《電子技術(shù)應(yīng)用》
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瑞薩電子推出RZT1實(shí)時(shí)處理器解決方案,以期提高工業(yè)應(yīng)用生產(chǎn)率

采用工作頻率高達(dá)600 MHz的實(shí)時(shí)CPU、R-IN引擎,為工業(yè)設(shè)備提供實(shí)時(shí)控制以及穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)連接
2014-11-28
來源:瑞薩電子

瑞薩電子工廠自動(dòng)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(huì)社(TSE: 6723)宣布推出全新工廠自動(dòng)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(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制器、變頻器控制和需要高速、高響應(yīng)性、卓越實(shí)時(shí)性能的通用工業(yè)設(shè)備。

       由于高速緩存的不可預(yù)測(cè)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(jìn)行實(shí)時(shí)控制。同時(shí),雖然采用片上閃存的微控制器(MCU)也宣稱可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制,但越來越高的性能要求正逐步使其性能達(dá)到了極限。

      此外,EtherCAT®、EtherNet/IP™和PROFINET等確定性開放式標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)正廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)設(shè)備。支持此類標(biāo)準(zhǔn)通常需要使用具有專有通信功能的獨(dú)立ASIC,因此系統(tǒng)成本和電路板封裝成本會(huì)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(dá)到600兆赫(MHz),并配有兩個(gè)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(shí)任務(wù),從而可確保達(dá)到最高響應(yīng)等級(jí),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(yù)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(biāo)準(zhǔn)。

         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(jì)出采用多個(gè)瑞薩架構(gòu)的可擴(kuò)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(dá)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(shí)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(shí)時(shí)處理而設(shè)計(jì)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(dá)到600 MHz,并可進(jìn)行單精度/雙精度FPU,數(shù)學(xué)運(yùn)算效率極高。TCM分為兩個(gè)區(qū) — 一個(gè)用于代碼和運(yùn)算,大小為512 K,另一個(gè)用于數(shù)據(jù),大小為32 K,且兩個(gè)區(qū)都可從CPU進(jìn)行高效的即時(shí)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(jìn)行高性能、低延遲的中斷處理,從而進(jìn)一步提升實(shí)時(shí)性能。增強(qiáng)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(shí)時(shí)響應(yīng)性,遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(rèn)可的瑞薩R-IN引擎,其整合了以太網(wǎng)加速器和實(shí)時(shí)OS加速器(HW-RTOS)。R-IN引擎包含運(yùn)行頻率為150 MHz的專用CPU內(nèi)核,可在硬件中實(shí)施實(shí)時(shí)OS功能,并可處理通信和外圍設(shè)備,從而提升系統(tǒng)級(jí)效率。R-IN引擎用于支持多種工業(yè)以太網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn),包括EtherCAT、EtherNet/IP和PROFINET。新創(chuàng)立的R-IN聯(lián)盟預(yù)計(jì)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(shí)間。

(3)保留了獲得行業(yè)認(rèn)可的瑞薩MCU外設(shè)功能,進(jìn)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(yù),RZ/T1保留了二者的包括廣受認(rèn)可的定時(shí)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(jì),簡(jiǎn)化了開發(fā)過程,縮短了上市時(shí)間。為滿足工業(yè)設(shè)備對(duì)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(hù)功能、輸入時(shí)鐘振蕩檢測(cè)功能以及獨(dú)立看門狗定時(shí)器功能,這些都有助于簡(jiǎn)化安全認(rèn)證流程。

(4)新增對(duì)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(shí)時(shí)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(dòng)的應(yīng)用需求。此外,瑞薩還計(jì)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(jī)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(duì)編碼器提供精確的位置值。此功能通常使用FPGA或ASIC實(shí)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(shí)時(shí)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(gè)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(duì)實(shí)現(xiàn)“智能社會(huì)”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(duì)日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)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(shí)訪問。假如不進(jìn)行指令轉(zhuǎn)移,ATCM可利用預(yù)取功能實(shí)時(shí)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(qǐng)參見規(guī)格。

RZ/T1解決方案主要規(guī)格

產(chǎn)品型號(hào)

R7S910015

R7S910016

R7S910017

R7S910018

封裝

320管腳FPBGA

主CPU
(最大工作頻率)

ARM® Cortex®-R4F (450 MHz)

ARM Cortex-R4F (600 MHz)

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(yùn)算。

緊密耦合內(nèi)存

ATCM:512 KB(使用ECC);BTCM:32 KB(使用ECC)

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)

片上擴(kuò)展SRAM

1 MB(使用ECC)

時(shí)鐘

外部時(shí)鐘/振蕩器輸入頻率:25 MHz

CPU時(shí)鐘頻率:最高450/600 MHz

低速片上振蕩器(LOCO):240 KHz

定時(shí)器

最多33個(gè)擴(kuò)展功能定時(shí)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)

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

通信接口

EtherMAC:1端口(無交換機(jī)功能/2端口具有交換機(jī)功能)

USB 2.0高速主機(jī)/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(dá)到400 Kbps

RSPIa:4通道

SPIBSC:為多I/O兼容串行閃存提供單個(gè)接口

編碼器接口

-

支持EnDat 2.2、BiSS®接口

-

支持EnDat 2.2、BiSS接口

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)

DMA

16通道×2單元DMAC

其他

用于測(cè)量芯片內(nèi)部溫度的溫度傳感器

安全功能(寄存器寫保護(hù),輸入時(shí)鐘振蕩停止監(jiān)測(cè),CRC,IWDTa,模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)自診斷功能,錯(cuò)誤控制模塊等)

安全功能(可選):通過加密進(jìn)入安全啟動(dòng)模式,JTAG鎖閉機(jī)制等

電源電壓

3.3 V (I/O),1.2 V(內(nèi)核)

工作溫度

Tj = −40°C - +125°C

         

 

產(chǎn)品型號(hào)

R7S910001

R7S910002

R7S910006

R7S910007

R7S910011

R7S91013

封裝

176管腳HLQFP

320管腳FPBGA

主CPU
(最大工作頻率)

ARM Cortex-R4F
(450 MHz)

ARMCortex- R4F
(600 MHz)

ARM Cortex- R4F
(450 MHz)

ARM Cortex-R4F
(600 MHz)

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(yùn)算。

緊密耦合內(nèi)存

ATCM:512 KB(使用ECC);BTCM:32 KB(使用ECC)

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)

片上擴(kuò)展SRAM

-

1 MB(使用ECC)

-

1 MB(使用ECC)

時(shí)鐘

外部時(shí)鐘/振蕩器輸入頻率:25 MHz

CPU時(shí)鐘頻率:最高450/600 MHz

低速片上振蕩器(LOCO):240 KHz

定時(shí)器

最多33個(gè)擴(kuò)展功能定時(shí)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

工業(yè)以太網(wǎng)通信

-

通信功能

EtherMAC:1端口(無交換機(jī)功能/2端口具有交換機(jī)功能)

USB 2.0高速主機(jī)/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(dá)到400 Kbps

RSPIa:4通道

SPIBSC:為多I/O兼容串行閃存提供單個(gè)接口

*176管腳產(chǎn)品的通道數(shù)或端口數(shù)等有所不同

編碼器接口

-

支持EnDat 2.2、BiSS接口

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)
*176管腳產(chǎn)品只有單元0。

DMA

16通道 × 2單元DMAC

其他

用于測(cè)量芯片內(nèi)部溫度的溫度傳感器

安全功能(寄存器寫保護(hù),輸入時(shí)鐘振蕩停止監(jiān)測(cè),CRC,IWDTa,模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)自診斷功能,錯(cuò)誤控制模塊等)

安全功能(選項(xiàng)):通過加密進(jìn)入安全啟動(dòng)模式,JTAG鎖閉機(jī)制等

電源電壓

3.3 V (I/O),1.2 V(內(nèi)核)

工作溫度

Tj = −40°C - +125°C

                   
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