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工业系统的快速发展为我们社会的进步提供了充足的动力,但是工业系统中广泛使用的伺服驱动器变频器,工业机器人等都需要高速、精确的实时控制。为了满足这些需求,瑞萨公司推出了一款支持EtherCAT通信协议的全新工业用微处理器(MPU)——RZ/T2L,其继承了瑞萨高端产品RZ/T2M的硬件架构,为快速增长的工业应用市场带来了新的解决方案。这些优异的特性使得它成为了工厂自动化、医疗设备及楼宇自动化应用领域的理想选择。

下面就由我来为大家介绍一下这款优秀的RZ/T2L MPU及对应的评估套件。

开箱

RZ/T2L评估套件采用瑞萨公司经典的蓝白色调纸质包装盒,其官方名称为RTK9RZT2L0S00000BJ——Renesas Starter Kit+ for RZ/T2L。包装盒的正面是瑞萨公司的LOGO,而在其他部分并没有过多的冗余文字,整个包装尽显大气。打开包装盒,盒内包含了RSK+RZ/T2L 评估板,一根Mini USB线,一根Micro USB线,一根双头Type C USB线、英文和日文的快速入门指南以及声明文件。

图1 RSK+RZ/T2L 评估套件

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整个RZ/T2L评估板约为150mm×150mm大小,板上的资源非常丰富,总体来看可以分为核心功能区、Debug接口区、外围设备区以及电源管理区等几个主要部分。在评估板的正面主要包括了MPU核心、各种存储器、Ethernet接口、USB Host接口、RS485接口、CAN接口、用户按键、LED灯等大多数器件以及各种流行的开源硬件接口;而在评估板的背面则元器件数量相对较少,主要是网络控制芯片、mini USB接口和 总线 复用器芯片。

图2 RZ/T2L评估板的正面资源分布

图3 RZ/T2L评估板的背面资源分布

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电源部分是整个评估板的核心,为了保证系统能够正常工作,RZ/T2L评估板提供了两种电源输入方式供用户选择,分别是2.0mm的5V直流插头及USB Type-C接口(如下图红色框所示),值得注意的是,若采用5V直流插头供电方式,电源适配器需要大于15W,这样才能保证评估板正常运行。在正常接入电源后,打开 电源开关(如下图橙色框所示)系统开始正常运行。


图4 RZ/T2L评估板的电源部分

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整个评估套件最核心的就是MPU区域了,该部分包含了核心MPU以及各种存储器。对于存储器RZ/T2L评估板搭载了OctaFlash、HyperRAM、Quad SPI flash memory以及EEPROM等多种类别。具体连接方式以及地址空间可参考下图:


图5 评估板上存储器的连接方式及地址空间

对于MPU,本评估板上搭载的详细型号为R9A07G074M04GBG,其采用196脚的BGA封装。该MPU属于瑞萨RZ家族系列,目前该系列中包含了RZ/A系列、RZ/T系列、RZ/G系列、RZ/N系列、RZ/V系列等,它们之间主要的区别在于面向的应用对象不同,如:RZ/G系列主要面向3D图像及视频显示领域;而RZ/T系列则主要面向高速和高精准的实时控制领域,根据资源与支持接口的不同RZ/T系列又可以分为RZ/T2M、RZ/T2L、RZ/T1三款产品。

图6 RZ/T系列产品

我们评估板上的R9A07G074M04GBG芯片属于RZ/T2L系列,其采用Arm® Cortex®-R52 内核,工作频率高达 800MHz,具有大型紧密耦合内存 (576KB) 可实现确定性实时响应,集成 Beckhoff 的 EtherCAT IP 避免了互操作性问题,同时芯片具有安全功能可降低用户程序被伪造和篡改的风险,并且使用与其他 RZ 系列 MPU 和 RA 系列 MCU 相同的灵活软件包 (FSP) 和软件开发环境轻松扩展开发,允许专业人员复用软件。另外,与紧凑型设计的 RZ/T2M 相比,RZ/T2L尺寸缩小高达 50%,使得其在生产中能够对交流伺服、工业电机、变频、工业机器人等设备进行实时控制。

图7 评估板上MPU芯片


图8 RZ/T系列产品功能框图

实际上,RZ/T2L产品线又可以分为下图所示的4款MPU,用户可以根据项目对资源的需求来选择合适型号的芯片。

图9 RZ/T2L系列的四款芯片对比

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调试是应用程序开发中非常重要的环节,由于RZ/T2L评估板的MPU采用的是ARM内核,因此,采用J-Link就可以进行调试。为了方便用户,评估板提供了两种调试方式:工程师们既可以用板载的J-Link OB进行调试,也可以通过评估板上提供的接口使用外接J-Link或I-jet进行调试。如果使用的是板载J-Link OB那么需要断开评估板上的J9跳线(图中橙色框)后通过Micro USB线(图中红色框)与电脑连接即可,此时评估板上的LED6灯将会点亮;如果采用的是外接J-Link或I-jet进行调试,则需要将J9跳线连接,同时将J-Link或I-jet通过J20(图中蓝色框)与评估板进行连接。


图10 板载调试电路部分

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为了便于工程师们对RZ/T2L进行评估,板卡上包含了丰富的外设资源,除了常规的LED灯,用户按键,复位按键及CAN、USB等接口以外,还支持多种主流的开源硬件接口,如QW IIC接口、2个Grove接口、2个PMOD接口、mikro BUS接口等。另外,为了方便工程师们外接扩展应用子板,RZ/T2L评估板还将MPU的大部分引脚引出。由于EtherCAT作为一种快速发展的通信协议,越来越多地被广泛的市场采用,在工厂自动化、医疗设备和楼宇自动化等场合都有优异的表现,因此,除了开源硬件接口以外,RZ/T2L评估板还包含有支持EtherCAT通讯协议的网络接口,通过该接口RZ/T2L MPU 可轻松实现快速、准确的数据的实时处理。


图11 外围 接口电路

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除了拥有丰富的博天堂918网址之外,瑞萨公司为RZ/T2L套件提供了详尽的资料和完整的软件开发包。这些资料都可以在瑞萨公司的官网上找到,在这里强烈推荐rzt2l-easy-download-guide这个文档(https://www.renesas.cn/cn/zh/document/oth/rzt2l-easy-download-guide?r=25412341)在这个文档中有与RZ/T2L相关的所有资料文档下载地址。


图12 RZ/T2L-easy-download-guide内容

根据文档中的提示,集成开发环境IAR以及e² studio都可以实现对RZ/T2L进行评估,我们只需要在网站上下载对应的安装包即可。在这里强烈推荐瑞萨公司推出的灵活配置软件包(FSP),在该软件包里包括高性能、低内存占用的业界一流的 HAL驱动程序、集成了多种RTOS的中间件协议栈,能够简化通信和安全等复杂模块的实现;而配套的e² studio IDE则提供了对图形化配置工具和智能代码生成器的支持,这些都会使得编程和调试变得更加轻松快捷。由于瑞萨公司产品线众多,而不同的产品对应的FSP都不相同,所以下载时要特别注意FPS FSP的版本,如果以前系统中并没有安装过e² studio则推荐下载安装下图中的 “e² studio and RZ/T2 FSP Install”

图13 e² studio安装下载

安装好e² studio开发工具以后就可以开始进行评估了,首先通过Type-C接口对板卡进行供电,并通过Micro USB接口利用板卡上自带的Jlink-OB调试器进行调试,按照下图方式设置好跳线从xSPI 1 boot mode启动后,打开电源开关即可。


图14 启动跳线选择

与其它FSP版本不同的是,RZ/T2L软件包(FSP)中包含有亮灯示例程序,工程师们只需要简单的按照向导生成即可。首先,运行安装好的e² studio开发工具


图15 e² studio启动

随后,在弹出的对话框中选择工作路径后点击“Launch”按钮开始创建工程

图16 创建工作空间界面

在主界面中选择”File”,”New”,”C/C++ Project”创建一个工程:


图17 创建项目

在随后出现的菜单中选择”Renesas RZ/T C/C++ FSP Project”点击“Next”进入下一步:


图18 选择FSP工程模板

输入项目名称,在这里我们就输入“Blink”,点击“Next”进入下一步:


图19 创建项目名称

选择板卡的启动方式,由于前面我们跳线选择的是xSPI 1 boot mode启动,所以在此同样选择该模式(如果要选择xSPI 0 boot mode,则需要更改前面的启动方式为xSPI 0 boot mode,同时要注意更改对应的XSPI 0_CS跳线),选择评估板上的芯片以及GUN ARM Embeded的版本。点击“Next”后进入下一个界面。


图20 选择板卡及芯片

该界面为编译选项,由于我们需要的是一个可执行文件且不需要RTOS支持,因此直接按照默认的就可以,点击Next进入下一个界面。


图21 选择项目目标

该界面为应用程序模板选择界面,我们直接选择内置的亮灯程序即可,点击“Finish”完成


图22 选择亮灯程序模板

最终我们得到可以调试的亮灯程序,整个项目信息如下:

图23 项目信息

点击工具栏中的编译后,再点击调试,程序开始正常运行,同时也可以选择单步进行调试。

图24 项目运行

总结

瑞萨 RZ/T2L 入门套件是用于 RZ/T2L MPU 的一款评测和开发套件,其功能丰富,在评估板上包含了多个主流的开源硬件接口及千兆以太网 PHY 和Octal Flash等多种功能的 IC,以便工程师们可以在没有扩展板的情况下评测 RZ/T2L 的各种功能。另外,评估板还将MPU主要IO口扩展了出来,并自带了J-Link OB调试下载器,只需将附带的电缆连接到PC,即可立即通过板载仿真器开始评估。这些都能够极大地降低工程师们对RZ/T2L系列MCU的评估成本,同时还可以轻松实现各种创意。欲了解更多详情,可以参考以下网址:https://www.renesas.com/rskrzt2l

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(RENESAS)于2003年4月1日—由日立制作所半导体部门和三菱电机半导体部门合并成立。RENESAS结合了日立与三菱在半导体领域方面的先进技术和丰富经验,是无线网络、汽车、消费与工业市场设计制造嵌入式半导体的全球领先供应商。创立日期2003年4月1日公司法人董事长&CEO伊藤达业务范围单片机逻辑模拟等的系统LSI、分立半导体元件、SRAM等的存储器开发、设计、制造、销售、服务的提供。集团成员44家公司(日本20家,日本以外24家)年度销售额2006财年(截止至2007年3月):9526亿日元(约83亿美元)从业人员:26000人(全世界20个国家、43家公司)瑞萨科技是世界十大半导体芯片供应商之一,在很多诸如移动通信、汽车电子和PC/AV 等领域获得了全球最高市场份额。瑞萨集成电路设计(北京)有限公司苏州分公司(RDB-SU)是瑞萨科技全资子公司,2004年1月成立以来,现已拥有150多名优秀工程师,承担着家电和汽车电子领域MCU的一系列设计工作,并在2006年4月开始开发面向中国市场的MCU。

(RENESAS)于2003年4月1日—由日立制作所半导体部门和三菱电机半导体部门合并成立。RENESAS结合了日立与三菱在半导体领域方面的先进技术和丰富经验,是无线网络、汽车、消费与工业市场设计制造嵌入式半导体的全球领先供应商。创立日期2003年4月1日公司法人董事长&CEO伊藤达业务范围单片机逻辑模拟等的系统LSI、分立半导体元件、SRAM等的存储器开发、设计、制造、销售、服务的提供。集团成员44家公司(日本20家,日本以外24家)年度销售额2006财年(截止至2007年3月):9526亿日元(约83亿美元)从业人员:26000人(全世界20个国家、43家公司)瑞萨科技是世界十大半导体芯片供应商之一,在很多诸如移动通信、汽车电子和PC/AV 等领域获得了全球最高市场份额。瑞萨集成电路设计(北京)有限公司苏州分公司(RDB-SU)是瑞萨科技全资子公司,2004年1月成立以来,现已拥有150多名优秀工程师,承担着家电和汽车电子领域MCU的一系列设计工作,并在2006年4月开始开发面向中国市场的MCU。收起

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