Renesas RA4C1 : ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ Arm Cortex-M33 สำหรับสมาร์ทมิเตอร์และอุปกรณ์ IoT ที่ประหยัดพลังงาน

Renesas RA4C1 กลุ่มไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ที่ใช้แกนประมวลผล Arm Cortex-M33 ความเร็ว 80 MHz ออกแบบมาสำหรับมิเตอร์วัดพลังงาน และอุปกรณ์ IoT ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ โดยเฉพาะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการความปลอดภัยขั้นสูง และรองรับจอ LCD แบบ Segment เช่น สมาร์ทล็อก, เทอร์โมสตัท, ระบบควบคุมอาคาร และอินเทอร์เฟซสำหรับอุตสาหกรรม

RA4C1 มีความคล้ายคลึงกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Renesas RA4L1 ที่ออกแบบมาสำหรับงาน HMI (Human-Machine Interface) แต่ RA4C1 มาพร้อม RAM มากกว่า (96KB เทียบกับ 64KB) และถูกปรับแต่งมาสำหรับสมาร์ทมิเตอร์ ทำให้ไม่มีฟีเจอร์บางอย่าง เช่น การสัมผัสแบบ capacitive และเอาต์พุตเสียง ไมโครคอนโทรลเลอร์กลุ่มใหม่นี้ยังคงมาพร้อมกับหน่วยความจำแฟลชสำหรับโค้ดสูงสุด 512KB, หน่วยความจำแฟลชสำหรับข้อมูล 8KB, อินพุต/เอาต์พุต (I/Os) จำนวนมาก, การใช้พลังงานต่ำ เพียง 168 µA/MHz ในโหมดทำงาน, กระแสไฟในโหมดสแตนด์บายต่ำกว่า 1.79 µA ขณะยังคงเก็บรักษา SRAM ทั้งหมดไว้

สเปคของ Renesas RA4C1 :

MCU core – Arm Cortex-M33 Armv8-M core ความถี่สูงสุด 80 MHz
หน่วยความจำ – SRAM 96 KB
ที่เก็บข้อมูล
- แฟลชสำหรับโค้ดแบบ dual-bank ขนาด 256 KB หรือ 512 KB
- แฟลชสำหรับข้อมูล 8 KB (ทนทาน 100,000 รอบการเขียน/ลบ)
Human Machine Interface (HMI) – คอนโทรลเลอร์จอ LCD แบบ Segment (SLCDC)
วงจรต่อพ่วง(Peripherals)
- 6x Serial Communications Interfaces (SCI) พร้อมรองรับ I2C, SPI, LIN และ Smart card interface
- อินเตอร์เฟซ IrDA
- 2x I2C, 2x UART, 3x SPI, QSPI
- CAN Bus พร้อม Flexible Data-rate (CAN FD)
- แอนะล็อก
  - ADC ความละเอียด 12 บิต
  - เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ (TSN)
- Timers
  - 2x 32-bit PWM timers (GPT32)
  - 4x 16-bit PWM timers (GPT16)
  - 2x Low-power AGT timers
  - Watchdog Timer (WDT), Independent WDT (IWDT)
- DMA 8 ช่องสัญญาณ
- GPIO รองรับแรงดัน 5V, แบบ open-drain และมี input pull-up
แหล่งสัญญาณนาฬิกา (Clock sources)
- Main clock oscillator @ 1 to 20 MHz
- Sub-clock oscillator @ 32.768 kHz
- High-speed on-chip oscillator (HOCO) @ 48/64/80 MHz)
- Middle-speed on-chip oscillator @ 8 MHz
- Low-speed on-chip oscillator @ 32.768 kHz
- IWDT-dedicated on-chip oscillator (15 kHz)
- ฟังก์ชันปรับแต่งความถี่ (Clock trim) สำหรับ HOCO/MOCO/LOCO
- รองรับ PLL, PLL_RTC, Clock
ความปลอดภัย
- Renesas Secure IP (RSIP-E11A)
  - AES, ECC, SHA-224, SHA-256
  - 128-bit unique ID
- Arm TrustZone – สำหรับการควบคุมความปลอดภัยของ Flash, SRAM และ peripheral
- Device lifecycle management
- สูงสุด 3 ขาแบบ tamper pins
- Secure pin multiplexing
อื่นๆ
- RTC
- Event Link Controller (ELC)
- Data Transfer Controller (DTC)
การจัดการพลังงาน
- แรงดันไฟเลี้ยง 1.6V ถึง 3.6V
- Power-on reset
- การตรวจจับแรงดันต่ำ (LVD)
- โหมดประหยัดพลังงาน (Low power modes)
แพ็กเกจ – LQFP 100 พิน (14×14 มม.), LQFP 64 พิน (10×10 มม.) โดยทั้งสองมีระยะพิทซ์ 0.5 มม.
อุณหภูมิขณะใช้งาน – -40°C ถึง +125°C

เช่นเดียวกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Renesas รุ่นอื่น ๆ RA4C1 MCU รองรับ Flexible Software Package (FSP) ของบริษัท ซึ่งมาพร้อมกับ RTOS, BSP, ไดรเวอร์สำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วง, Middleware, การเชื่อมต่อ, ระบบเครือข่าย และการรองรับ TrustZone รวมถึงซอฟต์แวร์อ้างอิง สำหรับการพัฒนา Edge AI, การควบคุมมอเตอร์ และโซลูชันระบบคลาวด์ ทาง Renesas อธิบายเพิ่มเติมว่า FSP ช่วยให้สามารถ ย้าย (migration) IP ที่มีอยู่ไปมาระหว่าง อุปกรณ์ซีรีส์ RA6 และ RA2 ได้อย่างง่ายดาย

Renesas ยังมี EK-RA4C1 Evaluation Kit เพื่อช่วยให้เริ่มต้นการพัฒนาได้รวดเร็ว บอร์ดนี้ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 100-pin R7FA4C1BD3CFP พร้อมหน่วยความจำแฟลช 512KB และ SRAM 96KB โดยมีการเข้าถึง GPIO ผ่านคอนเนกเตอร์ 26 พิน จำนวน 3 ชุด (ยังไม่บัดกรี), คอนเนกเตอร์ Pmod, Arduino Uno R3, MikroBUS และ Grove บอร์ดยังมาพร้อมกับ อินเทอร์เฟซสำหรับจอ Segment LCD, ขาวัดกระแสไฟ (current measurement), octo-SPI flash ขนาด 32MB, อินเทอร์เฟซ CAN FD, โปรแกรมเมอร์และดีบักเกอร์ SEGGER J-Link บนบอร์ด, ปุ่มกดและไฟ LED หลากหลาย ชุด EK-RA4C1 ยังจัดส่งพร้อมกับบอร์ด Segment LCD, สาย USB จำนวน 2 เส้น และอุปกรณ์ยึดติด (mounting hardware)

EK-RA4C1 Evaluation Board LCD — EK-RA4C1 Evaluation Board (ซ้าย) เชื่อมต่อกับจอ LCD (ขวา)

Renesas ยังได้เปิดตัว Smart 1-Ph E-Meter “Winning Combination” ซึ่งเป็นการออกแบบอ้างอิงสำหรับสมาร์ทมิเตอร์ โดยรวมไมโครคอนโทรลเลอร์กลุ่ม RA4C1 รุ่นใหม่ เข้ากับ RL78/I1B (หรือ I1C) MCU ที่มีตัวแปลง (Converter) A/D แบบ ΔΣ ความละเอียด 24 บิต และ RL78/G1H Sub-GHz wireless MCU ที่รองรับ proprietary FSK (Frequency Shift Keying) หรือ โปรโตคอล Wi-SUN นอกจากนี้ยังมี PLC modem IC และ ตัวขับสาย (line drivers) ที่สอดคล้องกับมาตรฐาน G3-PLC และ PRIME, การออกแบบนี้ดูเหมือนจะพัฒนามาจาก Renesas RA6M1 MCU ในช่วงแรก แต่ปัจจุบันสามารถอัปเดตมาใช้ RA4C1 MCU ที่มีต้นทุนต่ำกว่าได้แล้ว

smart meter reference design — บล็อกไดอะแกรมของ Smart 1-Ph E-Meter

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Renesas RA4C1 มีกำหนดวางจำหน่ายแล้ว แต่พบข้อมูลราคาเพียงรุ่นเดียวสำหรับชิ้นส่วนรุ่น LQFP-100 (R7FA4C1BD3CFP#UA0) โดยมีราคาตัวอย่าง (sample price) อยู่ที่ $10.85 (~350฿) บน Mouser และลดลงเหลือ $5.30 (~170฿) ต่อชิ้น เมื่อสั่งซื้อ 1,000 ชิ้นขึ้นไป, สำหรับ Renesas RA4C1 Evaluation Board สามารถซื้อได้ในราคา $65.37 (~2,100฿) จากผู้จัดจำหน่ายหลายราย และในหน้าเพจผลิตภัณฑ์มีรายละเอียดเพิ่มเติมรวมถึงเอกสารซอฟต์แวร์/ฮาร์ดแวร์ และอาจมีข้อมูลเพิ่มเติมในข่าวประชาสัมพันธ์

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : Renesas RA4C1 Arm Cortex-M33 MCU targets Smart Meters and energy-efficient IoT applications