平台,尽量减少返工并提高重复利用率,确保上述变化不会对成本、进度或工作负荷造成不必要的影响。

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相对于传统汽车用汽油发动机提供动力,电动汽车则需要靠电机来驱动,它的时速快慢和启动速度取决于驱动电机的功率和性能以及高效的控制方式。纯电动汽车的驱动电机有直流有刷、直流无刷(BLDC)、有永磁、电磁之分,它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。驱动电机之调速控制也分有级调速和无极调速,有采用电子调速控制器和机械换挡调速控制器。电动汽车内的电机控制需要更高的安全性、可靠性和稳定性。

瑞萨电子拥有专门的汽车事业部,为汽车研发企业服务。产品包括MCU和大功率MOSFET,并通过了汽车级认证。具有最高的可靠性,从而实现了要求最严苛的汽车应用。其RH850 系列MCU满足了汽车行业中各个部分不断变化的功能需求。其中RH850/C1x系列是针对电动汽车的电机控制设计的系列产品,他继承了上一代SH系列在电机控制方面的优势。采用瑞萨最新的40nm 工艺设计和先进的IP内核。RH850 C1x系列产品将会引领电动汽车电机控制领域实现突破性的解决方案。

该系列产品所具备的两个主要特点如下:

1、 解析器/数字转换器(RDC)

专用IP处理复杂的模拟信号从电机旋转角度传感器(解析器)。引进日本多摩川先进的生产过程,功能如图1所示。

RH850 C1x系列产品主要特点

图1:RH850 C1x系列产品主要特点

2、 增强的电机控制IP单元(EMU)

使用专用硬件电机控制单元,实现电机控制和信号的反馈不需要CPU的参与,大大减少了CPU处理负载,实现了高速度的旋转。

RH850 C1x系列产品增强的电机控制IP单元

图2:RH850 C1x系列产品增强的电机控制IP单元

RH850/C1x系列MCU 最高主频可以达到240MHz,并配置了带有锁步功能的双核系统。内核内置了分析器/数字转换器(RDC)和增强型电机控制单元(EMU),硬件功能安全和诊断功能支持ISO26262。该产品采用RDC的TAMAGAWA的前线技术,使RDC作为重要的IP核内置到RH850 C1X芯片中,可以把电机运转时角度传感器产生的复杂模拟信号转换成为数字信号,从而降低了系统的成本。

RH850/C1x采用了电机控制IP理念,主要是指ADC、RDC、PWM定时器协同工作。通过CPU计算数据,将参数设置到PWM控制输出寄存器,并安装了具有矢量控制的电流回路进行PWM控制。可以输出各种方波以实现对电机的旋转控制,同时可以通过修改参数调整PWM输出。

获取更多产品信息可联系世强。

来源:Renesas(世强翻译)

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瑞萨电子(Renesas)是全球首屈一指的微控制器供应商,瑞萨MCU全球市场占有率第一,以绝佳的品质、功能和丰富的新兴市场应用获得客户的选择与依赖。世强与瑞萨建立起了稳固的长期合作伙伴关系。世强代理的RX63N/RX631系列是瑞萨最新推出的32位微型控制器,采用LQFP、TFLGA及LFBGA封装,能够满足多种嵌入式设备的需求。

该系列MCU的最小外型尺寸仅为6×6 mm,支持48到177个引脚的封装形式,且类似封装产品之间具有针脚兼容性,可以轻松转移设计。同时世强代理的瑞萨电子还能为客户提供强大的开发环境,包括两款仿真器:低成本E1和高性能E20仿真器。

世强代理的RX63N/RX631微控制器开发平台

图1:世强代理的RX63N/RX631微控制器开发平台

丰富的片上资源

RX631/RX63N可提供较宽的内置存储器选择范围,从256KB 至2MB的内置高速闪存(Flash),以及16KB至128KB的SRAM。且Flash指令读取无需等待,在100MHz高性能运行下能够实现165的DMIPS(测试程序)的指令读取速度。此外,该产品还集成32KB的Flash ROM,支持存储数据进行10000次周期的重新写入。

RX63N/RX631内置有两个USB 2.0通道,支持Function/Host/OTG(全速性能)和CAN总线设计;配备多达21个通道的12位A/D转换器和2个通道的D/A转换器,可以实现大批量模拟和数字量转换;拥有丰富的通信接口,如SCI、RSPI、I2C。其中,RX63N具有一个以太网控制器,适用于网络设备。

为了支持工业设备所需连接的各种外接装置以及相同系统中不同电路板之间的通讯,RX63N/RX631不仅把I2C接口通道数从2个增加到4个,还将CAN接口数从1个增加为3个通道。其大容量的片上RAM(192 KB/256 KB)可以作为各种通信功能数据的缓冲;此外,还拥有高性能计时器和输出脉冲函数发生器,可以生成用于电机控制的PWM信号。因此,广泛适用于网关设备,比如HEMS、BEMS、工业网络设备等。所有详细资讯方案都可以在世强元件电商APP上搜索下载。

可靠的安全性能

安全性能对于网络设备尤为重要,世强代理的瑞萨RX63N/RX631内部集成了数据加密单元(DEU),只需通过外部硬件就能实现AES加密/解密功能;且加密器符合AES标准(支持128,192和256位密钥长度),非常适合用于私人信息或安全性要求高的设备。同时其安全套件已经获得IEC60730标准认证,搭载了自我诊断软件及安全手册,涵盖包括:CPU、RAM及Flash ROM的自我诊断软件链接库,可以协助系统设计者展开诊断软件效能评估及初始系统考虑。

精确的图像识别

RX631内置了PDC接口(并行数据捕获单元),以连接CMOS摄像传感器或其他外部I/O。而PDC可从CMOS相机中捕获图像信息,能用于图像传感器应用如:运动探测器、条形码扫描器。RX631还包含两个通道的EXDMAC单元,可以独立地通过外部总线传输数据,并以最高的WQVGA或QVGA分辨率和16位元色彩深度将资料从外部图形缓存器传输至TFT-LCD面板,可以降低摄像头控制和图像识别等应用的成本。因此在消费电子领域和安防领域颇受欢迎。

“广泛的选择,设备的可扩展性,诱人的成本结构对于设计者来说是十分重要的,可以满足相关应用的所有需求”,美国瑞萨电子MCU产品和市场的高级总监说道,“新产品RX63N/RX631能够帮助客户迅速把价格合理的产品推向市场”。凭借90nm工艺和256KB内置RAM的优势,新型MCU可谓智能仪表、其他工业和网络应用的理想选择。

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