瑞薩電子推出RZT1實時處理器解決方案，以期提高工業(yè)應(yīng)用生產(chǎn)率
2014-11-28
來源：瑞薩電子
瑞薩電子工廠自動化解決方案RZ/T1系列產(chǎn)品
全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商瑞薩電子株式會社（TSE： 6723）宣布推出全新工廠自動化解決方案RZ/T1系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品內(nèi)置工業(yè)網(wǎng)絡(luò)功能，適用于多種工業(yè)應(yīng)用，比如AC伺服驅(qū)動、運動控制器、變頻器控制和需要高速、高響應(yīng)性、卓越實時性能的通用工業(yè)設(shè)備。
由于高速緩存的不可預(yù)測性，采用高速緩存的高頻微處理器(MPU)等傳統(tǒng)解決方案不適合進行實時控制。同時，雖然采用片上閃存的微控制器(MCU)也宣稱可實現(xiàn)實時控制，但越來越高的性能要求正逐步使其性能達到了極限。
此外，EtherCAT®、EtherNet/IP™和PROFINET等確定性開放式標準網(wǎng)絡(luò)正廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)設(shè)備。支持此類標準通常需要使用具有專有通信功能的獨立ASIC，因此系統(tǒng)成本和電路板封裝成本會有所提高。
全新RZ/T1系列器件以ARM® Cortex®-R4F內(nèi)核為核心構(gòu)建，工作頻率最高可達到600兆赫(MHz)，并配有兩個緊密耦合內(nèi)存（TCM，注釋1）區(qū)，直接與CPU內(nèi)核相連，因此無需使用緩存。TCMs支持關(guān)鍵程序處理，如中斷處理程序或?qū)崟r任務(wù)，從而可確保達到最高響應(yīng)等級，不存在緩存延遲問題。RZ/T1還集成了R-IN引擎工業(yè)以太網(wǎng)通信加速器，可提供與廣受贊譽的瑞薩R-IN系列產(chǎn)品相同的多協(xié)議功能，支持包括EtherCAT在內(nèi)的多種工業(yè)以太網(wǎng)通信標準。
RZ/T1器件保留了瑞薩RX系列和SH系列的很多外設(shè)功能，因此系統(tǒng)制造商可以更輕松地設(shè)計出采用多個瑞薩架構(gòu)的可擴展工業(yè)控制設(shè)備系統(tǒng)。
RZ/T1解決方案主要功能：
(1)工作頻率高達600 MHz的Cortex-R4F內(nèi)核以及直接與CPU內(nèi)核相連的高速、大容量緊密耦合內(nèi)存可實現(xiàn)高速處理性能和卓越的響應(yīng)性。
RZ/T1系列產(chǎn)品以專為實時處理而設(shè)計的ARM Cortex-R4F內(nèi)核（1.66 DMIPS/MHz）為核心構(gòu)建，最大工作頻率可達到600 MHz，并可進行單精度/雙精度FPU，數(shù)學(xué)運算效率極高。TCM分為兩個區(qū) — 一個用于代碼和運算，大小為512 K，另一個用于數(shù)據(jù)，大小為32 K，且兩個區(qū)都可從CPU進行高效的即時訪問(注釋2)。另外，1 MB的RAM用于支持更好的分區(qū)以及提高應(yīng)用效率。此外，內(nèi)置的硬件矢量中斷控制器(VIC)可進行高性能、低延遲的中斷處理，從而進一步提升實時性能。增強型配置使RZ/T1構(gòu)建的系統(tǒng)具有高速處理性能和卓越的實時響應(yīng)性，遠遠超過采用配有片上閃存的傳統(tǒng)MCU或配有緩存的微處理器產(chǎn)品。
(2)R-IN引擎工業(yè)以太網(wǎng)通信加速器
RZ/T1系列產(chǎn)品配有獲行業(yè)認可的瑞薩R-IN引擎，其整合了以太網(wǎng)加速器和實時OS加速器(HW-RTOS)。R-IN引擎包含運行頻率為150 MHz的專用CPU內(nèi)核，可在硬件中實施實時OS功能，并可處理通信和外圍設(shè)備，從而提升系統(tǒng)級效率。R-IN引擎用于支持多種工業(yè)以太網(wǎng)通信標準，包括EtherCAT、EtherNet/IP和PROFINET。新創(chuàng)立的R-IN聯(lián)盟預(yù)計可提供多種瑞薩以及合作供應(yīng)商研發(fā)的解決方案，幫助客戶縮短工業(yè)設(shè)備開發(fā)時間。
(3)保留了獲得行業(yè)認可的瑞薩MCU外設(shè)功能，進一步提升了用于工業(yè)設(shè)備的新增外設(shè)功能和安全功能
瑞薩SH系列和RX系列MCU在工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域一直享有盛譽，RZ/T1保留了二者的包括廣受認可的定時器和通信功能在內(nèi)的多種外設(shè)功能。通過采用之前使用其他瑞薩架構(gòu)的設(shè)計，簡化了開發(fā)過程，縮短了上市時間。為滿足工業(yè)設(shè)備對可靠性和安全性的苛刻要求，片上內(nèi)存（包括緊密耦合內(nèi)存）整合了ECC功能。其他安全功能包括：避免在程序失控的情況下重寫重要寄存器的寄存器寫保護功能、輸入時鐘振蕩檢測功能以及獨立看門狗定時器功能，這些都有助于簡化安全認證流程。
（4)新增對編碼器接口的支持，提供單片式AC伺服解決方案
RZ/T1系列產(chǎn)品整合了實時處理、低延遲內(nèi)存、高速模擬和網(wǎng)絡(luò)連接功能，可滿足眾多AC伺服驅(qū)動的應(yīng)用需求。此外，瑞薩還計劃發(fā)布業(yè)內(nèi)首款含編碼器接口的器件。其中編碼器接口支持多種電機反饋協(xié)議（如EnDat 2.2）以及傳感器和執(zhí)行器協(xié)議（如BiSS®和SSI），這些數(shù)字雙向編碼器接口可通過增量和絕對編碼器提供精確的位置值。此功能通常使用FPGA或ASIC實現(xiàn)，將此功能集成在RZ/T1上可減少組件數(shù)目和系統(tǒng)成本。
可管理更密集控制循環(huán)的全部處理能力和實時架構(gòu)、支持確定性通信的網(wǎng)絡(luò)連接功能、高速編碼器接口功能都位于單個芯片中，因此RZ/T1不失為真正的單芯片式AC伺服解決方案。
借助RZ系列的這些全新產(chǎn)品，瑞薩現(xiàn)在能夠提供對實現(xiàn)“智能社會”至關(guān)重要的解決方案。瑞薩將繼續(xù)研發(fā)高中低端新產(chǎn)品，以應(yīng)對日益增長的市場需求。
（注釋1）緊密耦合內(nèi)存(TCM)：
處理器內(nèi)核直接通過專用內(nèi)存接口（非高速緩存）訪問高速片上內(nèi)存。
(注釋2)在緊密耦合內(nèi)存中，BTCM支持即時訪問。假如不進行指令轉(zhuǎn)移，ATCM可利用預(yù)取功能實時獲取指令。
上市期
RZ/T1系列產(chǎn)品包括十種全新器件，樣品將于2015年1月上市，2015年10月開始量產(chǎn)。（上市期如有變更，恕不另行通知。）
有關(guān)瑞薩新型RZ/T1系列產(chǎn)品器件的主要規(guī)格，請參見規(guī)格表。
RZ/T1解決方案主要規(guī)格
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產(chǎn)品型號 |
R7S910015 |
R7S910016 |
R7S910017 |
R7S910018 |
|---|---|---|---|---|
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封裝 |
320管腳FPBGA |
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主CPU |
ARM® Cortex®-R4F (450 MHz) |
ARM Cortex-R4F (600 MHz) |
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FPU |
支持單精度和雙精度加法、減法、乘法、除法、乘法累加和平方根運算。 |
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緊密耦合內(nèi)存 |
ATCM：512 KB（使用ECC）；BTCM：32 KB（使用ECC） |
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高速緩存 |
指令高速緩存：8 KB（使用ECC）；數(shù)據(jù)高速緩存：8 KB（使用ECC） |
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片上擴展SRAM |
1 MB（使用ECC） |
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時鐘 |
外部時鐘/振蕩器輸入頻率：25 MHz CPU時鐘頻率：最高450/600 MHz 低速片上振蕩器(LOCO)：240 KHz |
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定時器 |
最多33個擴展功能定時器 16位TPUa（12通道），MTU3a（9通道），GPTa（4通道）：輸入捕獲，輸出比較，PWM波形輸出 16位CMT（6通道），32位CMTW（2通道） |
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工業(yè)以太網(wǎng)通信 |
多協(xié)議以太網(wǎng)加速器“R-IN引擎” EtherCAT®從控制器 |
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通信接口 |
EtherMAC：1端口（無交換機功能/2端口具有交換機功能） USB 2.0高速主機/設(shè)備功能：1通道 CAN（符合ISO11898-1規(guī)范）：2通道（最大） SCIFA（采用16字節(jié)發(fā)送和接收FIFO）：5通道 I2C總線接口：2通道用于傳輸數(shù)據(jù)，最大速度可達到400 Kbps RSPIa：4通道 SPIBSC：為多I/O兼容串行閃存提供單個接口 |
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編碼器接口 |
- |
支持EnDat 2.2、BiSS®接口 |
- |
支持EnDat 2.2、BiSS接口 |
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模數(shù)轉(zhuǎn)換器 |
12位×2單元模數(shù)轉(zhuǎn)換器（最大）（8 條通道用于單元0，16 條通道用于單元1） |
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DMA |
16通道×2單元DMAC |
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其他 |
用于測量芯片內(nèi)部溫度的溫度傳感器 安全功能（寄存器寫保護，輸入時鐘振蕩停止監(jiān)測，CRC，IWDTa，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)自診斷功能，錯誤控制模塊等） 安全功能（可選）：通過加密進入安全啟動模式，JTAG鎖閉機制等 |
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電源電壓 |
3.3 V (I/O)，1.2 V（內(nèi)核） |
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工作溫度 |
Tj = −40°C - +125°C |
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產(chǎn)品型號 |
R7S910001 |
R7S910002 |
R7S910006 |
R7S910007 |
R7S910011 |
R7S91013 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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封裝 |
176管腳HLQFP |
320管腳FPBGA |
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主CPU |
ARM Cortex-R4F |
ARMCortex- R4F |
ARM Cortex- R4F |
ARM Cortex-R4F |
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FPU |
支持單精度和雙精度加法、減法、乘法、除法、乘法累加和平方根運算。 |
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緊密耦合內(nèi)存 |
ATCM：512 KB（使用ECC）；BTCM：32 KB（使用ECC） |
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高速緩存 |
指令高速緩存：8 KB（使用ECC）；數(shù)據(jù)高速緩存：8 KB（使用ECC） |
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片上擴展SRAM |
- |
1 MB（使用ECC） |
- |
1 MB（使用ECC） |
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時鐘 |
外部時鐘/振蕩器輸入頻率：25 MHz CPU時鐘頻率：最高450/600 MHz 低速片上振蕩器(LOCO)：240 KHz |
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定時器 |
最多33個擴展功能定時器 16位TPUa（12通道），MTU3a（9通道），GPTa（4通道）：輸入捕獲，輸出比較，PWM波形輸出 16位CMT（6通道），32位CMTW（2通道） *176管腳產(chǎn)品的通道數(shù)等有所不同 |
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工業(yè)以太網(wǎng)通信 |
- |
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通信功能 |
EtherMAC：1端口（無交換機功能/2端口具有交換機功能） USB 2.0高速主機/設(shè)備功能：1通道 CAN（符合ISO11898-1規(guī)范）：2通道（最大） SCIFA（采用16字節(jié)發(fā)送和接收FIFO）：5通道 I2C總線接口：2通道用于傳輸數(shù)據(jù)，最大速度可達到400 Kbps RSPIa：4通道 SPIBSC：為多I/O兼容串行閃存提供單個接口 *176管腳產(chǎn)品的通道數(shù)或端口數(shù)等有所不同 |
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編碼器接口 |
- |
支持EnDat 2.2、BiSS接口 |
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模數(shù)轉(zhuǎn)換器 |
12位
?2單元ADC（最大）（8條通道用于單元0，16條通道用于單元1） |
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DMA |
16通道 × 2單元DMAC |
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其他 |
用于測量芯片內(nèi)部溫度的溫度傳感器 安全功能（寄存器寫保護，輸入時鐘振蕩停止監(jiān)測，CRC，IWDTa，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)自診斷功能，錯誤控制模塊等） 安全功能（選項）：通過加密進入安全啟動模式，JTAG鎖閉機制等 |
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電源電壓 |
3.3 V (I/O)，1.2 V（內(nèi)核） |
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工作溫度 |
Tj = −40°C - +125°C |
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