Renesas RA0E3 ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arm Cortex-M23 สำหรับงานระบบควบคุมที่ต้องการต้นทุนต่ำ

ในปี 2024, Renesas ได้เปิดตัวไมโครคอนโทรลเลอร์รุ่น RA0E1 เป็นครั้งแรก ซึ่งเป็น MCU แบบประหยัดพลังงานพิเศษ (ultra-low-power) ที่ใช้คอร์ Arm Cortex-M23 ออกแบบมาสำหรับงานที่เน้นความคุ้มค่าและควบคุมต้นทุน ต่อมาได้เปิดตัว RA0E2 ซึ่งรองรับช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างขึ้น (-40°C ถึง +125°C) ล่าสุดบริษัทได้ขยายไลน์ผลิตภัณฑ์ด้วย RA0E3 ซึ่งเป็นเวอร์ชันที่ลดสเปคของ RA0E1 โดยมีหน่วยความจำน้อยกว่า, จำนวนอุปกรณ์ต่อพ่วง (peripherals) น้อยกว่า และมีจำนวนขา GPIO น้อยลง ออกแบบมาสำหรับงานขนาดเล็กและเน้นงบประมาณ เช่น งานด้านการตรวจจับ, ระบบช่วยมอเตอร์ (motor assist), ระบบความปลอดภัย และการควบคุมระบบพื้นฐาน

Renesas RA0E3 ยังคงใช้คอร์ Arm Cortex-M23 (สถาปัตยกรรม Armv8-M) ความถี่ 32 MHz พร้อม Flash 16KB และ SRAM 2KB โดยมาพร้อมอุปกรณ์ต่อพ่วงครบครัน ได้แก่ TAU timer แบบ 16-bit จำนวน 8 แชนเนล, interval timer แบบ 32-bit, ADC ความละเอียด 10-bit พร้อมเซนเซอร์วัดอุณหภูมิในตัว, Data Transfer Controller (DTC) และอินเทอร์เฟซสื่อสารแบบ Serial ทั้ง SPI, I²C และ UART (รองรับ LIN) รวมถึงรองรับ GPIO ได้สูงสุด 17 ขา พร้อมฟังก์ชัน Pull-up, Open-drain และแหล่งสัญญาณนาฬิกาภายในตัว ชิปทำงานที่แรงดัน 1.6V ถึง 5.5V รองรับอุณหภูมิ −40°C ถึง +125°C และมาในแพ็กเกจ 20 ขาแบบ TSSOP

สเปคของ Renesas RA0E3 Series :

• MCU Core – Arm Cortex-M23 (สถาปัตยกรรม Armv8-M) ความถี่สูงสุด 32 MHz
• หน่วยความจำและที่เก็บข้อมูล
  • SRAM ขนาด 2KB
  • Code Flash ขนาด 16KB
  • รองรับ Flash Read Protection (FRP)
• อุปกรณ์ต่อพ่วง (Peripherals)
  • Serial
    • 1x Serial Array Unit (SAU) รองรับ 4 ช่องสัญญาณแบบ Simplified SPI, Simplified I2C หรือ UART (รองรับ LIN-bus)
    • 1x อินเทอร์เฟซ I2C (IICA)
  • GPIO อเนกประสงค์สูงสุด 17 ขา (รองรับ 5V tolerance, โหมด Open-drain และ Input pull-up)
  • Analog
    • ADC ความละเอียด 10-bit (ADC10) สูงสุด 6 แชนเนล
    • เซนเซอร์วัดอุณหภูมิในตัว (TSN)
  • Timers
    • 8x 16-bit Timer Array Unit (TAU) (รองรับเอาต์พุต PWM ได้ 7 ช่อง)
    • 1x 32-bit Interval Timer (TML32) ปรับใช้งานได้เป็น 1x 32-bit, 2x 16-bit หรือ 4x 8-bit counter
• แหล่งสัญญาณนาฬิกา (Clock Sources)
  • ออสซิลเลเตอร์ความเร็วสูงภายใน 32 MHz (HOCO) ความแม่นยำ ±1%
  • ออสซิลเลเตอร์ความเร็วต่ำภายใน 32.768 kHz (LOCO)
  • รองรับการปรับแต่งความแม่นยำนาฬิกา (Clock trim)
  • ขา Clock output / Buzzer output
• ความปลอดภัย (Safety & Security)
  • การป้องกันพื้นที่ Flash และ Unique ID ขนาด 128-bit
  • ฟังก์ชันตรวจสอบตัวเองของ ADC
  • ตัวคำนวณ CRC (Cyclic Redundancy Check)
  • การตรวจจับระดับสัญญาณย้อนกลับของ GPIO (Read-back)
  • การป้องกันการเขียนรีจิสเตอร์ (Register write protection)
  • การตรวจจับการเข้าถึงหน่วยความจำที่ไม่ถูกต้อง
• การดีบัก – CoreSight MTB-M23, พอร์ตดีบัก SW-DP
• อื่น ๆ
  • Independent Watchdog Timer
  • Data Transfer Controller (DTC)
• พลังงาน
  • แรงดันไฟฟ้า – 1.6V ถึง 5.5V
  • การใช้พลังงาน (โหมดประหยัดพลังงาน)
    • Active mode – ประมาณ 2.6 mA ที่ 32 MHz
    • Software Standby mode – ประมาณ 0.2 µA (typ.)
  • รองรับ Power-on Reset (POR) และ Low Voltage Detection (LVD)
• ช่วงอุณหภูมิการทำงาน  – -40 °C ถึง +125 °C
• แพ็กเกจ – 20-pin TSSOP (ขนาด 4.4 มม. × 6.5 มม., ระยะพิทช์ 0.65 มม.)

ไมโครคอนโทรลเลอร์ RA0E3 รองรับการพัฒนาซอฟต์แวร์ผ่านแพลตฟอร์ม Renesas Flexible Software Package (FSP) และเครื่องมือพัฒนาหลากหลาย เช่น e² studio, CS+ รวมถึงโค้ดไดรเวอร์แบบ HAL, FSP มีองค์ประกอบสำคัญ ได้แก่ Hardware Abstraction Layer (HAL), Peripheral Drivers, Middleware และโปรเจกต์ตัวอย่าง ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนและเร่งกระบวนการพัฒนาแอปพลิเคชันบน MCU นอกจากนี้ MCU ยังรองรับการพัฒนาแบบมาตรฐาน CMSIS, การดีบักผ่านอินเทอร์เฟซ CoreSight SWD และการโปรแกรมชิปด้วย Renesas Flash Programmer ทำให้นักพัฒนาสามารถนำ RA0E3 ไปผสานเข้ากับ workflow การพัฒนา Arm Cortex-M ที่มีอยู่เดิมได้อย่างสะดวก

ทางบริษัทระบุว่า Renesas RA0E3 ถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มฟังก์ชันการทำงานต้นทุนต่ำให้กับดีไซน์เดิม โดยไม่จำเป็นต้องออกแบบสถาปัตยกรรมระบบหลักใหม่ ตัวอย่างเช่น เครื่องเตรียมอาหาร (food processor) หรือเครื่องผสมอาหารในครัว ที่ MCU สามารถรับหน้าที่ควบคุมงานเสริมอย่างระบบล็อกความปลอดภัยได้โดยเฉพาะ แทนที่จะใช้โปรเซสเซอร์หลักที่มีความสามารถสูงและมีราคาสูงกว่ามาดูแลงานย่อยเหล่านี้ RA0E3 สามารถทำหน้าที่เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์เฉพาะทางแยกต่างหากได้ นอกจากนี้ MCU ยังสามารถผสานรวมเข้ากับระบบได้โดยแทบไม่ต้องใช้อุปกรณ์เสริมเพิ่มเติม เช่น ออสซิลเลเตอร์ภายนอก หรือวงจรแปลงระดับแรงดัน (voltage-level shifter) ซึ่งช่วยลดต้นทุนรวมของรายการวัสดุ (BoM – Bill of Materials) ของผลิตภัณฑ์โดยรวมให้ต่ำลง

บริษัทยังได้ออกแบบบอร์ดต้นแบบ FPB-RA0E3 (RTK7FPA0E3S00001BJ) สำหรับทดลองใช้งาน (evaluation) และพัฒนาเฟิร์มแวร์ระยะแรก บอร์ดนี้มาพร้อมกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Renesas RA0E3 แบบแพ็กเกจ 20 ขา พร้อม Flash 16KB และ SRAM 2KB, วงจร SEGGER J-Link emulator ในตัว, รู Through-hole ที่เข้าถึงขา MCU ได้ครบทุกขา และอินเทอร์เฟซ Arduino Uno และ Pmod เพื่อให้ง่ายต่อการทำต้นแบบ (prototyping) และการขยายระบบเพิ่มเติม

ขณะเขียนบทความนี้, พบว่ามีวางจำหน่ายเพียง 2 รุ่นย่อย (SKUs) เท่านั้น หนึ่งในนั้นคือรุ่น R7FA0E3034ZSD#VA0 ซึ่งมีจำหน่ายบน DigiKey ราคา $0.61 (~19฿) ต่อชิ้น, และจะลดลงเหลือ $0.26607 (~8.50฿) เมื่อสั่งซื้อในปริมาณ 5,016 ชิ้นขึ้นไป, ส่วนบอร์ดพัฒนามีจำหน่ายในราคา $12.19 (~380฿) บน Digikey สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติม เช่น เอกสาร Datasheet และคู่มือผู้ใช้งาน ได้จากหน้าผลิตภัณฑ์ รวมถึงข้อมูลเพิ่มเติมในข่าวประชาสัมพันธ์

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : Renesas RA0E3 Arm Cortex-M23 MCU is a stripped-down RA0E1 for cost-sensitive applications

Suthinee Kerdkaew

บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT