Renesas R9A02G021 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวแรกที่ออกแบบ CPU core เองที่ใช้ RISC-V 32 บิต

Renesas R9A02G021 เป็นกลุ่ม ไมโครคอนโทรลเลอร์ ตัวแรกของบริษัทที่ออกแบบ CPU core ของตนเอง ที่ใช้ RISC-V 32 บิตพร้อม 3.27 CoreMark/MHz, รองรับ RV32I base พร้อมส่วนขยาย M/A/C/B และฟีเจอร์อื่นๆ เช่นระบบ Stack Monitor Register, หน่วยการทำนายสาขาแบบไดนามิก และอินเทอร์เฟสดีบัก JTAG

Renesas ผลิตชิป RISC-V ตั้งแต่ปี 2022 เช่นไมโครโปรเซสเซอร์ RZ/Five 64 บิต และ R9A06G150 32-bit voice control ASSP ซึ่งทั้งหมดนี้ใช้ RISC-V cores ของAndes แต่ตอนนี้เนื่องจากบริษัทได้ออกแบบ core 32 บิตของของตนเอง ไมโครคอนโทรลเลอร์ Renesas RISC-V 32 บิต และมีแนวโน้มที่จะใช้ในอนาคตด้วย โดยเริ่มต้นที่ R9A02G021 กลุ่ม MCU สำหรับการใช้งานทั่วไป

คุณสมบัติและสเปคที่สำคัญของ Renesas R9A02G021:

RISC-V Core
- สถาปัตยกรรมของชุดคำสั่ง Renesas RISC-V ( RV32I + MACB + Ziscr, คำสั่ง CSR (Control and Status Register) + RISC-V Zifencei Instruction-Fetch Fence)
- ความถี่การทำงานสูงสุด – 48 MHz
- ดีบักและติดตาม – การรองรับดีบักภายนอก RISC-V
- พอร์ต Debug cJTAG
หน่วยความจำและที่เก็บข้อมูล
- SRAM 16 KB (SRAM 12KB และ ECC SRAM 4KB)
- หน่วยความจำ code flash 128 KB
- หน่วยความจำ data flash 4 KB
- unique ID 128 บิต
ขา I/O และอุปกรณ์ต่อพ่วง
- สูงสุด 42 ขาสำหรับพอร์ต I/O ทั่วไป; open drain, input pull-up
- 6-channel Serial Array Unit (SAU) – 6x simplified SPI, 3x UART, 6x simplified I2C 2x I2C, 2x UART
- Remote Control Signal Receiver (REMC)
- แอนะล็อก
  - 12-bit A/D Converter (ADC12)
  - 2x comparators (CMP)
  - 2x 8-bit D/A converters (DAC8)
  - Temperature Sensor (TSN)
- Timers
  - Watchdog Timer (WDT)
  - Realtime Clock (RTC)
  - 8-channel Timer Array Unit (TAU)
  - 32-bit Interval Timer (TML32)
Clock Sources
- External clock input (EXTAL) – 1 ถึง 20 MHz
- Sub-clock oscillator (SOSC) – 32.768 kHz
- High-speed on-chip oscillator (HOCO)– 24/32/48 MHz
- Middle-speed on-chip oscillator (MOCO) ) – 8 MHz
- Low-speed on-chip oscillator (LOCO)– 32.768 kHz
- ฟังก์ชั่น Clock trim สำหรับ HOCO/MOCO/LOCO
- IWDT-dedicated on-chip oscillator (15 kHz)
- การรองรับการออก Clock
ความปลอดภัย
- การตรวจสอบความถูกต้องของ SRAM และ ECC
- การป้องกันพื้นที่ Flash
- ฟังก์ชันทดสอบ ADC
- Clock Frequency Accuracy Measurement Circuit (CAC)
- Cyclic Redundancy Check (CRC) calculator
- Data Operation Circuit (DOC)
- Independent Watchdog Timer (IWDT)
- GPIO readback level detection
- Register write protection
- Illegal memory access detection
- True Random Number Generator (TRNG)
การจัดการระบบและพลังงาน
- แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน – VCC: 1.6 ถึง 5.5V
- โหมดพลังงานต่ำ
- Event Link Controller (ELC)
- Data Transfer Controller (DTC)
- Key Interrupt Function (KINT
- รีเซ็ตการเปิดเครื่อง
- การตรวจจับแรงดันไฟฟ้าต่ำ (LVD) พร้อมการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้า
- การใช้พลังงาน: 162µA/MHz (ใช้งานอยู่), 0.3µA (SW Standby, 4µs (Standby wakeup)
แพ็คเกจ
- HWQFN 48 พิน (7 มม. × 7 มม., ระยะห่าง 0.5 มม.)
- HWQFN 32 พิน (5 มม. × 5 มม., ระยะห่าง 0.5 มม.)
- HWQFN 24 พิน (4 มม. × 4 มม., ระยะห่าง 0.5 มม.)
- WLCSP 16 พิน (1.99 มม. × 1.99 มม., ระยะห่าง 0.4 มม.)
ช่วงอุณหภูมิ – -40°C ถึง +125°C

อุปกรณ์ให้เลือก 4 รุ่นในแพ็คเกจที่แตกต่างกันตั้งแต่ 16 ขา WLCSP ไปจนถึง 48 ขา HWQFN บริษัท Renesas ระบุว่า MCU รุ่นใหม่ R9A02G021 ได้รับการองรับอย่างสมบูรณ์จาก e² Studio Integrated Development Environment (IDE) เช่นเดียวกับไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ จากบริษัท โดยมีตัวกำหนดค่าโค้ด, เครื่องมือ LLVM toolchain และบอร์ด fast prototyping board (FPB) ตามภาพด้านบน แต่เครื่องมือและดีบักเกอร์ของบริษัทอื่นก็ได้รับการรองรับเช่นกัน รวมถึง IAR Embedded Workbench IDE พร้อมด้วย I-jet debug probe และ SEGGER Embedded Studio IDE พร้อม J-Link debug probes และFlasher production programmers เอกสารประกอบด้วยคู่มือผู้ใช้บอร์ด FPB, คู่มือการเริ่มต้นใช้งาน, ผังวงจร (schematics), รายการวัสดุ (BOM) และไฟล์ Gerber

MCU ในกลุ่ม R9A02G021 สามารถนำไปใช้งานกับ machine learning accelerator หรือ graphics engine และถูกออกแบบให้เป็นอุปกรณ์ใช้ทั่วไปสำหรับเซนเซอร์ IoT, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค, อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก และระบบอุตสาหกรรม เพื่อสาธิตการใช้งาน Renesas ได้พัฒนาการอ้างอิงอุปกรณ์หม้อทำอาหารอัจฉริยะซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ “Winning Combinations”

เมื่อฉันอ่านข่าวครั้งแรก เราคิดว่า IP vendors เช่น Arm หรือ Andes อาจจะมีปัญหาในอนาคต เนื่องจากผู้ผลิตชิปขนาดใหญ่จะพัฒนา RISC-V cores ของตนเองและ IP ที่เกี่ยวข้องของตนเอง ในขณะที่บริษัทขนาดเล็กอาจใช้ประโยชน์จาก RISC-V open-source core ดังนั้นอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่อาจจะใช้ RISC-V ในขณะที่โปรเซสเซอร์ RISC-V จะเพิ่มขึ้นตามมาเนื่องจากระบบนิเวศของซอฟต์แวร์มีขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งต้องใช้การทำงานมากขึ้น ความคิดนี้อาจจะเป็นเป็นไปได้อีก 5 ปีที่จะมี MCU RISC-V จะครองตลาด และโปรเซสเซอร์ RISC-V ในอีก 10 ปี บริษัทอย่างเช่น Arm มีแนวโน้มที่จะประสบปัญหานอกจากจะสามารถสร้างสิ่งใหม่ขึ้นมา

แต่เวลาในการการนำ RISC-V มาใช้อาจจะมาเร็วกว่าที่คิด เนื่องจาก Renesas เสนอราคาในงานแถลงข่าว “The Microcontroller Market Monitor, 2024 Q1 Edition, Yole Intelligence” โดยนักวิเคราะห์คาดว่า “RISC-V น่าจะเข้าใกล้ตลาด MCU 10% โดยรวมภายในสิ้นปี 2572 และมีศักยภาพในการเติบโตสูงมาก”

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Renesas R9A02G021 บางรุ่นมีจำหน่ายแล้ว เช่น R9A02G0214CNK (แพ็คเกจ 24 พิน) ซึ่งมีราคา $1.27 (~50฿) ต่อหน่วยในคำสั่งซื้อจำนวน 4.9K, บอร์ด Fast Prototyping Board สามารถซื้อได้ในราคา $17.29 (~600฿) สามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ในหน้าผลิตภัณฑ์

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : R9A02G021 is the first microcontroller with Renesas 32-bit RISC-V CPU core design