La nuova serie di MCU a 32 bit di RENESAS

Benvenuti a un nuovo appuntamento con la rubrica Firmware Reload. Analizziamo in questo articolo la serie RX220 che garantisce prestazioni elevate a 50 DMIPS e consumi ridotti. Vediamola nei dettagli.

Renesas Electronics ha ampliato la serie RX200 di microcontrollori a basso consumo, introducendo 11 nuovi dispositivi, per offrire una maggiore scalabilità per i progettisti embedded che vogliono passare da applicazioni a 8 e 16-bit a 32-bit. Basati sul core RX, i nuovi microcontrollori general-purpose RX220 offrono una combinazione di alte prestazioni e basso consumo energetico per applicazioni industriali e consumer quali elettrodomestici, smartphone, fotocamere digitali, impianti industriali e dispositivi di misurazione. Al giorno d’oggi, la propensione degli utenti è di avere maggiori prestazioni e funzionalità avanzate dagli elettrodomestici, dispositivi portatili come fotocamere digitali, smartphone e attrezzature industriali.

Inoltre, per i sistemi che incorporano MCU a 16-bit, vi è una necessità di migliorare le prestazioni di elaborazione, ridurre il consumo di energia e aumentare la sicurezza funzionale senza aumentare considerevolmente il costo. Vi è, inoltre, anche una domanda di mercato di prodotti progettati per line-up di MCU costruiti intorno allo stesso CPU core, per consentire ai progettisti di scalare dalla fascia bassa alla fascia alta del mercato più facilmente. Renesas ha lanciato la famiglia di microcontrollori RX a 32 bit ad alte prestazioni e basso consumo di energia per coprire una vasta gamma di applicazioni. All’interno della famiglia RX, la Serie RX200 supporta bassa tensione di funzionamento e le caratteristiche potenza ultra-basse. Per affrontare ulteriormente le richieste dei clienti, Renesas ha sviluppato la famiglia RX220 entry-level che semplifica la transizione alla famiglia di microcontrollori RX a 32 bit.

Ecco spiegate di seguito le caratteristiche della serie RX220:

1. Alte prestazioni e basso consumo al prezzo di una MCU a 16 bit ad alte prestazioni. La nuova famiglia RX220 ha una capacità di elaborazione di circa 50 Dhrystone MIPS (DMIPS) (1,56 DMIPS/MHz) a 32 MHz, pur mantenendo bassi i consumi. Il consumo viene più che dimezzato rispetto alla precedente serie RX200, quando funziona in bassa frequenza a 8 MHz. Il core RX offre 1,56 DMIPS/MHz, prestazioni da leader del settore per MCU di questa fascia (midrange). È inoltre possibile ridurre notevolmente il tempo di elaborazione attraverso il funzionamento intermittente in cui l’elaborazione e standby alternano le loro fasi, che aiuta a ridurre significativamente il consumo energetico complessivo del sistema. La nuova famiglia RX220 consuma appena 0,2 mA/MHz quando la sola CPU è attiva e le funzioni periferiche sono disattivate. In modalità standby, cioè quando il contenuto della RAM on-chip e dei registri è attivo mentre le altre funzioni sono disattivate, i dispositivi RX220 raggiungono un livello bassissimo di 2μA contribuendo a migliorare l’efficienza del sistema e ad estendere la durata delle batterie.

2. Compatibilità con MCU di fascia alta in un’ampia gamma di prodotti che copre numerose applicazioni. La nuova famiglia RX220 mantiene un livello di compatibilità elevato non solo con la serie RX210, che ha una frequenza operativa massima di 50 MHz, ma anche con la serie RX630, che ha una frequenza operativa massima di 100 MHz, entrambe attualmente in produzione. Questo semplifica il processo di aggiornamento dei sistemi esistenti e consolida la linea dei prodotti generale.

3. Ampio range di tensioni operative

I nuovi microcontrollori RX220 operano in un ampio range di tensioni operative, da 1,62 V a 5,5 V, e sono in grado di supportare una vasta gamma di applicazioni: dai dispositivi portatili che funzionano con basse tensioni, agli elettrodomestici e alle apparecchiature industriali che funzionano a 5 V. Le frequenze operative massime sono: 4 MHz da 1,62 V a 1,8 V, 8 MHz da 1,8 V a 2,7 V e 32 MHz da 2,7 V a 5,5 V. Inoltre, è possibile sovrascrivere la memoria flash on-chip per tutto il range di tensioni, il che rende superfluo l’uso di un’alimentazione separata per riscrivere la memoria flash anche con un funzionamento a bassa tensione da 1.8 V o meno, con conseguente semplificazione del lavoro di progettazione del sistema.

4. Funzioni di sicurezza avanzate

La nuova serie RX220 offre, come la serie RX210, numerose funzioni di sicurezza integrate, tra cui:

  • un Clock Frequency Accuracy Measurement Circuit (CAC) che rileva qualsiasi aumento o una diminuzione della frequenza di clock;
  • un circuito per rilevare l’arresto delle oscillazioni dell’oscillatore;
  • un Data Operation Circuit (DOC) che aiuta nelle prove di errore RAM;
  • una Cyclic Redundancy Check (CRC), per individuare errori di comunicazione;
  • un watchdog timer indipendente (IWDT) che opera su un clock diverso da quello di sistema;
  • funzioni di autodiagnostica per rilevare la disattivazione dell’ingresso analogico del convertitore A/D e rilevamento malfunzionamenti del convertitore A/D.

Grazie a questa integrazione non occorrono ulteriori circuiti esterni o software aggiuntivo, che in passato erano necessari per implementare funzioni di protezione dai guasti nel sistema, inoltre, viene facilitata la conformità con lo standard di sicurezza internazionale IEC 60730 relativo agli apparecchi elettrici di uso domestico. Renesas ha anche ottenuto la certificazione VDE per il suo software di autotest, conforme alla norma IEC60335, adatto per la serie di MCU RX200. Tra le altre funzionalità periferiche figurano un ADC a 12 bit, un timer di controllo driver trifase, un Real-Time Clock (RTC) e un Event-Link Controller (ELC). I dispositivi RX220 sono disponibili in una vasta gamma di configurazioni, dalle versioni con package da 100 pin e 256 kb di memoria flash a basso pin-count, a quelle con quantità di memoria limitate con package da 48 pin e 32 kb di memoria flash (queste ultime non coperte dalla serie RX200). La visione di Renesas è di continuare ad estendere la gamma MCU RX per soddisfare le più disparate esigenze dei clienti, per esempio con i nuovi prodotti della serie RX200 per applicazioni meter.

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