Renesas ra

Renesas Advanced (RA) sind 32-bit Microcontroller basierend auf Arm Cortex-M33, -M23 und -M4 Prozessor-Kernen.

RA integriert Secure Element Funktionalität mit PSA-Zertifizierung für sichere Internet-of-Things Geräte für unterschiedliche Anwendungen, unter anderem für Geräte der Industrie 4.0.

Geschichte

Hardware (Mikrocontroller)

• Erste Hardware steht seit Oktober 2019 zur Verfügung. Dabei handelt es sich um die RA2A1, RA4M1, RA6M1, RA6M2, RA6M3 Mikrocontroller-Gruppen.
• Im Mai 2020 wurde ein Device mit Bluetooth Low Energy BLE 5.0 veröffentlicht. Es handelt sich um die RA4W1 Gruppe.
• Im Oktober 2020 wurde ein Device mit Cortex-M33 Core und Arm TrustZone veröffentlicht und ein applikationsspezifisches Device mit Cortex-M4 für Motor Control veröffentlicht
• Im Dezember 2020 wurde ein Ultra-Low-Power Baustein mit Cortex-M23 und ein Baustein der Mainstream Serie mit Cortex-M33 Core veröffentlicht.
• Im Januar 2021 wurde ein der Entry-Line Baustein RA2E1 veröffentlicht.
• Im März 2021 wurde mit dem RA6M5 ein neues Flagship Device vorgestellt.
• Im September 2021 wurden mit dem RA4E1 und dem RA6E1 die ersten hoch peformanten Entry-Line Bausteine der RA Familie eingeführt.
• Im Oktober 2021 wurde mit dem RA2E2 die RA2-Serie um einen weiteren Entry-Line Baustein erweitert.

Software (Software Paket)

• v0.8.0 wurde im Oktober 2019 auf Github released.
• v1.0.0 wurde im März 2020 released.
• v2.0.0 wurde Zeitgleich mit dem RA6M4 im Oktober 2020 auf Github released
• V2.2. wurde im Dezember 2020 auf Github veröffentlicht und unterstützt folgende Devices[12]: RA2A1, RA2L1, RA4M1, RA4M3, RA4W1, RA6M1, RA6M2, RA6M3, RA6M4, RA6T1
• V2.3. wurde im Januar 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA2E1, RA4M2
• V2.3. wurde im März 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA6M5
• V3.3.0 wurde im September 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA4E1 und RA6E1
• V3.4.0 wurde im Oktober 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA2E2

Die Mikrocontroller Serien

Die RA Familie besteht aus den drei Mikrocontroller-Serien RA2, RA4 und RA6

Serie	Taktrate	Speicherdichte	Merkmale
RA6	Bis zu 240 MHz	Große Speicherdichte: Bis zu 2 MB on-chip Flash, bis zu 640 kB integriertes SRAM	Für Anwendungen mit hoher Rechenleistung
RA4	Bis zu 100 MHz	Mittlerer Speicherdichte: Bis zu 1 MB on-chip Flash, bis zu 128 kB integriertes SRAM	Für Anwendungen mit niedriger Leistungsaufnahme und hoher Rechenleistung
RA2	Bis zu 48 MHz	Optimierte Speicherdichte: Bis zu 256 kB on-chip Flash, bis zu 32 kB integriertes SRAM	Für Anwendungen mit niedriger Leistungsaufnahme

RA2 Serien

Die RA2 Mikrocontroller Serie ist auf niedrige Leistungsaufnahme optimiert und bietet eine CPU-Leistung von bis zu 48 MHz mit einem Arm Cortex-M23-Kern mit bis zu 256 kB integriertem Flash-Speicher und einer einzelnen Spannungsversorgung im Bereich von 1,6 V bis 5,5 V. Mit Peripheriegeräten wie kapazitivem Touch eignet sich die RA2-Serie ideal für Systemsteuerungs- oder Benutzeroberflächenanwendungen wie Gesundheitsgeräte, Haushaltsgeräte, Bürogeräte und Messgeräte.

Gruppe	Flash (kB)	SRAM (kB)	Anzahl Pins	Betriebsspannung (V)	Maximale Betriebsfrequenz (MHz)	Merkmale
RA2A1	256	32	32-64	1.6-5.5	48	Fünf Varianten mit Arm Cortex-M23-Kern mit 48-MHz, 32-64-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 24-Bit-A/D-Umsetzer, 16-Bit-A/D Umsetzer, Security und Safety Merkmale
RA2L1	32-128	16	25-64	1.6-5.5	48	48 Varianten mit Arm Cortex-M23-Kern mit 48 MHz, 25-64-Pin-Gehäusen, 128 KB Flash-Speicher und 16 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, Security und Safety Merkmale. Diese MCU Familie addressiert Kosten- und Platzsensitive Applikationen.
RA2E1	256	32	32-64	1.6-5.5	48	Fünf Varianten mit Arm Cortex-M23-Kern mit 48-MHz, 32-64-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 24-Bit-A/D-Umsetzer, 16-Bit-A/D Umsetzer, Security und Safety Merkmale
RA2E2	16-64	8	16-24	1.6-5.5	48	27 Varianten mit Arm Cortex-M23-Kern mit 48MHz, 16-24-Pin-Gehäusen, 64 KB Flash-Speicher und 8 kB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, Security und Safety Merkmale. Diese MCU Familie addressiert Anwendungen mit sehr niedriger Leistungsaufnahme von 81uA/MHz im aktiven und 200nA im Standby-Modus. Des weiteren werden maximale Umgebungstemperaturen von 125°C unterstützt.

RA4 Serien

Die RA4 Serie verbindet den Bedarf an geringem Stromverbrauch mit dem Bedarf an Konnektivität und Rechenleistung. Diese Mikrocontroller bieten eine CPU-Leistung von bis zu 48 MHz mithilfe eines Arm Cortex-M4-Kerns mit bis zu 256 KB integriertem Flash-Speicher. Die Serie bietet eine breite Palette an Peripherien, darunter USB, CAN, ADC, kapazitivem Touch, einen Segment-LCD-Controller und zusätzliche IP-Sicherheitsintegration. Damit eignet sie sich für Industrieanlagen, Haushaltsgeräte, Bürogeräte, Gesundheitsprodukte und Messgeräte.

Gruppe	Flash (kB)	SRAM (kB)	Anzahl Pins	Betriebsspannung (V)	Maximale Betriebsfrequenz (MHz)	Merkmale
RA4M1	256	32	40-100	1.6-5.5	48	Sieben Varianten von 48-MHz- Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern, 40-100-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich Segment-LCD-Controller, kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 14-Bit-A/D-Umsetzer, Security und Safety Merkmale
RA4E1	256-512	128	48-64	2.7-3.6	100	Vier Varianten von 100 MHz Entry-Line Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 48-64-Pin-Gehäusen, bis zu 512kB Flash-Speicher und 128 kB SRAM.
RA4M2	256-512	128	48-100	2.7-3.6	100	12 Varianten von 100 MHz Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 48-100-Pin-Gehäusen, bis zu 512kB Flash-Speicher und 128 kB SRAM, sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Security- , Safety- und Analogfunktionalität. Dieser Baustein erreicht eine Stromaufnahme von 80uA/MHz während der CoreMark Algorithmus aus dem Flash ausgeführt wird.
RA4M3	512-1024	128	64-144	2.7-3.6	100	Sieben Varianten von 100 MHz Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 64-144-Pin-Gehäusen, bis zu 1MB Flash-Speicher und 128 kB SRAM, sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Security- , Safety- und Analogfunktionalität
RA4W1	512	96	56	1.8-3.6	48	Bluetooth Low Energy 5.0-Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern bei 48-MHz mit 56-poligen QFN-Gehäuse, 512 kB Flash-Speicher und 96 kB SRAM, einschließlich Segment-LCD-Controller, kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 14-Bit A/D-Umsetzer, Security und Safety Merkmale

RA6 Serien

Die RA6 Serie bietet die umfassendste Integration von Kommunikationsschnittstellen sowie das höchste Leistungsniveau. Diese Mikrocontroller beinhalten einen Arm Cortex-M4-Kern, einen Speicherbereich von 512 kB bis 2 MB Flash und eine CPU-Leistung von bis zu 120 MHz. Die Serie bietet die Integration von Ethernet-, USB Full-Speed- und USB High Speed-, QSPI-, CAN- und TFT-Bildschirmtreibern. Die RA6 Serie ist für Anwendungen wie IoT-Endpunkte, weiße Ware, Zähler und andere Industrie- und Verbraucheranwendungen geeignet.

Gruppe	Flash (kB)	SRAM (kB)	Anzahl Pins	Betriebsspannung (V)	Maximale Betriebsfrequenz (MHz)	Merkmale
RA6M1	512	256	64-100	2.7-3.6	120	Vier Varianten von 120 MHz Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern, 64-100-Pin-Gehäusen, 512 kB Flash-Speicher und 256 kB SRAM sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Sicherheitsfunktionen und analog Funktionalität
RA6M2	512-1024	384	100-145	2.7-3.6	120	Sechs Varianten von 120 MHz Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern, 100-145-Pin-Gehäusen, bis zu 1 MB Flash-Speicher und 384 kB SRAM sowie kapazitivem Touch, Ethernet-, CAN-, USB Full-Speed, Security- ,Safety- und Analogfunktionalität
RA6M3	1024-2048	640	100-176	2.7-3.6	120	10 Varianten von 120 MHz Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern mit 100-176-Pin-Gehäusen, bis zu 2 MB Flash-Speicher und 640 kB SRAM sowie TFT-LCD-Controller, 2D-Grafik-Engine und kapazitivem Touch, Ethernet, CAN, USB, Security- ,Safety- und Analogfunktionalität
RA6E1	512-1024	256	48-100	2.7-3.6	200	Sechs Varianten von 200 MHz Entry-Line Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 48-100-Pin-Gehäusen, bis zu 1MB Flash-Speicher und 256kB SRAM.
RA6M4	512-1024	256	64-144	2.7-3.6	200	Neun Varianten von 200 MHz Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 64-144-Pin-Gehäusen, bis zu 1MB Flash-Speicher und 256 kB SRAM, sowie kapazitivem Touch, Ethernet, CAN, USB Full-Speed, OctaSPI, Security- , Safety- und Analogfunktionalität
RA6M5	1024-2048	512	100-176	2.7-3.6	200	20 Varianten von 200 MHz Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 100-176-Pin-Gehäusen, bis zu 2MB Flash-Speicher und 512 kB SRAM, sowie kapazitivem Touch, Ethernet, CAN FD, USB High-Speed und Full-Speed, OctaSPI, Security- , Safety- und Analogfunktionalität. Die RA6M5 Gruppe komplimentiert die Renesas RA Mainstream Serie und ist das neue Flagship Device.
RA6T1	256-512	64	64-100	2.7-3.6	120	Vier Varianten von 120 MHz Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern mit 64-100-Pin-Gehäusen, bis zu 512 KB Flash-Speicher und 64 KB SRAM sowie applikationsspezifische Funktionalität für Motor Control

Software

Flexible software package

Das RA Flexible Software Package (FSP) beinhaltet Treiber für alle Peripherieelemente der RA Mikrocontroller, das FreeRTOS Echtzeitbetriebssystem, Middleware-Stacks, und definierte APIs um das gesamte Arm-Ökosystem zu nutzen.

Mekmale

• HAL-Treiber

• Konfigurator und Codegenerator

• Statische und dynamische Analyse mit branchenüblichen Tools
• Anwendungsunterstützung in RTOS- und Nicht-RTOS-Umgebungen
• FreeRTOS-Unterstützung
• Tool um RTOS-Ressourcen zu konfigurieren(Threads, Mutexe usw.)
• TCP / IP- und andere Konnektivitätsprotokollstacks
• Einfache Konnektivitätsoptionen zu wichtigen Cloud-Anbietern
• USB-Middleware-Unterstützung für CDC- und Massenspeicherklassen
• Sichere Verbindungen über Mbed TLS
• Aktivieren Sie kryptografische PSA-APIs und Unterstützung für integrierte Hardwarebeschleunigung
• Grafikschnittstellentools mit Segger emWin und TES Dave2D
• Sichere Debugging-Funktionen
• Tool-Support von Renesas und Lösungen von Drittanbietern
• Vollständiger Quellcode über GitHub verfügbar

Komponenten

• CMSIS-kompatible Paketdateien für die integrierte Entwicklungsumgebung Renesas e2 studio
• Board Support Package (BSP) für RA-Mikrocontroller und Evaluierungsboards
• HAL-Treiber für Peripherien
• Middleware-Stacks und -Protokolle
• Modulkonfiguratoren und Codegeneratoren
• Quelldateien zur Integration in Entwicklungsumgebungen und Tools von Drittanbietern

Tool-chain

Das RA FSP unterstützt folgende Entwicklungsumgebungen mit entsprechenden Compiler

• e2 studio Integrated Development Environment (IDE)
  • GCC Compiler for Arm
• Arm Keil MDK
  • Arm Compiler v6
• IAR Embedded Workbench

Debugger

• SEGGER J-Link
• Renesas E2 & E2 Lite

Ecosystem

Neben der Renesas e2 Studio-IDE unterstützt das FSP auch Tools und IDEs von Drittanbietern. Diese Unterstützung wird durch die RA Smart Configurators (RASC) Anwendung bereitgestellt. Der Renesas RA Smart Configurator ist eine Desktop-Anwendung, mit der das Softwaresystem (BSP, Treiber, RTOS und Middleware) für einen RA-Mikrocontroller konfigurieren werden kann, wenn eine IDE und die Toolchain eines Drittanbieters verwendenm wird. Der RA Smart Configurator kann derzeit mit IAR Embedded Workbench, Keil MDK und den Arm Compiler 6-Toolchains verwendet werden.

Evaluierungsboards

Evaluierungsboards RA6 Serie

EK-RA6M4

Evaluierungsboard für die RA6M4 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA6M5

Evaluierungsboard für die RA6M5 Mikrocontroller Gruppe

FPB-RA6E1

Flexible Prototyping Board für die RA6E1 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA6M3G

Evaluierungsboard für die RA6M3 Mikrocontroller Gruppe mit optionalem Graphic-Aufsteckboard

EK-RA6M3

Evaluierungsboard für die RA6M3 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA6M2

Evaluierungsboard für die RA6M2 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA6M1

Evaluierungsboard für die RA6M1 Mikrocontroller Gruppe

Evaluierungsboards RA4 Serie

EK-RA4M1

Evaluierungsboard für die RA4M1 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA4W1

Evaluierungsboard für die RA4W1 Mikrocontroller Gruppe

FPB-RA4E1

Flexible Prototyping Board für die RA4E1 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA4M2

Evaluierungsboard für die RA4M2 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA4M3

Evaluierungsboard für die RA4M3 Mikrocontroller Gruppe

Evaluierungsboards RA2 Serie

EK-RA2A1

Evaluierungsboard für die RA2A1 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA2L1

Evaluierungsboard für die RA2L1 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA2E1

Evaluierungsboard für die RA2E1 Mikrocontroller Gruppe

EK-RA2E2

Evaluierungsboard für die RA2E2 Mikrocontroller Gruppe

Tools

Compiler

• GCC Compiler for Arm
• Arm Keil MDK (Arm Compiler v6)
• IAR Embedded Workbench

Debugger

Mit der ARM CoreSight-Debugger-IP wird eine Vielzahl von On-Chip-Debuggern unterstützt. Die Segger J-Link-Familie und die Renesas E2 / E2 Lite-Debugger unterstützen SWD- und JTAG-Verbindungen sowie ETM- und ETB-Trace-Daten vollständig.

• Segger J-Link
• Renesas E2 and E2 lite

Partner

Das RA Partner Ecosystem bietet eine Reihe von Software- und Hardware-Bausteinen, die mit MCUs der Renesas RA Familie sofort einsatzbereit sind.

Dokumentation

Teilenummerbeschreibung

Bauteilebezeichnung mit Stellen von Links nach Rechts:

1. R - Renesas
2. 7 - Mikrocontroller
3. F - Flash
4. A - Advanced Familie
5. x - RA Serie
   1. 2 - RA2 Serie
   2. 4 - RA4 Serie
   3. 6 - RA6 Serie
6. x - Application
   1. A - Analogue
   2. M - Mainstream
   3. W - Wireless
   4. E - Entry
   5. L - Low-Power
   6. T - Motor Control
7. x - RA Gruppe
8. x - Merkmale
9. x - Größe des Flash-Speichers
10. x - Temperaturebereich
    1. 2 - -40°C to 85°C
    2. 3 - -40°C to 105°C
    3. 4 [-40°C to +125°C]
11. x - ROM Number
12. x - ROM Number
13. x - ROM Number
14. x - Qualitätsgrad
    1. C - Q2A Industiral
    2. D - Q2B Consumer
15. x - Gehäuse
16. x - Gehäuse

10. Größe des Glash-Speichers:

3	16 kB	6	48 kB	9	128 kB	C	384 kB	F	1 MB
4	24 kB	7	64 kB	A	192 kB	D	512 kB	G	1.5MB
5	32 kB	8	96 kB	B	256 kB	E	768 kB	H	2MB

15 + 16. Gehäuse

	Gehäuseform	Anzahl der Pins	Größe in mm	Abstand der Pins in mm
FP	LQFP	100	14x14	0.5
FF	LQFP	80	14x14	0.65
FN	LQFP	80	12x12	0.5
FK	LQFP	64	14x14	0.8
FM	LQFP	64	10x10	0.5
BU	BGA	64	4x4	0.4
FL	LQFP	48	7x7	0.5
LM	LGA	36	4x4	0.5
FJ	LQFP	32	7x7	0.8
NH	VQFN	32	5x5	0.5
NK	HWQFN	24	4x4	0.5
NJ	HWQFN	20	4x4	0.5
BY	WLCSP	16	1.84x1.87	0.4

Weitere Links

https://www.electronicsweekly.com/news/design/better-security-machine-learning-renesas-ra-mcu-support-software-2020-04/

https://www.eejournal.com/article/renesas-goes-mainstream/

White Papers auf Englisch

Securing your IP and Protecting Sensitive Data (https://www.renesas.com/doc/whitepapers/iot-security/whitepaper-security-data-at-rest.pdf)

How to Solve the 6 Top Security Challenges of Embedded IoT Design (https://www.renesas.com/doc/whitepapers/iot-security/iot-security-whitepaper.pdf)

Security for the Connected World (https://www.renesas.com/doc/whitepapers/iot-security/security-for-the-connected-world.pdf)

Secure Internet Communication for IoT Applications (https://www.renesas.com/doc/whitepapers/iot-security/secure-internet-communication-iot-applications.pdf)