这款独特的解决方案首次全面支持 8 位、16 位和 32 位 MCU 以及 32位MPU，可在边缘实现机器学习

瑞萨电子近日宣布，推出一款支持EtherCAT通信协议的全新工业用微处理器（MPU）——RZ/T2L，为工业系统实现高速、精确的实时控制。

RZ/T2L MPU继承了其高端产品RZ/T2M的硬件架构，为快速增长的EtherCAT通信市场带来理想的解决方案。新型MPU提供了交流伺服驱动器、变频器、工业机器人、协作机器人等所需的高速和精确实时处理性能。同时，与RZ/T2M相比芯片尺寸减少了50%。该款新器件是工厂自动化（FA）以及医疗设备和楼宇自动化（BA）等广泛应用的理想选择。在这些场景中，EtherCAT正越来越多地被采用。

瑞萨电子工业自动化事业部副总裁白壁仁表示：“准确的实时控制对于提高工业系统的生产力和产品质量至关重要，我们的RZ/T2L可以使之成为现实。凭借对迅速扩大的EtherCAT市场的支持，这一产品将把性能提升至一个全新水平，并加速工厂和建筑以及医疗设备的自动化。”

领先的调试及跟踪工具供应商Lauterbach GmbH总经理Norbert Weiss表示：“几十年来，我们持续致力于为工程师提供针对瑞萨最新MCU和MPU的一流开发工具，以实现他们面向未来的嵌入式创新。得益于我们与瑞萨电子的良好合作关系，RZ/T2L MPU的工业用户也将从初始阶段就获得高度可靠的工具以及出色的支持。”

用于精确实时控制和EtherCAT通信的单芯片解决方案

RZ/T2L配备了最高工作频率为800 MHz的Arm® Cortex®-R52 CPU，以及由Beckhoff Automation为以太网通信设计且经过验证的EtherCAT从控制器。RZ/T2L的所有内部RAM都配备了工业应用所需的ECC（数据错误检查与纠正）功能。此外，直接与CPU相连的大容量内存（576 KB）降低了由高速缓存引起的执行时间不可预测性，实现了可靠、确定性的处理。RZ/T2L还提供用于角度传感器的多协议编码器接口、Sigma-Delta接口，和A/D转换器等外设功能。这些都被布置在直接与CPU相连的专用低延迟外设端口（LLPP）总线上，以获得快速、准确的实时控制能力。

为广泛的终端系统提供可扩展的产品部署

RZ/T2L采用与瑞萨最高端电机控制MPU产品RZ/T2M相同的架构，包括CPU、外设功能和内部总线，以达成相同的性能水平。此外，瑞萨提供了与其它RZ产品家族MPU和RA产品家族MCU兼容的灵活配置软件包（FSP）及软件开发环境，使工程师能够保留其现有软件资产，由此减少了开发工作量和成本，促进了各种产品的可扩展开发。

工业设备的功能安全和安全功能支持

RZ/T2L可用作功能安全MPU，来满足日益增长的处理要求，实现工业设备的功能安全。瑞萨将在2023年第四季度发布自诊断软件和SIL3系统软件包，以使用户能够减少开发功能安全系统的工作量与成本。此外，RZ/T2L支持各种安全功能，如安全启动、安全固件更新、JTAG认证、唯一ID和加密加速器，以减少数据泄露和篡改用户程序的风险。瑞萨将于2023年5月推出安全软件包，并作为其安全解决方案的一部分。

RZ/T2L成功产品组合

瑞萨通过与其电源管理IC、光电耦合器、Sigma-Delta调制器和EEPROM等各类器件相结合，展示了RZ/T2L的能力与特性，以打造集成高精度电机控制和EtherCAT的优化交流伺服解决方案。该解决方案附带参考电路、Gerber文件和样例程序代码，可加速AC伺服系统、工业网关和远程I/O等应用的产品开发。瑞萨“成功产品组合”基于经工程验证的系统架构，融合相互兼容、可无缝操作的器件，以创建优化的低风险设计，从而缩短产品的上市速度。瑞萨现已基于其广泛产品阵容中的各类产品，推出超过300款“成功产品组合”。更多信息，您可复制下方网址到浏览器中访问查看：

在增加了对RZ MPU的支持之后，该计划现可提供来自200多个受信合作伙伴的软件组件，涵盖广泛的技术领域

全球半导体解决方案供应商瑞萨电子（TSE：6723）今日宣布，为其RZ产品家族微处理器（MPU）提供商业级、性能优化的组件---其中包括106个新合作伙伴和160个组件解决方案，进一步扩大“Renesas Ready合作伙伴网络”。在过去三年中，这一受信技术合作伙伴计划已发展至超过200个合作伙伴的规模，共同打造了300多款与瑞萨RZ MPU，以及RA、RX和RL78微控制器（MCU）产品线相配套的即用型组件解决方案。Renesas Ready合作伙伴网络覆盖了8位至64位产品，易于客户应用的扩展。

瑞萨电子现已将“Renesas Ready合作伙伴网络”覆盖全部MCU和MPU产品线

在过去三年中，“Renesas Ready合作伙伴网络”已发展成为一套即插即用的方案选择。结合瑞萨产品的优势，帮助用户简化设计流程，缩短上市与盈利周期。随着更多合作伙伴的加入，该解决方案生态系统将继续在全球范围内不断成长。

瑞萨电子执行副总裁、物联网及基础设施事业本部总经理Sailesh Chittipeddi表示：“瑞萨面向MCU和MPU构建了卓越的合作伙伴生态系统，并将继续壮大我们的网络，使用户的工作更加轻松。随着瑞萨RZ产品家族的加入，我们现在已拥有一个遍及所有瑞萨产品并由可信合作伙伴搭建的、强大的全球生态系统。”

领先的生态系统业务管理平台WorkSpan首席营销官Chip Rodgers表示：“由于工业物联网的解决方案层出不穷，Renesas Ready合作伙伴网络等产业生态系统变得愈发重要。解决方案设计的复杂性已扩大数倍，项目的时间安排也更为紧凑。合作伙伴生态系统对于建立整体解决方案以解决现实世界的技术问题，以及加强协作并推动成功，都至关重要。”

开发一款电子产品，基本都需要一个单片机或微处理器。当在两者之间选择其一时，需要考虑一些因素。

考虑选择微处理器(MPU)或者单片机(MCU)时，应用类型通常是关键因素。另一方面，最终选择取决于诸如操作系统和内存之类的因素。不过，有时可以将微处理器和单片机内核结合使用，这称作异构架构。

操作系统

对于一些基于Linux或安卓等操作系统的计算机密集型工业和消费类应用，需要大量高速连接或功能范围广泛的用户接口，微处理器就是最佳选择。这是因为大多数单片机都没有操作系统，而只有裸机程序，借助于顺序处理循环和状态机，几乎无需任何人工干预即可运行程序。然而，许多高性能单片机可以支持诸如FreeRTOS之类的实时操作系统(RTOS)，从而以确定性方式实时响应需要硬实时行为的应用程序。

作为具有许多免费软件、广泛硬件支持和不断发展的生态系统的通用操作系统，嵌入式Linux取得了巨大的成功。它的另一个优点就是没有用户或授权许可费用。不过，与嵌入式Linux一起运行的应用程序至少需要300至400 DMIPS(ARM-Dhrystone MIPS)性能，因此较适合使用微处理器。单片机没有足够的计算能力和内存来应付此类应用。

如果是用于复杂或对实时性要求高的控制系统， RTOS则很有用，但至少要配合50 DMIPS的高性能单片机。这比嵌入式Linux所需的性能要求要少得多。传统的RTOS设计精简，因此可以在单片机上运行。针对实时计算硬件时，这是合理的，例如用于车辆的防抱死系统，若响应时间过长会带来致命的后果。即使必须支持大量的功能、中断源和标准通信接口，也建议使用带有RTOS的单片机。

内 存

微处理器与单片机之间的另一个主要区别是，微处理器依赖外部存储器来保存和执行程序，而单片机则依赖嵌入式闪存。在微处理器中，程序通常存储在非易失性存储器中，例如eMMC或串行闪存。在启动过程中，将其加载到外部DRAM中并在此执行启动程序。DRAM和非易失性存储器都可以具有几百兆甚至几千兆字节容量，这意味着微处理器几乎从来不受存储容量限制。但有一个潜在缺点：外部存储器或许会使得PCB布局的设计变得更加复杂。

即使是当前的高性能单片机，例如由意法半导体(STMicroelectronics)生产的STM32H7，最多也仅提供2 MB程序内存，对于许多需要操作系统的应用而言可能不足。由于程序位于片上内存中，因此其优点是执行启动和重置过程的速度明显更快。

计算能力

计算能力是典型的选择因素。不过，在这方面，微处理机与单片机之间的界线变得模糊了。例如，如果你将ARM体系结构视为单片机和微处理器市场中分布最广泛的体系结构之一，这就变得显而易见了。
ARM提供了不同的处理器体系结构以满足各种要求：

• Cortex-A提供了最高性能，并且已经针对综合操作系统进行了优化。它们主要部署在功能强大的设备中，比如智能手机或服务器。
• Cortex-M较小，具有更多的片上外设，但是能耗较低，并且针对嵌入式应用进行了优化。

Dhrystone是比较不同处理器性能的测试基准。根据该基准，普通平价单片机具有30 DMIPS，而当前性能最高的单片机(包括嵌入式程序闪存)与这些平价单片机的差距高达1027 DMIPS。相比之下，微处理器的起步点约为1000 DMIPS。

能 耗

单片机在能耗方面表现出色，要比微处理器低很多。尽管微处理器具有节能模式，但其能耗仍然比典型的单片机高得多。而且，微处理器使用外部存储器，因此较难切换到节能模式。对于需要较长的电池运行时间，并且很少使用或没有用户接口的超低功耗应用，单片机是更好的选择，尤其是对于消费类电子产品或智能电表来说。

连接性

大多数单片机和微处理器都配备了所有常规外围设备接口。但是，如果用户需要的是超高速外围设备，在单片机里是找不到例如千兆以太网这种相关接口的。尽管这实际上已成为微处理器中的标准功能单片机。这是十分合理的，因为单片机几乎无法处理这些高速接口所产生的数据量。一个关键问题是：是否有足够的带宽和通道来处理爆发的数据量？

实时表现

当实时性能是最重要的考虑因素时，单片机绝对是首选。凭借处理器内核、嵌入式闪存和软件(RTOS或裸机OS)，单片机可以出色地完成实时任务。因为Cortex-A微处理器使用高性能的流水线，用户可以看到在跳转和中断期间，随着流水线的深度不断增加，延迟时间也随之升高。由于OS与微处理器一起执行多任务，因此很难实现硬实时操作。

系统基础IC

由于电源已经集成在单片机中，因此它们仅需要一个单电平电源。另一方面，微处理器需要许多不同电压的电源来为内核和其它组件供电，所以通常需要一个特殊配置的电源管理IC（即所谓的系统基础芯片）来进行供电管理。

结 语

很难说微处理器或单片机哪个才是更好的选择，但经验法则是，你应该始终权衡各种利弊条件。以下几点可以用作大致指导：

• 单片机非常适合以能耗为主要关注点，且价格较低的移动应用以及具有实时需求的应用。
• 微处理器则非常适合与操作系统一起运行并需要高速接口的密集计算应用。游戏和其他图形密集型应用使用特殊的微处理器进行联网处理。

曾有一段时间，微处理器（MPU）与微控制器（MCU）是截然不同的两种设备，微控制器完成“控制”相关的任务，根据外界信号刺激产生反应，微处理器主要执行处理功能，对数据处理和计算能力的要求较高。但如今由于内存架构的变化，两者之间的界限正在变得模糊。

事实上，可以通过多种方式区分微处理器和微控制器，只是业界尚未对他们的区分标准达成共识。不过已经有一些人得出结论，目前两者之间的准确区分都已经不再重要了。

“近年来，MCU和MPU之间的区别变得越来越模糊。”西门子业务部门的嵌入式软件技术专家Colin Walls说，“最初，MCU在一个芯片上集成了CPU、内存和外围设备，如今大多数MCU依然如此，但因为MCU具有足够强大的功能来支持更复杂的应用程序，附加外部存储器的MCU也变得常见。”

计算芯片的两个市场

曾经有一段时间，计算芯片分为两个截然不同的市场，大部分芯片设备主要针对主流计算，性能是最主要的考虑因素，这些单片微型计算机被称之为“微处理器”，为个人计算机和更大的系统提供动力。

如今我们可以在各种类型的笔记本电脑、台式机和服务器中看到它们，值得注意的是，它们是通用引擎，旨在运行事先未知的任何数量的程序，主内存是DRAM，非易失性存储是硬盘驱动器或固态硬盘。

在不那么主流的嵌入式计算世界里，需要适度计算能力和专门用途，设计好的程序可能在固件中运行，以便让整个系统（包括程序和所有系统）在出货之前得以验证，内存需求将受到更多限制，可以将用于存储代码的SRAM和非易失性内存与CPU集成到同一块芯片上，关键一点，实时响应通常很重要。

嵌入式计算机也倾向于在有特殊I/O需求的环境中使用，一些可能是在驱动电动机，另一些可能是在处理声音或读取传感器。将专用外围设备接口硬件集成到同CPU和内存相同的芯片上十分有效，这会产生具有不同特性的各种芯片。

总的来说，CPU与SRAM、非易失性存储器和专用外设集成在一起的被称之为“微控制器”。

微处理器发展至今已经多达64位，而微控制器依然是8位居多，但在这中间发生了一些变化，使得两者之间的区别更加模糊。

集成式闪存是MCU的重要特征，不过这类闪存尚未在拥有最先进节点的微控制器上使用，因此许多以微控制器形式销售的设备都使用外部闪存而不是嵌入式闪存，此外还使用外部DRAM。

实际上，一个称之为“shadowing”的过程可以从外部闪存中获取代码，并将其复制到DRAM中，然后从中执行代码，而且为了提高性能，缓存也可以包括在内。这使得CPU/内存子系统与MPU几乎没有区别。

那么现在的MCU就是MPU吗？不再有区别了吗？

当下可区分MCU与MPU的因素

如今的MCU和MPU十分相似，但依然在很多方面有一些细微的区别，这包括CPU功能、位数、操作系统、时序要求、核心数量等方面。

在CPU功能方面，如果CPU具有复杂的流水线，具有预测执行和其他超标量功能，则可以将其视为MPU，但是转变的确切位置并没有明确界定。

在位数上，8位设备更有可能被视为MCU，64位设备很可能被视为MPU。不过最早的却是MPU是4位，这更像是历史问题，而不是决定性的特征。

也可以根据计算机可运行的操作系统进行分类，如果它运行Linux，则可以将其称为MPU。如果它仅允许较小的实时操作系统，甚至只运行裸机，则可以将其称为MCU，这为能够运行的Linux的设备留出了许多中间地带。在时序方面，MCU通常用于需要硬或软实时响应的应用程序，MPU通常不能用于这一目的。

一般也将多核处理器视为MPU，尤其是在内核相同且管理对称的情况下。不过专用设备可能具有多个处理器，有些专用于诸如数字信号之类特定任务的处理器也会被认为是MCU，因此通过核心数目判断是MPU还是MCU并不是一个准确的依据。

从使用目的来看，可以认为通用设备是MPU，单用途设备是MCU，但这实际上只关乎设备的使用方式，如果在不明确使用目的的情况下使用任何设备，那时候如何称呼这一设备呢？

通常全功能MPU不会具有专用外围设备，这在很大程度上是因为它们是通用的，而不是面向特定应用，因此你可能会认为只要有这样的外围设备，就是MCU，但是事实并非如此，缺少外围设备也并不意味着就是MPU。

从上面的分析来看，每个特征因素都会存在缺陷，结果无法令人满意，那么行业专家又是怎么认为的呢？

MCU和MPU已成过时的术语

Cadence IP集团产品行销总监Marc Greenberg对此表示：“我不知道MCU与MPU之间的区别是否存在某些官方的定义，经过简单的检索似乎表明，裸片上存在NVM的为MCU，但各种MPU上都有NVM的某些位，MPU也可能在同一片裸片上具有MCU，那又是什么呢？最小的无缓存处理器可能仍具有一些寄存器和SRAM，用RTL编码的定序器与从ROM执行的通用处理器真的有区别吗？显然MCU和MPU之间的区别有些随意，这意味着这一界限并不明确甚至可以随心所欲。当我想到MPU时，我想到的是用于控制通用计算机的设备，例如台式机、服务器、平板电脑等。”

Cadence高级工程师Grant Martin认为：“根据维基百科的解释，MCU是在单个金属氧化物半导体集成电路芯片上的小型计算机，MPU是一种计算机处理器，在MOSFET结构的单个或多个集成电路上结合了中央处理单元的功能。”

“如果深入研究，MPU具有CPU的功能，因此它是计算机处理器，而MCU则是更完整的计算机，这意味着MCU内包含MPU，这与常识相反。具有多个处理器核心的16路服务器处理器是否不再是MPU？而是一种多核异构SoC？”

“例如，一部手机可能包括多个应用程序处理内核，用于音频、视频、图像处理的多个DSP，一个或两个用于在屏幕上呈现图像的GPU以及一个仅用于娱乐目的的神经网络处理单元——MCU。从我的角度来看，行业应该放弃这些过时的术语，使用更精确更具描述性的术语。”Grant Martin继续说。

西门子业务部门Mentor的高级产品经理Jeff Hancock则认为：“从系统软件的角度来看，MCU有望适用于直接解释和控制硬件传感器和执行器的应用。这种访问通常涉及一致且可靠的指令时序，这与通用MPU的需求相矛盾。通用MPU旨在优化吞吐量，而MCU通常会优化延迟。因此，如果是需要处理大型数据库，MPU更合适，如果是要精细的机电控制，那么MCU更合适。

Jeff Hancock还说：“外部存储器和缓存肯定让MCU的标准有所变化，但这距离将MCU等同于MPU还有很长的路要走。特别是并不是所有MCU中的所有处理单元都专门使用外部存储器，也可以使用隔离的子系统构建系统，这些子系统允许关键的工作负载和不太关键的应用程序级系统并行继续。”

“从软件工程师的角度看，这是一个有趣的挑战，在不连续的地方可能有两个内存区域，集成式内存虽小，但速度更快，因此最好留给对速度有高要求的代码，例如实时操作系统。这意味着开发工具必须足够灵活以将代码正确地映射到存储器上，而RTOS必须足够小适合片上存储器。”西门子业务部门的嵌入式软件技术专家Walls补充到。

Tortuga Logic的高级硬件安全工程师Nicole Fern表示：“过去，MCU与嵌入式系统相关联。在嵌入式系统中，低成本和低功耗的要求比性能更为重要。但是随着移动计算和IoT边缘计算的出现，许多嵌入式系统现在需要复杂的处理，这样就产生了面向嵌入式领域看起来更像MPU的MCU产品，为带有外部存储器和高速缓存的器件提供了更高的性能和可配置性。这种情况下，术语MCU和MPU之间的差异仅取决于是否集成CPU系统。”

Arm的低功耗IoT业务高级总监Thomas Ensergueix也认为：“近年来，MCU和MPU之间的界限已经模糊。MCU和MPU之间的主要区别之一是软件和开发。MPU将支持丰富的OS，如Linux和相关的软件堆栈，而MCU通常将专注于裸机和RTOS。在决定哪种硬件平台、MCU或MPU最有效之前，由软件开发人员决定哪个软件环境和生态系统最适合他们的应用。

“随着现在MCU已经过渡到32位，我们还看到了性能的急剧提高，这有助于缩小MCU和MPU之间的差距。例如：许多基于Arm Cortex-M7的MCU可提供100多个Dhrystone MIPS，或在CoreMark中提供2,000多个点。这些设备中的许多设备还具有非常大的内置存储器，或者提供快速接口来连接外部存储器。这确保了性能和内存不再是MCU的瓶颈，并使它们更接近低端MPU。”

小结

如今MPU与MCU之间是否有明确的界限真的重要吗？可能不重要了。因为无论我们将其称之为什么，应用程序都有附带要求，这些要求将决定使用哪个设备。