RA高性能電機(jī)控制MCU -RA8T1

基于Arm Cortex-M85處理器的RA8T1高性能MCU產(chǎn)品群 針對(duì)電機(jī)控制和逆變器應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化

產(chǎn)品詳解篇

瑞薩的RA家族基于Arm Cortex-M內(nèi)核打造，自2019年10月份正式誕生，短短四年多時(shí)間已經(jīng)快速發(fā)展成廣泛的產(chǎn)品陣容，眾多型號(hào)用以滿足各式各樣的用戶需求。

其中，專門(mén)面向電機(jī)/逆變器控制應(yīng)用的RA-T系列產(chǎn)品，完美結(jié)合了Arm生態(tài)和瑞薩先進(jìn)的外設(shè)功能，得到廣大客戶的高度評(píng)價(jià)。本次瑞薩推出高性能的電機(jī)控制RA8T1 MCU，將瑞薩RA家族擴(kuò)充到4個(gè)系列（RA2/RA4/RA6/RA8）、25個(gè)產(chǎn)品群、319個(gè)產(chǎn)品型號(hào)。

在此，我們先來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下瑞薩RA-T電機(jī)控制MCU產(chǎn)品線。

瑞薩RA-T電機(jī)控制MCU路線圖

● 從低端到高端的廣泛電機(jī)控制MCU系列，具有最佳功能設(shè)定；

●保持CPU和外設(shè)的可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的硬件IP；

●支持電機(jī)控制評(píng)估套件、工具和軟件。

RA4T1和RA6T3憑借其高性價(jià)比、小封裝和優(yōu)化的外設(shè)功能，非常適用于單電機(jī)控制的緊湊型系統(tǒng)，比如變頻家電、電動(dòng)工具和小型機(jī)器人等。

RA6T1和RA6T2具備較高性能、豐富的功能外設(shè)，適用于雙電機(jī)控制系統(tǒng)，具備高分辨率PWM輸出功能更可以拓展到數(shù)字電源等應(yīng)用。特別是RA6T2搭載了強(qiáng)大的硬件加速器，包括一個(gè)三角函數(shù)單元（TFU）和一個(gè)無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器（IIR），用以大幅減少在電機(jī)控制中復(fù)雜的矢量運(yùn)算、電流環(huán)、速度環(huán)等處理時(shí)間，降低CPU負(fù)荷以擴(kuò)展更多附加功能。RA6T2還內(nèi)置了兩個(gè)高速ADC單元，支持12位和16位分辨率，最高0.16微秒的高速轉(zhuǎn)換。

隨著電機(jī)應(yīng)用的快速發(fā)展，對(duì)MCU提出了越來(lái)越高的要求。比如在高端電機(jī)應(yīng)用中，除了精確的電機(jī)控制外，系統(tǒng)還需要兼顧其他應(yīng)用程序、豐富的通信功能、高安全性以及智能化應(yīng)用等等。RA8T1正是為此而生，幫助設(shè)計(jì)人員滿足這些要求。

RA8T1 MCU基于Arm Cortex-M85內(nèi)核構(gòu)建，工作頻率高達(dá)480MHz，提供高達(dá)2MB閃存和1MB SRAM（包括 TCM）的大內(nèi)存選項(xiàng)、支持互補(bǔ)PWM輸出的16位/32位定時(shí)器、12位ADC（包括3通道采樣和保持）、以及用于電機(jī)控制的高速模擬比較器。連接功能包括以太網(wǎng)MAC、CAN FD、USB 2.0全速模塊、SD/MMC主機(jī)接口和I3C。此外，Armv8.1-M架構(gòu)支持Helium技術(shù)，可顯著提高AI/ML計(jì)算性能，并支持Pointer AuthentiCation和Branch Target Identification（PACBTI）和TrustZone以增強(qiáng)安全性。

RA8T1產(chǎn)品規(guī)格

產(chǎn)品特性

RA8T1產(chǎn)品的主要特性

1

極致性能

A) 搭載超高性能的Arm Cortex-M85內(nèi)核，性能高達(dá)3068 CoreMark@480MHz。

B) 結(jié)合Helium先進(jìn)技術(shù)，能夠在數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）方面獲得相比Cortex-M7內(nèi)核高4倍的性能提升。

C) 在實(shí)現(xiàn)高效電機(jī)控制的同時(shí)，便于拓展功能安全、嵌入式人工智能等附加功能。

2

豐富的電機(jī)/逆變控制外設(shè)單元

A) 高達(dá)2MB的雙區(qū)閃存和1MB SRAM（包括TCM），100至224引腳的廣泛產(chǎn)品陣容。

B) 通用32位增強(qiáng)型PWM定時(shí)器，支持三相互補(bǔ)PWM輸出、死區(qū)控制等多種功能，可輕松實(shí)現(xiàn)各種類型電機(jī)控制

C) 兩個(gè)12位ADC單元，支持3通道同步采樣保持電路。以及DAC（2通道）、高速比較器、溫度傳感器等。

D) 豐富連接功能，支持以太網(wǎng)MAC/DMA、USB全速、CAN FD、I3C/I2C、SCI、SPI和SD/MMC接口。

3

安全配置

A) 支持AES、TRNG、RSA 4K/ECC、SHA-2、用于FSBL的不可變存儲(chǔ)、防篡改DPA/SPA側(cè)信道保護(hù)等最新安全特性。

B) 端口輸出保護(hù)單元POE，在發(fā)生異常狀況下強(qiáng)制關(guān)斷PWM輸出，及時(shí)保護(hù)電機(jī)和逆變器電路。

4

輕松開(kāi)發(fā)，縮短開(kāi)發(fā)周期

A) 集成式電機(jī)控制評(píng)估硬件套件

B)靈活軟件包（FSP）

C）提供各種電機(jī)控制示例程序

D)用于實(shí)時(shí)調(diào)試的GUI工具：Renesas Motor Workbench, QE for Motor

接下來(lái)我們來(lái)聊一聊RA8T1的優(yōu)異性能和核心配置。

RA8T1是瑞薩基于Arm Cortex-M85 內(nèi)核的第三個(gè)MCU產(chǎn)品組，精確定位于電機(jī)控制應(yīng)用。Cortex-M85是Arm推出的迄今為止性能最強(qiáng)的Cortex-M處理器，借助其6.39 CoreMark/MHz 的超高處理能力，RA8T1達(dá)到了3068 CoreMark@480MHz的業(yè)界領(lǐng)先性能。同時(shí)搭載了Armv8.1-M架構(gòu)支持的Helium技術(shù)，與現(xiàn)有的Cortex-M7產(chǎn)品相比，Armv8.1-M架構(gòu)支持的Helium技術(shù)可以將數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）或機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）性能提高4倍，與同樣支持Helium的處理器Cortex-M55相比，它還帶來(lái)了約20%的矢量處理性能提升。

Arm Cortex-M85 - 高性能M-Class內(nèi)核

這里可能有很多小伙伴對(duì)于Helium技術(shù)還比較陌生。Helium是在Arm 8.1M架構(gòu)中引入的面向DSP和機(jī)器學(xué)習(xí)ML應(yīng)用的M型矢量擴(kuò)展（MVE）技術(shù)。2019年首次在Cortex-M55內(nèi)核上推出，類似于Arm A系列處理器上的“Neon”。它的出現(xiàn)，使小型低功耗嵌入式系統(tǒng)能夠滿足音頻處理、無(wú)人機(jī)導(dǎo)航和控制、AR/VR應(yīng)用、傳感器集中器、圖像處理和汽車等各種應(yīng)用中的計(jì)算需求。

憑借其極致的性能，RA8T1實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的更精確控制，可滿足工業(yè)、樓宇自動(dòng)化，以及智能家居等應(yīng)用中常見(jiàn)的電機(jī)、電源和其它產(chǎn)品的實(shí)時(shí)控制要求，并將有助于用戶打造高效率系統(tǒng)。

除了高性能內(nèi)核外，RA8T1還具有豐富的集成功能，它還能夠?yàn)橛脩魬?yīng)用帶來(lái)附加價(jià)值，如AI/ML功能、網(wǎng)絡(luò)連接、功能安全等。

產(chǎn)品選型

RA8T1產(chǎn)品群共八種器件，支持100引腳LQFP、144引腳LQFP、176引腳LQFP和224引腳BGA四種封裝，以及1MB和2MB兩類閃存大小。

雖然所有器件均支持-40至125攝氏度的結(jié)溫范圍，但請(qǐng)注意，不同封裝類型的最大運(yùn)行頻率是不同的。追求極致性能的小伙伴，請(qǐng)選擇224 BGA封裝哦！

RA8T1產(chǎn)品選型