瑞薩電子推出RZT1實時處理器解決方案，以期提高工業應用生產率
2014-11-28
來源：瑞薩電子
瑞薩電子工廠自動化解決方案RZ/T1系列產品
全球領先的半導體解決方案供應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系列產品。該產品內置工業網絡功能，適用于多種工業應用，比如AC伺服驅動、運動控制器、變頻器控制和需要高速、高響應性、卓越實時性能的通用工業設備。
由于高速緩存的不可預測性，采用高速緩存的高頻微處理器(MPU)等傳統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絡正廣泛應用于各類工業設備。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內核為核心構建，工作頻率最高可達到600兆赫(MHz)，并配有兩個緊密耦合內存（TCM，注釋1）區，直接與CPU內核相連，因此無需使用緩存。TCMs支持關鍵程序處理，如中斷處理程序或實時任務，從而可確保達到最高響應等級，不存在緩存延遲問題。RZ/T1還集成了R-IN引擎工業以太網通信加速器，可提供與廣受贊譽的瑞薩R-IN系列產品相同的多協議功能，支持包括EtherCAT在內的多種工業以太網通信標準。
RZ/T1器件保留了瑞薩RX系列和SH系列的很多外設功能，因此系統制造商可以更輕松地設計出采用多個瑞薩架構的可擴展工業控制設備系統。
RZ/T1解決方案主要功能：
(1)工作頻率高達600 MHz的Cortex-R4F內核以及直接與CPU內核相連的高速、大容量緊密耦合內存可實現高速處理性能和卓越的響應性。
RZ/T1系列產品以專為實時處理而設計的ARM Cortex-R4F內核（1.66 DMIPS/MHz）為核心構建，最大工作頻率可達到600 MHz，并可進行單精度/雙精度FPU，數學運算效率極高。TCM分為兩個區 — 一個用于代碼和運算，大小為512 K，另一個用于數據，大小為32 K，且兩個區都可從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以及提高應用效率。此外，內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構建的系統具有高速處理性能和卓越的實時響應性，遠遠超過采用配有片上閃存的傳統MCU或配有緩存的微處理器產品。
(2)R-IN引擎工業以太網通信加速器
RZ/T1系列產品配有獲行業認可的瑞薩R-IN引擎，其整合了以太網加速器和實時OS加速器(HW-RTOS)。R-IN引擎包含運行頻率為150 MHz的專用CPU內核，可在硬件中實施實時OS功能，并可處理通信和外圍設備，從而提升系統級效率。R-IN引擎用于支持多種工業以太網通信標準，包括EtherCAT、EtherNet/IP和PROFINET。新創立的R-IN聯盟預計可提供多種瑞薩以及合作供應商研發的解決方案，幫助客戶縮短工業設備開發時間。
(3)保留了獲得行業認可的瑞薩MCU外設功能，進一步提升了用于工業設備的新增外設功能和安全功能
瑞薩SH系列和RX系列MCU在工業設備領域一直享有盛譽，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的多種外設功能。通過采用之前使用其他瑞薩架構的設計，簡化了開發過程，縮短了上市時間。為滿足工業設備對可靠性和安全性的苛刻要求，片上內存（包括緊密耦合內存）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系列產品整合了實時處理、低延遲內存、高速模擬和網絡連接功能，可滿足眾多AC伺服驅動的應用需求。此外，瑞薩還計劃發布業內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議（如EnDat 2.2）以及傳感器和執行器協議（如BiSS®和SSI），這些數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，將此功能集成在RZ/T1上可減少組件數目和系統成本。
可管理更密集控制循環的全部處理能力和實時架構、支持確定性通信的網絡連接功能、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系列的這些全新產品，瑞薩現在能夠提供對實現“智能社會”至關重要的解決方案。瑞薩將繼續研發高中低端新產品，以應對日益增長的市場需求。
（注釋1）緊密耦合內存(TCM)：
處理器內核直接通過專用內存接口（非高速緩存）訪問高速片上內存。
(注釋2)在緊密耦合內存中，BTCM支持即時訪問。假如不進行指令轉移，ATCM可利用預取功能實時獲取指令。
上市期
RZ/T1系列產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。（上市期如有變更，恕不另行通知。）
有關瑞薩新型RZ/T1系列產品器件的主要規格，請參見規格表。
RZ/T1解決方案主要規格
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產品型號 |
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）；數據高速緩存：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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工業以太網通信 |
多協議以太網加速器“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/設備功能：1通道 CAN（符合ISO11898-1規范）：2通道（最大） SCIFA（采用16字節發送和接收FIFO）：5通道 I2C總線接口：2通道用于傳輸數據，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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模數轉換器 |
12位×2單元模數轉換器（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測，CRC，IWDTa，模數轉換器的模數自診斷功能，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（內核） |
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工作溫度 |
Tj = −40°C - +125°C |
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產品型號 |
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）；數據高速緩存：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管腳產品的通道數等有所不同 |
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工業以太網通信 |
- |
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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/設備功能：1通道 CAN（符合ISO11898-1規范）：2通道（最大） SCIFA（采用16字節發送和接收FIFO）：5通道 I2C總線接口：2通道用于傳輸數據，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管腳產品的通道數或端口數等有所不同 |
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編碼器接口 |
- |
支持EnDat 2.2、BiSS接口 |
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模數轉換器 |
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測，CRC，IWDTa，模數轉換器的模數自診斷功能，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（內核） |
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工作溫度 |
Tj = −40°C - +125°C |
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