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Renesas RAファミリ

Renesas RAファミリは、ルネサスエレクトロニクスが開発する32ビットマイクロコントローラーのファミリ名である。RAの名称の由来は「Renesas Advanced」の頭文字からきている。

概要

Arm Cortex-Mコアを採用したCPUと、ルネサスがSHファミリやRXファミリなどのオリジナルコアマイコンなどの長年の経験とノウハウが詰まった周辺機能を備えている。2010年10月に発表された。[1]RA2シリーズ(最大60MHz)、RA4シリーズ(最大100MHz)、RA6シリーズ(最大200MHz)、そして最上位のRA8シリーズという、全4シリーズがラインアップされている。

RAファミリの特長はルネサスの独自の周辺機能とArmアーキテクチャの融合であり、特にセキュリティに関しては自社で開発した暗号エンジンであるSecure Crypt Engine (SCE) とArmの「TrustZone for Arm v8-M」を融合し、PSAに準拠した「Trusted Firmware-M (TF-M) API」に対応することによってIoT機器のセキュリティ開発を安全かつ迅速に行えるとしている。

もう一つの特長として、オペレーティングシステムとしてFreeRTOSおよびAzure RTOSを採用したFlexible Software Package (FSP)を提供している。このFSPはほぼソースコードで提供されており(一部オブジェクト部分あり)、無償で利用可能であり、また様々なユースケースを想定し、ユーザーの過去からのソフトウェア資産やエコシステムソフトウェアとの併用などのフレキシブルな活用が可能である。よってデフォルトで採用されているFreeRTOSやAzure RTOSにこだわらずベアメタルでの開発はもちろん、μITRONなど他の様々な商用オペレーティングシステムを活用することも可能としている。

歴史

マイクロコントローラー

  • 2019年10月 Renesas RAファミリ発表。初期ラインナップとして5グループ(RA2A1, RA4M1, RA6M1, RA6M2, RA6M3)がリリースされる。
  • 2020年
    • 5月 ワイヤレス対応製品を拡充。Bluetooth Low Energy 5.0に対応するRA4W1をリリース。
    • 10月
      • 最高200MHz動作のCortex-M33コア、TrustZone搭載のRA6M4をリリース。
      • AIによる予知保全システムの実現にも対応するモータ制御用マイコンRA6T1をリリース。
    • 12月
      • 新たなタッチセンシング用IPを搭載するCortex-M23コアのRA2L1をリリース。
      • RA4シリーズで初めてCortex-M33コア、TrustZone搭載のRA4M3をリリース。
  • 2021年
    • 1月 超小型WLCSPパッケージをラインナップに揃える低コスト帯向けエントリー製品RA2E1リリース。
    • 2月 100MHz動作のCortex-M33を搭載したRA4M2をリリースし、RA4シリーズを拡充。
    • 3月 最大2MBのデュアルバンクFlash、CAN-FDやUSB-HSをサポートするRA6M5をリリース。
    • 9月 Cortex-M33コアを搭載した製品としては初のエントリーライン製品、RA4E1とRA6E1をリリース。
    • 10月 ファミリ最軽量マイコンとして、小ピン/小型/低消費電力のRA2E2をリリース。
    • 12月 モータ制御用マイコン「RA6T2」グループをリリースし、RA6シリーズを拡充。

ソフトウェア

  • 2019年10月 マイコンの初期ラインナップの評価用にFSPv0.8.0をリリース
  • 2020年
    • 3月 FSPv1.0.0をリリースし初期ラインナップの全機能に一通り対応
    • 5月 RA4W1のBSPやBluetoothプロトコルスタックを備えるFSPv1.1.0をリリース
    • 7月 FSPv1.2.0をリリースし、Segger emWinやCMSISのアップデートを実施
    • 8月 FSPv1.3.0をリリースし、仮想EEPROMなどの仕様拡張を実施
    • 10月
      • TrustZone対応等メジャーアップデートを実施。RA6M4のBSPを含むFSPv2.0.0をリリース
      • RA6T1に対応し、モーター制御ドライバやUSBコンポジットに対応したFSPv2.1.0をリリース
    • 12月 RA2L1とRA4M3の新製品に対応するFSPv2.2.0をリリース
  • 2021年
    • 1月 RA2E1及びRA4M2に対応するFSPv2.3.0をリリース
    • 3月 RA6M5のリリースに併せてFSPv2.4.0をリリース
    • 4月 FSPv3.0.0により、従来のFreeRTOSに加えて、Microsoft Azure RTOSに対応
    • 6月 FSPv3.1.0をリリース
    • 8月 FSPv3.2.0をリリース
    • 9月 FSPv3.3.0をリリース
    • 10月 FSPv3.4.0をリリース
    • 12月 FSPv3.5.0をリリース
  • 2022年
    • 2月 FSPv3.6.0をリリース
    • 4月 FSPv3.7.0をリリース
    • 6月 FSPv3.8.0をリリース
    • 8月 FSPv4.00をリリース
    • 10月 FSPv4.1.0をリリース

CPUコア

RA4シリーズとRA6シリーズではArm v7-MアーキテクチャのArm Cortex-M4コアおよびARMv8-MアーキテクチャのArm Cortex-M33コアを採用、比較的ローエンドのシリーズであるRA2シリーズにはARMv8-MアーキテクチャのArm Cortex-M23コアを採用している。

マイコンラインアップ

RA8シリーズ

RA8シリーズはRAファミリの中でも最上位に位置付けられているシリーズである。動作周波数は200MHz以上だが、それ以外の情報は現時点で公表されていない。

シリーズ 製品グループ CPUコア

最大動作周波数

動作電圧範囲

ピン数 Flash容量 SRAM容量 代表的な周辺機能
RA8 非公開 非公開 非公開 非公開 非公開 非公開

RA6シリーズ

RA6シリーズは高い処理性能と大容量メモリを搭載したシリーズである。CAN、USB、QSPIやイーサネットなどの多彩なコネクティビティに対応しており、TFTグラフィックLCDへの対応や、モーター制御用のPWMを出力するタイマやアナログ回路も豊富にサポートするなど多彩な機能が充実している。共通鍵暗号であるAESだけではなく、公開鍵暗号のRSAやECCに加えて、ハッシュ演算の処理を実行できる専用ハードウェア(Secure Crypt Engine)を搭載している為、IoTデバイスに要求されるセキュアコミュニケーションを容易に実現できる。

シリーズ 製品グループ CPUコア

最大動作周波数

動作電圧範囲

ピン数 Flash容量 SRAM容量 代表的な周辺機能
RA6 RA6M5 Arm Cortex-M33

200MHz

2.7~3.6V動作

100~176 最大2MB

(Dual Bank)

512KB Arm TrustZone, USBHS, USBFS, QSPI, Octaメモリインタフェース,

イーサネット, SDHI, SCI, SPI, I2C, CAN-FD, CEC

IIC, 12bit ADC, 12bit DAC, 各種タイマ,

静電容量タッチセンシング,

Secure Crypt Engine 9 (SCE9)

RA6M4 64~144 最大1MB

(Dual Bank)

256KB Arm TrustZone, USBFS, QSPI, Octaメモリインタフェース,

イーサネット, SDHI, SCI, SPI, I2C, CAN,

IIC, 12bit ADC, 12bit DAC, 各種タイマ,

静電容量タッチセンシング,

Secure Crypt Engine 9 (SCE9)

RA6M3 Arm Cortex-M4

120MHz

2.7~3.6V動作

100~176 最大2MB 640KB USBHS/FS, QSPI, イーサネット, SDHI,

SCI, SPI, I2C, CAN, IIC,

12bit ADC, 12bit DAC, 各種タイマ,

GLCDC, JPEG, 2DG,

静電容量タッチセンシング,

Secure Crypt Engine 7 (SCE7)

RA6M2 100~145 最大1MB 384KB USBFS, QSPI, イーサネット, SDHI,

SCI, SPI, I2C, CAN, IIC,

12bit ADC, 12bit DAC, 各種タイマ,

静電容量タッチセンシング,

Secure Crypt Engine 7 (SCE7)

RA6M1 64~100 最大512KB 256KB USBFS, QSPI, SDHI, 各種タイマ,

SCI, SPI, I2C, CAN, IIC,

12bit ADC, 12bit DAC,

静電容量タッチセンシング,

Secure Crypt Engine 7 (SCE7)

RA6E1 Arm Cortex-M33

200MHz

2.7~3.6V動作

48~100 最大1MB Arm TrustZone, USBFS, QSPI,

イーサネット, SDHI, SCI, SPI, I2C, CAN,

IIC, 12bit ADC, 12bit DAC, 各種タイマ

RA6T1 Arm Cortex-M4

120MHz

2.7~3.6V動作

64~100 最大512KB 64KB モーター制御用マイコン

各種タイマ,

SCI, SPI, I2C, CAN,

12bit ADC, 12bit DAC,

Secure Crypt Engine 7 (SCE7)

RA6T2 Arm Cortex-M33

240MHz 2.7~3.6V動作

48~100 最大512KB 64KB モーター制御用マイコン

各種タイマ,

SCI, SPI, I2C, CAN FD,

16bit ADC, 12bit DAC,

TFUとIIRフィルタを統合したハードウェアアクセラレータ

RA4シリーズ

RA4シリーズは最適化された処理性能と消費電力のバランスが特長である。電力消費を抑えつつ、性能やコネクティビティが必要なアプリケーションに最適である。USBやCANといったコネクティビティも充実しており、またその低消費電力を活かして、Bluetooth Low Energy 5.0に対応した製品もそろえる。高分解能A/Dコンバータ、セグメントLCDコントローラ、静電容量タッチセンシングなど、家電製品やヘルスケア製品に必要な機能を備えている。

シリーズ 製品グループ CPUコア

最大動作周波数

動作電圧範囲

ピン数 Flash容量 SRAM容量 代表的な周辺機能
RA4 RA4M3 Arm Cortex-M33

100MHz

2.7~3.6V動作

64~144 最大1MB 128KB Arm TrustZone, USBFS, QSPI,

SDHI, SCI, SPI, I2C, CAN,

IIC, 12bit ADC, 12bit DAC, 各種タイマ,

静電容量タッチセンシング,

Secure Crypt Engine 9 (SCE9)

RA4M2 48~100 最大512KB
RA4M1 Arm Cortex-M4

48MHz

1.6~5.5V動作

40~100 最大256KB 32KB USBFS, 各種タイマ,

SCI, SPI, I2C, CAN, IIC,

14bit ADC, 12bit DAC,

静電容量タッチセンシング,

Secure Crypt Engine 5 (SCE5)

RA4E1 Arm Cortex-M33

100MHz

2.7~3.6V動作

48~64 最大512KB 128KB Arm TrustZone, USBFS, QSPI,

SDHI, SCI, SPI, I2C, CAN,

IIC, 12bit ADC, 12bit DAC, 各種タイマ

RA4W1 Arm Cortex-M4

48MHz

1.8~3.6V動作

56 96KB Bluetooth 5.0,

USBFS, 各種タイマ,

SCI, SPI, I2C, CAN, IIC,

14bit ADC, 12bit DAC,

静電容量タッチセンシング,

Secure Crypt Engine 5 (SCE5)

RA2シリーズ

RA2シリーズはRAファミリの中でも最も低消費電力が求められるアプリケーションの為に設計されている。動作時、スタンバイ時の消費電力が極めて低く、またスタンバイからの復帰も高速で、主にバッテリ動作のアプリケーションに用いられる。1.6Vから5.5Vまで広範囲で動作し、最大24ビットの高分解能A/Dコンバータや静電容量タッチセンシングに対応している。

シリーズ 製品グループ CPUコア

最大動作周波数

動作電圧範囲

ピン数 Flash容量 SRAM容量 代表的な周辺機能
RA2 RA2L1 Arm Cortex-M23

48MHz

1.6~5.5V動作

48~100 最大256KB 32KB レギュレータ, 各種タイマ,

SCI, SPI, I2C, CAN,

12bit ADC, 12bit DAC, コンパレータ

静電容量タッチセンシング(CTSU2),

AESアクセラレータ, TRNG

RA2E1 25~64 最大128KB 16KB 各種タイマ,

SCI, SPI, I2C,

12bit ADC, コンパレータ

静電容量タッチセンシング(CTSU2),

AESアクセラレータ, TRNG

RA2E2 16~24 最大64KB 8KB 各種タイマ,

SCI, SPI, I2C/I3C,

12bit ADC, コンパレータ,

AESアクセラレータ, TRNG

RA2A1 32~64 最大256KB 32KB USBFS, 各種タイマ,

SCI, SPI, I2C, CAN,

24bit ΔΣADC, 16bit ADC, 12/8bit DAC,

静電容量タッチセンシング,

AESアクセラレータ, TRNG

Part Number Decoder

RAファミリのマイクロコントローラーの型名は16桁のPart Numberで表記される。

Part Number Decoder
R 7 F A X X X X X X X X X X X X
Renesas MCU Flash Advanced Series Application Group Feature Flash size Temp ROM Number Quality Package

① R(固定):Renesas

② 7(固定):マイクロコントローラ

③ F(固定):フラッシュメモリ混載製品

④ A(固定):Renesas RAファミリ

⑤ シリーズ:RA2=2、RA4=4、RA6=6、RA8=8

⑥ アプリケーション:M=メインストリーム、W=ワイヤレス、T=モータ制御、A=アナログフロントエンド、E=エントリーライン、L=ローパワー

⑨ フラッシュメモリ容量:3=16KB、4=24KB、 5=32KB、6=48KB、7=64KB、8=96KB、9=128KB、A=192KB、B=256KB、C=384KB、D=512KB、E=768KB、F=1,024KB、G=1,536KB、H=2,048KB

⑩ 動作温度範囲:2=-40度~85度、3=-40度~105度、4=40度~125度

⑭ 品質グレード:C=産業グレード(Q2A)、D=民生グレード(Q2B)

⑮ パッケージ

タイプ ピン数 サイズ(mm) ピンピッチ(mm)
BG BGA 176 13x13 0.8
FC LQFP 174 24x24 0.5
FB 144 20x20
FP 100 14x14
FF 80 0.65
FN 12x12 0.5
FK 64 14x14 0.8
FM 10x10 0.5
BU BGA 4x4 0.4
FL LQFP 48 7x7 0.5
LM LGA 36 4x4
FJ LQFP 32 7x7 0.8
NH VQFN 5x5 0.5

Flexible Software Package (FSP)

概要

Flexible Software Package (FSP) は、ルネサスエレクトロニクスが提供するソフトウェア群である。無償のソースコードがGitHubから提供されている。FreeRTOSに加えてAzure RTOSに対応しており、各種ミドルウェア、HALドライバなどのソフトウェアが含まれており、RAファミリを用いたシステム開発を行うユーザーが、必要なソフトウェアを自由に活用することができる。

 
Flexible Software Packageの概略図

主な機能

  • FSPv3.0.0
    • 2021年4月リリース
    • Arm® TrustZone® 対応

BSP(Board Support Package)

  • CMSIS-Core準拠のスタートアップコード
  • クロック、メモリ、割込み、スタック、ランタイムなど基本的サービス
  • CMSIS-DSP
  • CMSIS-NN

HALドライバ

  • MCUのマニュアルに沿ったレジスタレベルのアクセス
  • 高性能、省フットプリント

オペレーティングシステム

  • 最新バージョンのFreeRTOSおよびAzureRTOSをリファレンスとして採用
  • ツールでコンフィギュレーション可能なRTOSリソース(スレッド、ミューテックスなど)
  • サードパーティ製OS対応、ベアメタル対応

ミドルウェア

  • FreeRTOS+FAT, LittleFS, FileXのファイルシステム
  • 仮想EEPROMエミュレーション
  • TCP/IPをはじめとした各種通信プロトコルスタック
  • セキュアコミュニケーションを実現するMbed TLS1.3
  • CDC、HID、マスストレージに対応したUSBミドルウェア
  • Bluetoothプロトコルスタックとサンプルアプリケーション
  • 主要なクラウドプロバイダとの簡単な接続オプション
  • Arm PSA Crypt APIと暗号ハードウェアエンジン ※PSA Level2準拠予定
  • Segger emWinグラフィックスライブラリインターフェース

ツール開発環境

統合開発環境

Renesas RAファミリの統合開発環境としてはルネサスエレクトロニクスが独自に用意するものだけではなく、ARM KeilやIARシステムズといったサードパーティ製の製品が使用できる。直感的な操作でデバイスの各種設定を行いコードを生成するスマートコンフィギュレータの機能は、いずれのケースでも利用できる。

RAファミリで使用できる統合開発環境
IDE(統合開発環境) Renesas

e2 studio

IAR Systems

Embedded Workbench for ARM

ARM

Keil MDK

コンパイラ GCC v9.0

•Arm Compiler v6.12以降

•IAR arm Compiler 8.50.1以降 •arm Compiler v6.12以降
デバッギングエミュレータ •E2エミュレータ/E2 Lite

•Segger J-Link

•IAR I-Jet

•Segger J-Link

•Segger J-Link
コンフィギュレータ e2 studioにビルトイン:

•BSPコンフィギュレーション

•クロック・コンフィギュレーション

•ピン・コンフィギュレーション

•モジュール・コンフィギュレーション

•割込みコンフィギュレーション

•RA SC (RAスマート・コンフィギュレータ)を使用
その他サポートツール •Motor QorkbenchE for Capacitive Touch

•QE for Capacitive Touch

•QE for BLEなど

•C-SPY

•C-RUN, C-STATなど

N/A
ライセンス 無償 有償 有償

開発用/評価用ボード(Evaluation Kits)

ルネサスはRAファミリの開発用/評価用ボードとしてEvaluation Kit(EK)を製品化している。EKにはMCUの全端子にアクセス可能なピンヘッダを備え、また用途に応じたセンサやコネクティビティを拡張するための拡張コネクタとしてPmod、Arduino、Mikrobus、Groveのコネクタを備えている。オンボードデバッガとしてJ-Link OBも実装している為、同梱されているUSBケーブルとPCで接続するだけですぐにデバッグやプログラムの書き込みが可能な仕様となっている。回路図やBOM、デザインファイルなどもルネサスの公式HPで公開されており、これらのEKはルネサスの販売代理店や電子部品の通販サイトなどで購入可能である。

Renesas RAファミリ Evaluation Kitsのラインナップ
名称 型名 説明 利用できるエコシステムコネクタ 購入
RA6T1 RSSK RTK0EMA170S00020BJ RA6T1 グループ用モータ制御評価システム ルネサスエレクトロニクス販売特約店・代理店

または

オンラインディストリビュータ

EK-RA6M5 RTK7EKA6M5S00001BE RA6M5グループ評価キット Digilent Pmod

Arduino uno R3

Seeed Grove

MikroBUS|-

EK-RA6M4 RTK7EKA6M4S00001BE RA6M4グループ評価キット Digilent Pmod

Arduino uno R3

Seeed Grove

MikroBUS

EK-RA6M3G RTK7EKA6M3S01001BU RA6M3グループグラフィックス評価キット

(EK-RA6M3 + 4.3インチTFTカラー液晶480x272搭載グラフィック拡張ボード)

Digilent Pmod

Arduino uno R3

Seeed Grove

MikroBUS

EK-RA6M3 RTK7EKA6M3S00001BU RA6M3グループ評価キット Digilent Pmod

Arduino uno R3

Seeed Grove

MikroBUS

RA6M2 Touch RSSK RTK0EG0021S01001BJ RA6M2搭載静電容量タッチ評価システム
EK-RA6M2 RTK7EKA6M2S00001BU RA6M2グループ評価キット Digilent Pmod
EK-RA6M1 RTK7EKA6M1S00001BU RA6M1グループ評価キット Digilent Pmod
EK-RA4M3 RTK7EKA4M3S00001BE RA4M3グループ評価キット Digilent Pmod

Arduino uno R3

Seeed Grove

MikroBUS

EK-RA4W1 RTK7EKA4W1S00000BJ RA4W1グループ Bluetooth Low Energy評価キット Digilent Pmod

Arduino uno R3

EK-RA4M1 RTK7EKA4M1S00001B RA4M1グループ評価キット Digilent Pmod
RA2L1 Touch RSSK RTK0EG0022S01001BJ RA2L1搭載静電容量タッチ評価システム
EK-RA2L1 RTK7EKA2L1S00001BE RA2L1グループ評価キット Digilent Pmod

Arduino uno R3

Seeed Grove

MikroBUS

EK-RA2E1 RTK7EKA2E1S00001BE RA2E1 グループ評価キット Digilent Pmod

Arduino uno R3

Seeed Grove

MikroBUS

EK-RA2A1 RTK7EKA2A1S00001BU RA2A1グループ評価キット Digilent Pmod
MCK-RA6T2 RTK0EMA270S00020BJ MCK-RA6T2 Renesas Flexible Motor Control Kit for RA6T2 MCU Group


また、株式会社アルファプロジェクトや株式会社北斗電子などによるサードパーティ製ボードも存在する。

その他

Renesas RAファミリで使用可能なツール

QE for BLE

Bluetooth® low energyを使った組み込みシステム開発に対応した開発支援ツール。統合開発環境e² studioに対応。RA4W1のBluetooth®仕様の通信機能をすぐに試すことが可能。

QE for Capacitive Touch

静電容量式タッチセンサを使った組み込みシステム開発に対応した開発支援ツール。RXファミリ、RAファミリに対応。

モータ制御開発支援ツール Renesas Motor Workbench 2.0

モータ制御向けのデバッグツール。Analyzer機能ではマイコン内部の変数の読み書きや変数の波形表示などを行うことができ、Tuner機能はソリューションキットを使用してモータの自動調整を行うことができる。自動調整を行うことで、ベクトル制御で使用するモータのパラメータや制御のパラメータを自動で取得することができる。

PG-FP6

ルネサス製フラッシュメモリ内蔵マイコンに対し、ユーザシステム上で、プログラムの消去、書き込み、ベリファイを行うためのツール。

Renesas Flash Programmer V3

ルネサス製フラッシュ内蔵マイコンのフラッシュメモリに対し、開発フェーズ、量産フェーズそれぞれでの書き込みをサポートする操作性・機能を提供する

AppWizard(Segger)

RA6M3とFSPに同梱されたSegger社のemWinグラフィックスライブラリを用いたGUI開発ツール。WYSIWYGエディタ。

EVRICA(DTSインサイト)

動作中の組込みソフトウェア内部の入出力データや変数など、動的に変化するデータ値をリアルタイムに計測

FL-PR6(内藤電誠町田製作所)

フラッシュメモリプログラマ

RA Ready 開発パートナーエコシステム

ルネサスではRAファミリですぐに使えるソフトウェア/ハードウェアソリューションを提供しているパートナー製品を「RA Ready」の表記のもとでいくつか公表している。代表的なパートナー企業は以下の通りである。(順不同)

セキュリティとセーフティ

  • Cypherbridge Systems LLC
  • Veridify Security
  • WolfSSL
  • ユビキタスAIコーポレーション
  • SmartAxiom, Inc
  • Segger
  • HEX Five Security
  • Secure Thingz
  • IARシステムズ

コネクティビティとクラウド連携

  • Microsoft Azure
  • Alibaba Cloud
  • ARM Pelion
  • サイレックス・テクノロジー株式会社
  • RELOC
  • 株式会社プロアシスト
  • Clarinox
  • Altobeam

人工知能と機械学習

  • Qeexo
  • Ignitarium

ヒューマン・マシン・インタフェース

  • Sensory
  • Cyberon
  • テクノマセマティカル
  • アドバンスト・メディア
  • Segger
  • FDI
  • Pachira
  • 東芝

センシングとコントロール

  • BFG Engineering

特定用途/新規アプリケーション

  • ORBSTAR
  • TATA ELXSI
  • GT&T
  • MBS

ツールとユーザーエクスペリエンス

  • (IARシステムズ)
  • イー・フォース株式会社
  • 株式会社グレープシステム
  • ミナトエレクトロニクス
  • フラッシュサポートグループ
  • ユークエスト
  • アルファプロジェクト
  • arm Keil
  • DTSインサイト
  • FreeRTOS
  • CapExt

脚注

[脚注の使い方]
  1. ^ ルネサス エレクトロニクス [1] 2020年10月8日

外部リンク

  • 公式サイト
  • [2]
ウィキペディア、ウィキ、本、library、論文、読んだ、ダウンロード、自由、無料ダウンロード、mp3、video、mp4、3gp、 jpg、jpeg、gif、png、画像、音楽、歌、映画、本、ゲーム、ゲーム。