在去年年底,我們舉辦了《基于RA6T2 1KW 逆變器參考實現》線上研討會,大家對瑞薩RA MCU,尤其是主打高級電機控制和電源應用的RA6T2,反響非常熱烈,在后臺提出了很多有意義的問題。經過我們分門別類的梳理,特此把一些比較集中的問題和大家做一個分享與統一回答。前期主要聚焦在市場篇,后期會著眼于技術篇。
前篇回顧:
Part 1. 市場篇-芯片
Part 2. 市場篇-生態&應用
Part 3. 技術篇-芯片
問題一
關于RA6T2功能的基本問題
RA6T2芯片基于什么內核、最大CPU主頻、多大RAM,Flash、有哪些封裝、工作溫度范圍、有哪些外設、哪些通信接口、包括幾路串口之類的問題,可以從下面一覽圖中獲得直接答案:

● RA6T2官網產品頁請識別下方二維碼或復制下方網址在瀏覽器中訪問查看:

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra6t2-240mhz-arm-cortex-m33-trustzone-high-real-time-engine-motor-control
問題二
RA6T2的RAM可以外擴嗎?
支持從外部FLASH運行程序嗎?
瑞薩MCU外擴SRAM flash用的什么接口?
● RA6T2暫時不支持外擴memory,因此也不支持從外部Flash運行程序。
●RX家族中的T系列(RX72T)有128K RAM / 1M Flash的配置可供選擇;今年即將推出的RA8T1會有更大的片上Flash/RAM
●當前RA6的M系列支持外擴memory:“CS區域控制器”支持8位/16位外部memory擴展,最高支持16MB;SDRAM區域控制器,支持最高64B的SDRAM,burst傳輸可高達120MHz
問題三
RA6T2是已經通過了汽車芯片等級認證嗎?
支持功能安全ASIL B嗎?
● RA6T2是工業級別的通用MCU,片上ECC SRAM,帶MPU的CM33內核、看門狗、CRC運算單元等支持工業級別的功能安全,包括IEC61508 Fusa或者IEC 60730等。
問題四
IO是否有鉗位二極管保護過壓或者欠壓?
5V寬電壓支持是僅針對GPIO工作模式嗎?
還是復用外設功能時也兼容5V,比如UART、I2C、SPI等?
● 不同的功能和配置(是否是I2C引腳還是其他輸出引腳,輸出引腳配置的驅動能力),電流能力不同,請參看芯片的硬件參考手冊46.2.3中的表格 46.5(I/O IOH,IOL)。約在2~20mA之間。為了保護MCU的可靠性,輸出電流值不應超過此表中的值。其中平均電流是指100μs期間測得的電流平均值。
●沒有鉗位二極管。請在絕對最大定格范圍內使用。
●RA6T2有部分引腳是5V容忍,具體參考芯片的硬件參考手冊46.1中的表格 46.1的說明1,與是否是GPIO還是復用外設功能無關。

問題五
RA6T2的Flash最大速度多少?
和CPU主頻獨立嗎?
片上Flash的容量會影響讀取速率嗎?
單位大小和壽命是怎樣的?
●RA6T2的片上Flash采用瑞薩私有技術,在200MHz CPU主頻時,Flash訪問速度可以到達120MHz。
● Flash讀取速度固定時,片上Flash的容量只能影響需要讀取全片Flash的時間,和速度沒有關系。
●瑞薩MCU的特色之一就是集成了Data flash,非EEPROM模擬。對于RA6T2的Data flash,容量是16KB,擦除單位支持64/128/256字節,編程單位支持4/8/16字節。該Data flash的擦除次數可以高達125,000次,詳情參見芯片的硬件參考手冊46.11中的表格 46.50 注釋1

問題六
RA6T2功耗如何?靜態電流多大?抗干擾能力如何?有低功耗MCU嗎?最大功耗電流多少?
● RA6T2不是低功耗系列產品,主打高性能和實時控制。以全速240MHz來運行Coremark為例,運行功耗139uA/MHz。
●ARM內核的瑞薩MCU里,RA2是低功耗系列,以32位CM23為內核。以RA2E2為例,Active 電流:81uA/MHz;Software Standby模式下電流:200nA。更低功耗要求,還可以在瑞薩私有16位內核的RL78家族里選擇。
● RA6T2的可靠性測試指標,可以參看下方官網公布的文檔,其中ESD相關的指標如下:

RENESAS SEMICONDUCTOR RELIABILITY REPORT (RA6T2)請識別下方二維碼或復制下方網址到瀏覽器中訪問查看該文檔全文:

https://www.renesas.cn/cn/zh/document/prr/r7fa6t2xxx-reliability-report?r=1542426
問題七
RA6T2有幾路ADC、支持幾個采樣通道、最高速率是多少?集成DAC和增益放大器嗎?
● RA6T2有兩個獨立的逐次逼近型ADC單元,可以工作在12-bit/14-bit/16-bit模式下。ADC1有21個通道,ADC2有17個通道,之前有復用的,因此兩個ADC都工作時,可以最多支持29個通道。
●每個ADC單元都可以使能三路采保,保持時間可長達5 us

●ADC工作在12-bit模式時,每個通道最小轉換時間0.16 us
●RA6T2也集成四個12-bit的DAC,4個PGA
□ 單端輸入時,增益x2 ~ x13.33可調
□ 差分輸入時,增益有四檔可設置:x1.5到x5.667
問題八
PWM定時器有幾個,精度可以做到多少?可以同時輸出幾路PWM?有PWM相關例程有哪些?PWM死區控制又是如何實現的?
● RA6T2集成了兩種定時器,一種是“低功耗異步通用定時器”(AGTW)。“A”代表“異步”,就是還可以工作在低功耗模式下(Software standby mode);“GT”代表通用定時器;“W”表示它是32-bit的定時器。它可以輸出脈沖,對輸入脈沖計數或者進行周期測量,對外部事件進行計數等。另一種是“通用PWM定時器”(GPT),主要區別就在于“P”,后者是PWM定時器,在文檔里有時用GPT32代表。
●RA6T2集成了10個PWM定時器,即GPT320~GPT329。這10個定時器,在文檔里用10 channel表示,所以有時候口頭上也會說是10路PWM定時器。每一個(路)GPT32有自己的時鐘源和分頻因子,即有自己的time base。每一個(路)GTP32有2個輸出引腳A、B。因此RA6T2可以有10對PWM信號,即20個PWM信號輸出。Time base的時鐘最高可以200MHz,因此可輸出的最小脈寬是50 ns。10對(20個)PWM信號中,有4對(8個)的PWM信號相位差最小可達156 ps,即高精度PWM通道。
●如下圖所示:

●每一個(路)GPT32的A、B兩個輸出引腳可以同時輸出PWM波形,通過設置死區時間寄存器,自動加載死區功能。

問題九
RA6T2集成CAN或者CANFD嗎?支持幾路?通信速度如何?集成LIN控制器嗎?
● RA6T2支持1路經典CAN或者CANFD,對應的料號不同。
●經典CAN模塊,波特率最高支持1M;CANFD模塊,仲裁場的波特率可高達1M,數據場波特率可高達5M。順便說一句,RA6M5集成雙CANFD,它的數據場波特率可高達8M。
●RA6T2的串行通訊模塊(SCI)支持simple LIN mode,詳情見芯片的硬件參考手冊26.11
問題十
RA6T2集成CAN或者CANFD嗎?支持幾路?通信速度如何?集成LIN控制器嗎?
● RA6T2芯片上沒有集成TFT-LCD控制器,但是可以通過SPI外接組態屏。
●集成TFT-LCD控制器的有RA6M3,集成片上2M的片上Flash,640K片上SRAM,支持800x480。RX家族中選擇更多:有RX72M,RX72N、RX66N、RX65N,既集成了TFT-LCD控制器、2D渲染引擎,還有高達4M Flash/1M SRAM的片上資源。在WVGA上跑8位分辨率時,無需外擴memory
問題十一
RA6T2有嵌入DSP單元提供算力嗎?
● RA6T2基于ARM CM33內核。內核層面支持多條整數DSP指令,搭配ARM在CMSIS項目中免費提供的DSP庫,提供了包括濾波、矩陣變換等操作。內核還包含了單精度浮點擴展,兼容單精度浮點指令。
● 濾波操作是DSP中的重要部分。RA6T2集成了處理單精度浮點數據的二階IIR濾波單元。
● DSP中另外一個重要運算是三角函數。RA6T2也集成了三角函數硬件單元TFU
問題十二
RA6T2在芯片層面有哪些安全設計?是否鎖步核(lock step)?是否已經適配好了功能安全庫
● 瑞薩MCU都集成了帶ECC的SRAM、時鐘精度測量、看門狗、ADC自檢、硬件CRC、存儲器保護單元(MPU)、PWM輸出關閉(POE)、主晶振停止檢測、電源監控(POR,PVD)等,從芯片硬件層面全方位支持應用的安全設計。
● RA6T2是基于ARM CM33內核,單核架構,從內核方面來講不是鎖步核。
●在FuSa方面,瑞薩提供雙MCU架構實現SIL3的方案,目前是基于RX200、RX600、RX700。RA MCU自檢庫已經提供基于RA6T1(CM4內核)、RA6M1/2/3 (CM4內核) 、RA6M4/5(CM33內核)的實現。RA6T2的自檢庫暫時還沒有發布。
問題十三
RA6T2有哪些Security功能?
在代碼包含方面有哪些安全設計?
● RA6T2是CM33內核,通過TrustZone和生命周期管理(DLM)機制實現代碼保護。
● 密碼學方面,集成硬件AES,支持128/192/256的密鑰長度;支持芯片唯一ID,集成隨機數產生器TRGN。
●FSP中支持密鑰安裝和基于HUK的密鑰存儲
原文標題:【問答精選】RA6T2 1KW 逆變器在線研討會(3)技術篇-芯片
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