eng
Выпуск #1/2011
Г.Горюнов, Н.Елисеев
Микроконтроллеры RX600 компании Renesas — эффективное решение для встраиваемых систем
Микроконтроллеры RX600 компании Renesas — эффективное решение для встраиваемых систем
Просмотры: 3492
Компания Renesas Electronics, возникшая в апреле 2010 года после объединения компаний NEC Electronics и Renesas и Technologies, является крупнейшим производителем микроконтроллеров для встраиваемых систем. Так, совокупные объемы продаж микроконтроллеров, входящих в линейку поставок Renesas Electronics, более чем в три раза превосходят результаты ближайшего конкурента. В модельном ряду компании есть несколько семейств контроллеров различной производительности, функциональности и стоимости. Заметное место среди них занимают микроконтроллеры семейства RX600, обладающие рядом выигрышных характеристик.
Встраиваемые системы предъявляют все более высокие требования к используемым в них микроконтроллерам. Они должны обладать высокой производительностью, большой памятью, широким набором интерфейсов, низким энергопотреблением. Компания Renesas (а ранее и NEC) в последние годы предлагала достаточно эффективные 16- и 32-разрядные микроконтроллеры среднего уровня, такие как 78K0R, V850ES, H8S, H8SX, M16C и R32C. Эти устройства получили широкое распространение и заслужили высокую оценку потребителей. Но положение производителя номер один обязывает идти в ногу с растущими требованиями и постоянно наращивать мощность и функциональность своих приборов. Поэтому компания Renesas создала семейство еще более совершенных микроконтроллеров среднего уровня – RX600. Первые контроллеры этого семейства появились в 2009 году, и с тех пор оно постоянно пополняется новыми моделями.
В контроллерах RX600 впервые используется новое 32-разрядное CISC-ядро RX, разработанное специалистами компании Renesas [1, 2]. В нем реализован ряд решений, обеспечивающих высокую скорость работы: пятиступенчатый конвейер, поддержка вычислений с плавающей запятой, реализация функций ЦСП и др. Ядро работает на частоте 100 МГц и обладает производительностью 165 MIPS (по системе тестирования Drystone 2.1).
Производительность микроконтроллеров RX600 существенно повышается также за счет высокой скорости обмена данных с флеш-памятью, которой оснащены все контроллеры этого семейства. Ядро RX может работать с внутренней флеш-памятью без циклов задержки на частоте 100 МГц.
Еще одна важная отличительная особенность семейства RX600 – низкое энергопотребление. Оно составляет всего 0,5 мА на 1 МГц в рабочем режиме при включенной периферии [1, 2].
В семействе RX600 есть несколько серий (групп), различающихся в основном по объему памяти и набору интерфейсов (см. таблицу) [3].
Серия RX610. Это первая серия микроконтроллеров нового семейства. Микроконтроллеры серии RX610 оснащены многочисленными модулями. Среди них четыре 10-разрядных АЦП, 10-разрядный ЦАП, память большого объема (до 2 Мбайт флеш и 128 Кбайт ОЗУ), семь каналов интерфейса SCI, два канала интерфейса I2C, 12 каналов 16-разрядного таймера, четыре канала 8-разрядного таймера и др. (рис.2) [4, 5]. Такое обилие модулей позволяет конфигурировать системы для многих приложений без использования внешней памяти и других периферийных блоков. Тем самым существенно сокращается стоимость конечных устройств. Микроконтроллеры серии RX610 позиционируются как устройства широкого применения. Их можно использовать в промышленных контроллерах, бортовых компьютерах, системах сбора и обработки данных и многих других устройствах [3].
Микроконтроллеры RX610 выпуcкают в корпусах двух типов: LQFP 20×20 мм со 144 выводами
и BGA 13×13 мм со 176 выводами. Все контролле-ры этой серии доступны в обычном исполнении
с диапазоном рабочих температур от -25 до 85°C
и в промышленном исполнении (диапазон рабо-
чих температур -40…85°C) [6].
Серия RX62N. Эта серия микроконтроллеров
обладает расширенными коммуникационными возможностями. В ней предусмотрены интерфейсы USB 2.0, CAN, Ethernet (рис.3) [7]. Контроллеры RX62N выпускаются с различными объемами памяти:
от 384 до 512 Кбайт флеш и от 64 до 96 Кбайт ОЗУ.
Контроллеры оснащены также набором функций, обеспечивающих надежность работы системы: сброс по включению питания, детектор низкого напряжения, независимый сторожевой таймер.
Среди многочисленных возможных применений контроллеров RX62N – различное сетевое оборудование (роутеры, шлюзы), системы домашней и промышленной автоматизации, медицинское диагностическое оборудование, системы безопасности и др. (рис.4) [8].
Контроллеры RX62N поставляются в различных корпусах: LQFP, LGA, BGA.
Серия RX621. Компания Renesas позиционирует эту серию как часть серии RX62N. Основное отличие от RX62N – отсутствие интерфейса Ethernet [7]. Кроме того, в этой серии есть модели с меньшим объемом памяти (256 Кбайт флеш и
64 Кбайт ОЗУ).
Все устройства серий RX621 и RX62N рассчитаны на работу в промышленном диапазоне температур: от -40 до 85°C [6].
Серия RX62T. Микроконтроллеры этой серии предназначены для управления электродвигателями. Они включают целый набор модулей, предназначенных для решения задач этого класса. Это расширенный набор таймеров, два 12-разрядных АЦП, содержащих операционные усилители с программируемыми коэффициентами усиления и оконные компараторы (рис.5) [9, 10]. Такая периферия в сочетании с мощным процессорным ядром позволяет микроконтроллерам RX62T управлять одновременно двумя трехфазными электродвигателями (рис.6) [8].
В микроконтроллеры RX62T интегрированы также интерфейсы CAN, LIN и SPI, с помощью которых они могут соединяться, в том числе в сети, с другими устройствами [11].
Контроллеры этой серии могут иметь флеш-память от 64 до 256 Кбайт и ОЗУ от 8 до
16 Кбайт. Корпуса у них LQFP, с различным числом выводов. Все контроллеры RX62T могут работать в промышленном диапазоне температур
(-40…85°C) [6].
Недавно к семейству RX600 добавились новые серии: RX630, RX63N и RX631. Микроконтроллеры этих серий обладают рядом общих особенностей [12–14]. В частности, в них предусмотрено отдельное питание для часов реального времени в спящем режиме. За счет этого энергопотребление в данном режиме составляет всего 0,6 мкВт. Кроме того, в микроконтроллерах новых серий реализована система обнаружения несанкционированного доступа, работающая даже в спящем режиме. Система фиксирует время, когда была предпринята попытка несанкционированного проникновения в устройство, где установлен микроконтроллер, например, в охранный блок или счетчик энергоресурсов. Еще один общий элемент микроконтроллеров RX630, RX63N и RX631 – температурный датчик [13, 14].
В то же время каждая из новых серий семейства RX600 обладает своими особенностями.
Серия RX630. Устройства этой серии ориентированы на использование в счетчиках энергоресурсов и бытовой технике [3]. В них предусмотрен большой объем флеш-памяти (до 2 Мбайт) и ОЗУ (до 128 Кбайт), широкий набор интерфейсов (CAN, USB 2.0, SCI, I2C), многоканальные 8- и 16-разрядные таймеры, АЦП, ЦАП и др. [13]. Доступны различные корпуса: LQFP, LGA, BGA.
Серия RX63N/RX631. Приборы этих серий, так же как и микроконтроллеры RX62N/RX621, оснащены расширенным набором коммуникационных интерфейсов [14] и предназначены для работы в составе различного сетевого и диагностического оборудования. По сравнению с контроллерами RX62N/RX621 у них увеличен объем флеш-памяти (до 1 Мбайт) и ОЗУ (до 128 Кбайт), а также число каналов ряда интерфейсов (см. таблицу). Для контроллеров RX63N/RX631 предусмотрена широкая номенклатура корпусов: LQFP, LGA, BGA с различным числом выводов.
Чтобы максимально упростить труд разработчиков, компания Renesas для всех микроконтроллеров семейства RX600 предлагает развитые средства отладки. Они включают комплекты разработчика, тестовые платы, различные отладчики, программное обеспечение [15]. Например, комплект разработчика для контроллеров RX600 включает плату с микроконтроллером, диск с программным обеспечением и JTAG-отладчик E1 (рис.7) [16].
Компания Renesas разработала также интерактивный курс для изучения микроконтроллеров RX600, который доступен на специальном сайте компании [6]. Курс включает несколько разделов: обзор семейства RX600, переход на контроллеры RX600, архитектура микроконтроллеров RX600 и организация управления электродвигателями с помощью микроконтроллеров RX62T. В каждом из разделов содержатся подробные видеопрезентации, содержащие богатый иллюстративный материал с аудиокомментариями.
Таким образом, микроконтроллеры семейства RX600 компании Renesas позволяют разработчикам встраиваемых систем создавать высокопроизводительные многофункциональные устройства для различных приложений, используя минимальное количество периферийных модулей либо отказываясь от них вообще. А богатый набор отладочных средств делает эту работу быстрой и удобной.
Литература
1. RX platform brochure. – ru.renesas.com/media/products/mpumcu/rx/Renesas_RX_brochure.pdf.
2. RX 32-bit MCU Family – The Core Difference in Your Design. –ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx_landing.jsp.
3. RX600 Series. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx600_landing.jsp.
4. RX610 Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx610/rx610_root.jsp.
5. RX610 Group. Hardware manual. – documentation.renesas.com/eng/products/mpumcu/rej09b0460_rx610hm.pdf.
6. RX Family overview. – www.renesasinteractive.com/course/category.php?id=23.
7. RX621, RX62N Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx621_62n/rx621_62n_root.jsp.
8. Renesas RX Applications. – www.rxmcu.com/USA/application.php.
9. RX62T Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx62t/rx62t_root.jsp.
10. RX62T Group. Hardware manual. – documentation.renesas.com/eng/products/mpumcu/doc/rx_family/r01uh0034ej_rx62t.pdf.
11. RX62T motor control demonstration kit for highly-efficient DC drives. – electronics-eetimes.com/en/News/full-news.html?id=222904829&news_id=222904829&cmp_id=7#.
12. Renesas debuts the RX63x group of MCUs with lower standby power. – www.renesasrulz.com/community/doctormicro/blog/tags/rx630.
13. RX630 Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx630/rx630_root.jsp.
14. RX63N, 631 Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx63n_631/rx63n_631_root.jsp.
15. Программное обеспечение и средства. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx610/soft_tools_index.jsp.
16. Renesas Starter Kit for RX610. – ru.renesas.com/products/tools/introductory_evaluation_tools/renesas_starter_kits/rsk_rx610/rsk_rx610.jsp.
В контроллерах RX600 впервые используется новое 32-разрядное CISC-ядро RX, разработанное специалистами компании Renesas [1, 2]. В нем реализован ряд решений, обеспечивающих высокую скорость работы: пятиступенчатый конвейер, поддержка вычислений с плавающей запятой, реализация функций ЦСП и др. Ядро работает на частоте 100 МГц и обладает производительностью 165 MIPS (по системе тестирования Drystone 2.1).
Производительность микроконтроллеров RX600 существенно повышается также за счет высокой скорости обмена данных с флеш-памятью, которой оснащены все контроллеры этого семейства. Ядро RX может работать с внутренней флеш-памятью без циклов задержки на частоте 100 МГц.
Еще одна важная отличительная особенность семейства RX600 – низкое энергопотребление. Оно составляет всего 0,5 мА на 1 МГц в рабочем режиме при включенной периферии [1, 2].
В семействе RX600 есть несколько серий (групп), различающихся в основном по объему памяти и набору интерфейсов (см. таблицу) [3].
Серия RX610. Это первая серия микроконтроллеров нового семейства. Микроконтроллеры серии RX610 оснащены многочисленными модулями. Среди них четыре 10-разрядных АЦП, 10-разрядный ЦАП, память большого объема (до 2 Мбайт флеш и 128 Кбайт ОЗУ), семь каналов интерфейса SCI, два канала интерфейса I2C, 12 каналов 16-разрядного таймера, четыре канала 8-разрядного таймера и др. (рис.2) [4, 5]. Такое обилие модулей позволяет конфигурировать системы для многих приложений без использования внешней памяти и других периферийных блоков. Тем самым существенно сокращается стоимость конечных устройств. Микроконтроллеры серии RX610 позиционируются как устройства широкого применения. Их можно использовать в промышленных контроллерах, бортовых компьютерах, системах сбора и обработки данных и многих других устройствах [3].
Микроконтроллеры RX610 выпуcкают в корпусах двух типов: LQFP 20×20 мм со 144 выводами
и BGA 13×13 мм со 176 выводами. Все контролле-ры этой серии доступны в обычном исполнении
с диапазоном рабочих температур от -25 до 85°C
и в промышленном исполнении (диапазон рабо-
чих температур -40…85°C) [6].
Серия RX62N. Эта серия микроконтроллеров
обладает расширенными коммуникационными возможностями. В ней предусмотрены интерфейсы USB 2.0, CAN, Ethernet (рис.3) [7]. Контроллеры RX62N выпускаются с различными объемами памяти:
от 384 до 512 Кбайт флеш и от 64 до 96 Кбайт ОЗУ.
Контроллеры оснащены также набором функций, обеспечивающих надежность работы системы: сброс по включению питания, детектор низкого напряжения, независимый сторожевой таймер.
Среди многочисленных возможных применений контроллеров RX62N – различное сетевое оборудование (роутеры, шлюзы), системы домашней и промышленной автоматизации, медицинское диагностическое оборудование, системы безопасности и др. (рис.4) [8].
Контроллеры RX62N поставляются в различных корпусах: LQFP, LGA, BGA.
Серия RX621. Компания Renesas позиционирует эту серию как часть серии RX62N. Основное отличие от RX62N – отсутствие интерфейса Ethernet [7]. Кроме того, в этой серии есть модели с меньшим объемом памяти (256 Кбайт флеш и
64 Кбайт ОЗУ).
Все устройства серий RX621 и RX62N рассчитаны на работу в промышленном диапазоне температур: от -40 до 85°C [6].
Серия RX62T. Микроконтроллеры этой серии предназначены для управления электродвигателями. Они включают целый набор модулей, предназначенных для решения задач этого класса. Это расширенный набор таймеров, два 12-разрядных АЦП, содержащих операционные усилители с программируемыми коэффициентами усиления и оконные компараторы (рис.5) [9, 10]. Такая периферия в сочетании с мощным процессорным ядром позволяет микроконтроллерам RX62T управлять одновременно двумя трехфазными электродвигателями (рис.6) [8].
В микроконтроллеры RX62T интегрированы также интерфейсы CAN, LIN и SPI, с помощью которых они могут соединяться, в том числе в сети, с другими устройствами [11].
Контроллеры этой серии могут иметь флеш-память от 64 до 256 Кбайт и ОЗУ от 8 до
16 Кбайт. Корпуса у них LQFP, с различным числом выводов. Все контроллеры RX62T могут работать в промышленном диапазоне температур
(-40…85°C) [6].
Недавно к семейству RX600 добавились новые серии: RX630, RX63N и RX631. Микроконтроллеры этих серий обладают рядом общих особенностей [12–14]. В частности, в них предусмотрено отдельное питание для часов реального времени в спящем режиме. За счет этого энергопотребление в данном режиме составляет всего 0,6 мкВт. Кроме того, в микроконтроллерах новых серий реализована система обнаружения несанкционированного доступа, работающая даже в спящем режиме. Система фиксирует время, когда была предпринята попытка несанкционированного проникновения в устройство, где установлен микроконтроллер, например, в охранный блок или счетчик энергоресурсов. Еще один общий элемент микроконтроллеров RX630, RX63N и RX631 – температурный датчик [13, 14].
В то же время каждая из новых серий семейства RX600 обладает своими особенностями.
Серия RX630. Устройства этой серии ориентированы на использование в счетчиках энергоресурсов и бытовой технике [3]. В них предусмотрен большой объем флеш-памяти (до 2 Мбайт) и ОЗУ (до 128 Кбайт), широкий набор интерфейсов (CAN, USB 2.0, SCI, I2C), многоканальные 8- и 16-разрядные таймеры, АЦП, ЦАП и др. [13]. Доступны различные корпуса: LQFP, LGA, BGA.
Серия RX63N/RX631. Приборы этих серий, так же как и микроконтроллеры RX62N/RX621, оснащены расширенным набором коммуникационных интерфейсов [14] и предназначены для работы в составе различного сетевого и диагностического оборудования. По сравнению с контроллерами RX62N/RX621 у них увеличен объем флеш-памяти (до 1 Мбайт) и ОЗУ (до 128 Кбайт), а также число каналов ряда интерфейсов (см. таблицу). Для контроллеров RX63N/RX631 предусмотрена широкая номенклатура корпусов: LQFP, LGA, BGA с различным числом выводов.
Чтобы максимально упростить труд разработчиков, компания Renesas для всех микроконтроллеров семейства RX600 предлагает развитые средства отладки. Они включают комплекты разработчика, тестовые платы, различные отладчики, программное обеспечение [15]. Например, комплект разработчика для контроллеров RX600 включает плату с микроконтроллером, диск с программным обеспечением и JTAG-отладчик E1 (рис.7) [16].
Компания Renesas разработала также интерактивный курс для изучения микроконтроллеров RX600, который доступен на специальном сайте компании [6]. Курс включает несколько разделов: обзор семейства RX600, переход на контроллеры RX600, архитектура микроконтроллеров RX600 и организация управления электродвигателями с помощью микроконтроллеров RX62T. В каждом из разделов содержатся подробные видеопрезентации, содержащие богатый иллюстративный материал с аудиокомментариями.
Таким образом, микроконтроллеры семейства RX600 компании Renesas позволяют разработчикам встраиваемых систем создавать высокопроизводительные многофункциональные устройства для различных приложений, используя минимальное количество периферийных модулей либо отказываясь от них вообще. А богатый набор отладочных средств делает эту работу быстрой и удобной.
Литература
1. RX platform brochure. – ru.renesas.com/media/products/mpumcu/rx/Renesas_RX_brochure.pdf.
2. RX 32-bit MCU Family – The Core Difference in Your Design. –ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx_landing.jsp.
3. RX600 Series. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx600_landing.jsp.
4. RX610 Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx610/rx610_root.jsp.
5. RX610 Group. Hardware manual. – documentation.renesas.com/eng/products/mpumcu/rej09b0460_rx610hm.pdf.
6. RX Family overview. – www.renesasinteractive.com/course/category.php?id=23.
7. RX621, RX62N Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx621_62n/rx621_62n_root.jsp.
8. Renesas RX Applications. – www.rxmcu.com/USA/application.php.
9. RX62T Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx62t/rx62t_root.jsp.
10. RX62T Group. Hardware manual. – documentation.renesas.com/eng/products/mpumcu/doc/rx_family/r01uh0034ej_rx62t.pdf.
11. RX62T motor control demonstration kit for highly-efficient DC drives. – electronics-eetimes.com/en/News/full-news.html?id=222904829&news_id=222904829&cmp_id=7#.
12. Renesas debuts the RX63x group of MCUs with lower standby power. – www.renesasrulz.com/community/doctormicro/blog/tags/rx630.
13. RX630 Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx630/rx630_root.jsp.
14. RX63N, 631 Group. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx63n_631/rx63n_631_root.jsp.
15. Программное обеспечение и средства. – ru.renesas.com/products/mpumcu/rx/rx600/rx610/soft_tools_index.jsp.
16. Renesas Starter Kit for RX610. – ru.renesas.com/products/tools/introductory_evaluation_tools/renesas_starter_kits/rsk_rx610/rsk_rx610.jsp.
Отзывы читателей
