Waveshare RA4M1-Zero บอร์ดพัฒนาขนาดเล็ก พร้อมฟีเจอร์ secure boot, การเข้ารหัสเฟิร์มแวร์ และรูแบบ castellated

Waveshare RA4M1-Zero เป็นบอร์ดพัฒนาขนาดเล็กที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Renesas RA4M1 ซึ่งเป็นซีพียูแบบ 32-bit Arm Cortex-M4 ที่มีความถี่ 48MHz โดยตัว MCU มาพร้อมกับหน่วยความจำแฟลชขนาด 256KB, SRAM ขนาด 32KB, EEPROM ขนาด 8KB และหน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์แบบ Floating Point Unit (FPU) ในตัว

บอร์ดพัฒนายังมาพร้อมกับวงจรภายใน (peripherals) เช่น ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) 14 บิต, ตัวแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อก (DAC) 12 บิต, ตัวควบคุม CAN bus, อินเทอร์เฟซ USB 2.0 แบบ on-board, ไฟ RGB LED แบบ WS2812, RA4M1 ยังรองรับฟีเจอร์ด้านความปลอดภัย เช่นการเข้ารหัสเฟิร์มแวร์, การบูตแบบปลอดภัย (secure boot), ฟังก์ชันป้องกันการถูกแก้ไข (tamper-proof) ด้วยขนาดที่เล็กเพียง 23.5 x 18 มม. และออกแบบเป็นโมดูลแบบขอบมีรูชุบ (castellated), RA4M1-Zero จึงเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่มีพื้นที่จำกัด เช่น อุปกรณ์ IoT, ระบบควบคุมในอุตสาหกรรมล ระบบฝังตัวที่ต้องการความปลอดภัย และโหนดเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก

สเปคของ RA4M1-Zero mini development board :

MCU – Renesas RA4M1 (หมายเลขรุ่น R7FA4M1AB3CFM) ซึ่งเป็นชิปตัวเดียวกับที่ใช้ใน Arduino UNO R4
- CPU 32-bit Arm Cortex-M4F @ 48MHz
- หน่วยความจำ – SRAM ขนาด 32KB
- ที่เก็บข้อมูล – Flash ขนาด 256KB, EEPROM ขนาด 8KB
USB – อินเทอร์เฟซ USB 2.0 (เฉพาะอุปกรณ์) ผ่านคอนเนกเตอร์ USB Type-C
การขยายขา I/Os
- 2x pin headers 9 ขา ระยะพิทซ์ 2.54 มม.และรูแบบ castellated holes พร้อม
  - GPIO สูงสุด 13 ขา
  - 1x SPI, 1x UART, 1x I2C
  - 1x CAN Bus
  - อินพุตแบบแอนะล็อก 14 บิตสูงสุด 6 ช่อง
  - 1x 12-bit DAC (บนขา A0)
  - 5V, 3.3V และ GND
- 10x แผ่นบัดกรี (solder pads พร้อม
  - ขา GPIO/ดิจิทัลสูงสุด 8 ขา
  - 1x UART, 1x I2C
  - 3x 14-bit ADC
  - 1x CAN Bus (รอยืนยัน – TBC)
ความปลอดภัย – รองรับ AES128/256, secure boot, hardware encryption, key storage
การดีบัก – SMD solder pads
กำลังไฟ
- LDO รุ่น ME6217C33M5G ให้แรงดันเอาต์พุต 3.3V สูงสุด 800mA
- สามารถเลือกแรงดันให้กับ MCU ได้ (ค่าเริ่มต้นคือ 3.3V, เปลี่ยนเป็น 5V ได้โดยใส่ตัวต้านทาน 0 โอห์ม)
ขนาด – 23.5 x 18 มม.

RA4M1-Zero สามารถใช้งานร่วมกับ Arduino IDE ได้อย่างง่ายดาย ทำให้นักพัฒนาสามารถเริ่มต้นใช้งานได้อย่างรวดเร็ว เพียงแค่ติดตั้งไฟล์บอร์ดของ RA4M1-Zero ลงใน Arduino IDE ก็สามารถอัปโหลดโค้ดได้ทันทีผ่าน Arduino IDE สำหรับการแฟลชเฟิร์มแวร์ มีเครื่องมือของ Renesas ให้ใช้งาน โดยขั้นตอนการเข้าโหมดบูตโหลดเดอร์คือ จะต้องกดปุ่ม BOOT ค้างไว้และกดปุ่ม RESET หนึ่งครั้ง, ปล่อยปุ่ม BOOT จากนั้นให้เลือกพอร์ต COM ที่ถูกต้อง โหลดไฟล์เฟิร์มแวร์ และแฟลชลงบอร์ดได้เลย หากเกิดปัญหาที่ทำให้ MCU ไม่สามารถใช้งานได้ (brick) ทางบริษัทก็มีเฟิร์มแวร์ของ bootloader ให้ดาวน์โหลดเพื่อกู้คืนบอร์ดได้ ตัวอย่างโค้ดสำหรับการใช้งาน UART และ CAN (ทั้งอ่านและเขียน) ก็มีให้ใช้งาน แต่ถ้าต้องการทดสอบฟังก์ชัน CAN จะต้องมี CAN transceiver ภายนอกเพิ่มเติม เอกสารอื่นๆ เช่น schematics, เฟิร์มแวร์, เครื่องมือสำหรับแฟลช และ datasheets สามารถดูและดาวน์โหลดได้จากหน้าเว็บไซด์ wiki

RA4M1-Zero Mini Development Board Pinout — pinout diagram ของ RA4M1-Zero

RA4M1-Zero Mini Development Board Onboard Components — ส่วนประกอบและพอร์ตของ RA4M1-Zero

ก่อนหน้านี้เราเคยเขียนถึงบอร์ดพัฒนาที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ RA4M1 มาแล้วเช่น Maker Go RA4M1-R4 development board และ Seeed Studio XIAO RA4M1 development board ทั้งสองรุ่นเป็นบอร์ดขนาดเล็กที่ออกแบบมาสำหรับงานที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่โดยเฉพาะ

บอร์ดพัฒนา Waveshare RA4M1-Zero มีให้เลือก 2 รุ่น ได้แก่ RA4M1-Zero (ไม่มีขา header) และ RA4M1-Zero-M (มีขา header บัดกรีมาให้เรียบร้อย) ทั้งสองรุ่นวางจำหน่ายบน AliExpress ในราคา $8.99 (~300฿) และ $9.89 (~330฿),และบน on Amazon ราคา $13.99 (~460฿) และ $14.99 (~500฿) อีกทางเลือกหนึ่งคือสั่งซื้อผ่านร้านค้าอย่างเป็นทางการของ Waveshare โดยเริ่มต้นที่ราคาเพียง $6.49 (~200฿) ยังไม่รวมค่าจัดส่ง