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瑞薩電子RZ/T1即時處理器解決方案可大幅提升工業應用生產力
 

【CTIMES/SmartAuto 編輯部報導】   2014年12月19日 星期五

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瑞薩電子(Renesas)推出RZ/T1處理器系列,它是內建工業網路功能的全新工廠自動化解決方案,適用於多種工業應用,例如AC伺服驅動、動作控制器、變頻器控制,以及需要高速、反應效能與優異即時表現的工業設備。

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目前業界傳統的解決方案為採用內建快取記憶體的高頻率運作的微處理器(MPU),其不適合用於即時控制的開發,因快取記憶體具有不可預測的特性。另外,雖然晶片內建快閃記憶體的微控制器(MCU)也在市場上銷售做為即時控制用途,但是持續提高的效能要求逐漸使這些產品達到了效能的極限。而且很確定的是,進階的工業級乙太網路如EtherCAT、Ethernet/IP及PROFINET逐漸成為所有類型工業設備的通訊系統骨幹。為了支援上述標準,通常需要另外使用具備專屬通訊功能的ASIC,而如此勢必提高系統成本與電路板的面積。

全新的RZ/T1微控制器群組以可運作於時脈600 MHz的ARM Cortex-R4F核心為基礎,其配置包含兩個緊密耦合且直接連接至CPU核心的記憶體區域(TCM,註1),因此無需快取記憶體。TCM可支援關鍵的應用程式開發,例如中斷處理常式或即時工作,確保了最高等級的反應速度且無快取延遲。RZ/T1還整合了R-IN引擎工業乙太網路通訊加速器。其提供的多重通訊協定功能,與瑞薩R-IN系列相同,支援包括EtherCAT等多種工業乙太網路通訊標準。

RZ/T1裝置也保留了瑞薩RX系列與SH系列的多種周邊功能,有利於製造商輕鬆設計可擴充的工業控制設備系統,充分運用瑞薩的多種架構。

產品特色

(1) Cortex-R4F核心運作時脈為600 MHz,高速大容量且緊密耦合的記憶體直接連接至CPU核心,實現高速處理與反應速度。

RZ/T1群組以專為即時處理而設計的ARM Cortex-R4F核心(額定1.66 DMIPS/MHz)為基礎,最高運作時脈可達600 MHz,並具備單/雙精度FPU以提供高效能的數學運算。它包含兩個TCM區域,其中512 K區域用於程式碼及運算,32 K區域用於資料,兩者皆可從CPU進行零等待的高效率存取(註2)。另外有1MB的RAM用於應用程式以更妥善地支援分區與效率。另外,硬體內含向量中斷控制器(VIC),可提供高效能、低延遲的中斷處理,進一步大幅提升即時效能。上述組態使其得以建立具備高速處理與優異即時反應速度的系統,優於採用晶片內建快閃記憶體的傳統MCU或採用快取記憶體的微處理器。

(2) R-IN引擎工業乙太網路通訊加速器

RZ/T1群組包括配備通過業界驗證之瑞薩R-IN引擎的裝置,並整合乙太網路加速器與即時OS加速器(HW-RTOS)。R-IN引擎包含運作時脈150MHz的專屬CPU核心,並且在硬體實作即時OS的功能,可處理通訊與周邊設備以提供系統層級的效率。R-IN引擎的設計同時支援多種工業乙太網路通訊標準,包括EtherCAT、Ethernet/IP及PROFINET。最近成立的R-IN協會(R-IN Consortium)將提供瑞薩與合作夥伴廠商的各種解決方案,可望縮短開發工業設備所需的時間。

(3) 瑞薩MCU成熟產品的周邊功能將予保留,以提供擴充性,同時為工業設備提供強化的全新周邊功能與安全功能

瑞薩RZ/T1繼承了SH與RX系列MCU的多種周邊功能,包括完善的計時器與通訊功能。如此就能充分運用過去採用其他瑞薩架構的設計,以簡化開發作業,縮短產品上市的時間。為了順應工業設備對於可靠性與安全性的高度要求,晶片內建記憶體,包括緊密耦合記憶體,皆整合ECC功能。其他安全功能包括,可在程式失控時避免關鍵暫存器遭到覆寫的暫存器寫入保護功能、輸入時脈振盪停止偵測功能,以及獨立看門狗計時器功能,皆能簡化安全認證作業。

(4) 新增編碼器介面支援以提供單晶片AC伺服解決方案

RZ/T1群組整合即時處理、低延遲記憶體、高速類比及網絡連線,符合多種AC伺服驅動應用的需求。另外,瑞薩還計劃推出具備編碼器介面的裝置,並將支援多種馬達反饋通訊協定,例如EnDat 2.2,以及感測器與致動器通訊協定,例如BiSSR與SSI。上述數位、雙向的編碼器介面,提供了來自增量與絕對編碼器的精確位置值。這項功能通常利用FPGA或ASIC實作,將功能整合至RZ/T1從而減少元件數量並降低系統成本。

RZ/T1具備優異的處理能力與即時架構,能妥善管理更嚴格的控制迴圈,其網路連線能力可支援決定性通訊,並在單晶片中提供了高速編碼器介面的功能,是適合AC伺服的單晶片解決方案。

在RZ家族中加入了全新系列產品之後,瑞薩現在足以供應實現「智慧型社會」的關鍵解決方案。瑞薩將持續開發涵蓋高階至低階的新產品,以因應新的市場需求。新RZ/T1 MCU共包含10種版本,預定2015年1月開始供應樣品,並計劃2015年10月開始量產。

註釋

1.緊密耦合記憶體(Tightly Coupled Memory;TCM):處理器透過專屬記憶體介面直接存取晶片內建高速記憶體,而非透過快取記憶體。

2.在緊密耦合記憶體中,BTCM支援無等待狀態存取。利用預先擷取功能,ATCM可在無等待狀態下擷取指令,因此不會發生分支。

關鍵字: 微控制器  處理器  工業網路  工業應用  控制器  變頻器  微處理器  瑞薩電子(RenesasARM  微處理器  微控制器 
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