Не так давно 32-битный микроконтроллер был экзотическим устройством. Сегодня ими уже никого не удивить и они, как правило, доступны по цене. 32-разрядные микроконтроллеры последнего поколения были существенно улучшены и поставляются несколькими конкурентными поставщиками. Некоторые производители полупроводниковых приборов даже создали эти устройства для отдельных областей применения. Это именно то, что Renesas сделал со своей новой линейкой микроконтроллеров.
Микроконтроллеры Renesas RA
Встроенные микроконтроллеры Renesas RA основаны на процессорных ядрах Arm Cortex-M, включая Arm Cortex-M4 и -M23. Существует несколько версий с широким диапазоном флэш-памяти (от 256 кБ до 2 МБ) и выбором SRAM. Варианты комплектации варьируются от маленького 32-контактного устройства до большой 176-контактной версии. Интерфейсы включают USB, CAN и Ethernet, а также большинство других популярных портов последовательного ввода-вывода. Другими важными особенностями являются механизм Secure Crypto, 24-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), технология емкостного касания с человек-машинным интерфейсом (HMI) от Renesas и контроллеры для TFT LCD.
Микроконтроллеры RA достаточно гибкие, чтобы охватить широкий спектр применений. Охватывается практически любая архитектура индустрии 4.0 или сценарий автоматизации производства. Приложения для домашнего использования ориентированы на бытовую технику, здравоохранение и учет. Если требуется беспроводное соединение, модель доступна для решения и этой проблемы.
Опция беспроводной связи
Специальной версией семейства RA является RA4W1, который интегрирует Bluetooth 5.0 Low Energy (рисунок ниже). Плата, в которой реализовано ядро Arm Cortex-M4, оптимизирована для низкого энергопотребления: прием 3,3 мА и передача 4,5 мА. Благодаря возможности ячеистой сети Bluetooth (BT) можно создавать беспроводные сенсорные сети.
Радиостанции BT могут достигать скорости передачи данных 2 Мбит / с, но лучшая чувствительность приема составляет –105 дБм при 125 кбит / с, что значительно расширяет диапазон. Микроконтроллер включает в себя стек протоколов Bluetooth (BT) и несколько функций API, которые поддерживают стандартные профили, такие как профиль сердечного ритма (Heart Rate Profile), профиль зондирования среды (Environment Sensing Profile) и профиль ввода / вывода (Automation I/O Profile). Эти профили значительно сокращают время разработки и затраты на нее.
Дальнейшее снижение себестоимости BOM достигается за счет интеграции некоторых схем, обычно реализуемых вне микросхемы контроллера. Примерами являются генератор на кристалле и схема регулировки плюс LC цепь для согласования антенны.
Эта версия микроконтроллеров RA работает на частоте 48 МГц и имеет 512 кБ флэш-памяти и 96 кБ SRAM. Интерфейсы включают технологию емкостного касания USB, CAN и HMI компании Renesas. Важной особенностью является Renesas Secure Crypto Engine для обеспечения надежной защиты приложений IoT. Пакет представляет собой 56-контактный QFN размером 7 x 7 мм.
Имейте в виду, что Renesas также предлагает широкий набор оценочных комплектов для всех микроконтроллеров RA. Это позволит быстро запустить ваш следующий встроенный проект (embedded). Платы разработки предоставляют возможность последовательного ввода-вывода для отладки и доступа к системам ввода-вывода микроконтроллера.
Программное обеспечение, которое делает аппаратное обеспечение неотразимым
То, что делает эту линейку 32-битных микроконтроллеров столь привлекательной, — это программное обеспечение для разработки, которое ее поддерживает. Пакет разработки, получивший название «Гибкий пакет программного обеспечения» (FSP), представляет собой расширенную версию оригинального дизайна, включающую базовое программное обеспечение для разработки Arm. Обычные средства разработки включают в себя IDE, компиляторы, библиотеки и отладчики. Также в «миксе» есть экосистема сторонних решений от Arm. FSP поставляется с FreeRTOS, который может быть заменен другой ОСРВ или некоторым промежуточным программным обеспечением, как того требует приложение.
Ключевыми моментами FSP являются улучшения на базе искусственного интеллекта. Они позволяют создавать решения, включающие современные нейронные сети, машинное обучение и возможности управления электродвигателем. Все больше и больше разработчиков используют решения искусственного интеллекта и должны иметь микроконтроллер, поддерживающий необходимое программное обеспечение.
Как упоминалось ранее, механизм криптографии на кристалле поддерживается FSP и добавляет усовершенствования для защиты соединений микросхема-облако со всеми основными поставщиками облачных услуг. Другие функции включают в себя генерацию безопасного ключа, хранение зашифрованных ключей и поддержку аппаратного ускорения AES, SHA-2, RSA 2K, криптографического алгоритма NIST с эллиптической кривой и защищенных соединений MQTT по TLS.
Приложения на базе искусственного интеллекта улучшают микроконтроллеры
Все чаще разработчики используют подходы искусственного интеллекта. И в некоторых случаях использование решения ИИ является единственным возможным или практическим решением. Renesas решает эту проблему с помощью новой серии микроконтроллеров RZ / V. Первоначальный продукт, получивший название RZ / V2M, состоит из двух ядер Arm Cortex-A53, работающих на частоте 1 ГГц. Названный динамически реконфигурируемым процессором (DRP), он оптимизирован для ускорения AI. Это устройство предназначено для обеспечения возможности логического вывода ИИ в режиме реального времени при достижении превосходной энергоэффективности.
Интересной особенностью является процессор обработки изображений (ISP), который может обрабатывать видео высокой четкости 4K со скоростью 30 кадров в секунду (кадр / с). Одним из целевых приложений является обнаружение и распознавание лиц. Устройство также содержит кодер / декодер H.265 / H.264. Обеспечивается поддержка сенсорных интерфейсов CMOS и двух одновременно работающих камер. RZ / V2M также включает поддержку интерфейсов USB3.1, PCI-E и Gigabit Ethernet, а также интерфейсов отображения MIPI-DSI и HDMI. Потребляемая мощность около 4 Вт.
Подводя итоги
32-разрядные микроконтроллеры Renesas — это эклектичные современные процессоры, оптимизированные для современных нужд. Если вы все больше ориентируетесь на решения ИИ, эти устройства, безусловно, стоит рассмотреть. Для промышленности 4.0 данные устройства могут открыть довольно большие возможности.
