支持EtherCAT協(xié)議的工業(yè)用微處理器新選擇—瑞薩RZ/T2L評(píng)估套件評(píng)測(cè)（硬件篇）

工業(yè)系統(tǒng)的快速發(fā)展為我們社會(huì)的進(jìn)步提供了充足的動(dòng)力，但是工業(yè)系統(tǒng)中廣泛使用的伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器，工業(yè)機(jī)器人等都需要高速、精確的實(shí)時(shí)控制。為了滿(mǎn)足這些需求，瑞薩公司推出了一款支持EtherCAT通信協(xié)議的全新工業(yè)用微處理器（MPU）——RZ/T2L，其繼承了瑞薩高端產(chǎn)品RZ/T2M的硬件架構(gòu)，為快速增長(zhǎng)的工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)帶來(lái)了新的解決方案。這些優(yōu)異的特性使得它成為了工廠自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備及樓宇自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇。

下面就來(lái)為大家介紹一下這款優(yōu)秀的RZ/T2L MPU及對(duì)應(yīng)的評(píng)估套件。

開(kāi)箱

RZ/T2L評(píng)估套件采用瑞薩公司經(jīng)典的藍(lán)白色調(diào)紙質(zhì)包裝盒，其官方名稱(chēng)為RTK9RZT2L0S00000BJ——Renesas Starter Kit+ for RZ/T2L。包裝盒的正面是瑞薩公司的LOGO，而在其他部分并沒(méi)有過(guò)多的冗余文字，整個(gè)包裝盡顯大氣。打開(kāi)包裝盒，盒內(nèi)包含了RSK+RZ/T2L評(píng)估板，一根Mini USB線(xiàn)，一根Micro USB線(xiàn)，一根雙頭Type C USB線(xiàn)、英文和日文的快速入門(mén)指南以及聲明文件。

硬件資源

整個(gè)RZ/T2L評(píng)估板約為150mm×150mm大小，板上的資源非常豐富，總體來(lái)看可以分為核心功能區(qū)、Debug接口區(qū)、外圍設(shè)備區(qū)以及電源管理區(qū)等幾個(gè)主要部分。在評(píng)估板的正面主要包括了MPU核心、各種存儲(chǔ)器、Ethernet接口、USB Host接口、RS485接口、CAN接口、用戶(hù)按鍵、LED燈等大多數(shù)器件以及各種流行的開(kāi)源硬件接口；而在評(píng)估板的背面則元器件數(shù)量相對(duì)較少，主要是網(wǎng)絡(luò)控制芯片、mini USB接口和總線(xiàn)復(fù)用器芯片。

圖2 RZ/T2L評(píng)估板的正面資源分布

圖3 RZ/T2L評(píng)估板的背面資源分布

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電源部分

電源部分是整個(gè)評(píng)估板的核心，為了保證系統(tǒng)能夠正常工作，RZ/T2L評(píng)估板提供了兩種電源輸入方式供用戶(hù)選擇，分別是2.0mm的5V直流插頭及USB Type-C接口（如下圖紅色框所示），值得注意的是，若采用5V直流插頭供電方式，電源適配器需要大于15W，這樣才能保證評(píng)估板正常運(yùn)行。在正常接入電源后，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)（如下圖橙色框所示）系統(tǒng)開(kāi)始正常運(yùn)行。

圖4 RZ/T2L評(píng)估板的電源部分

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MPU核心部分

整個(gè)評(píng)估套件最核心的就是MPU區(qū)域了，該部分包含了核心MPU以及各種存儲(chǔ)器。對(duì)于存儲(chǔ)器RZ/T2L評(píng)估板搭載了OctaFlash、HyperRAM、Quad SPI flash memory以及EEPROM等多種類(lèi)別。具體連接方式以及地址空間可參考下圖：

圖5 評(píng)估板上存儲(chǔ)器的連接方式及地址空間

對(duì)于MPU，本評(píng)估板上搭載的詳細(xì)型號(hào)為R9A07G074M04GBG，其采用196腳的BGA封裝。該MPU屬于瑞薩RZ家族系列，目前該系列中包含了RZ/A系列、RZ/T系列、RZ/G系列、RZ/N系列、RZ/V系列等，它們之間主要的區(qū)別在于面向的應(yīng)用對(duì)象不同，如：RZ/G系列主要面向3D圖像及視頻顯示領(lǐng)域；而RZ/T系列則主要面向高速和高精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域，根據(jù)資源與支持接口的不同RZ/T系列又可以分為RZ/T2M、RZ/T2L、RZ/T1三款產(chǎn)品。

圖6 RZ/T系列產(chǎn)品

我們?cè)u(píng)估板上的R9A07G074M04GBG芯片屬于RZ/T2L系列，其采用Arm Cortex-R52內(nèi)核，工作頻率高達(dá)800MHz，具有大型緊密耦合內(nèi)存（576KB）可實(shí)現(xiàn)確定性實(shí)時(shí)響應(yīng)，集成Beckhoff的EtherCAT IP避免了互操作性問(wèn)題，同時(shí)芯片具有安全功能可降低用戶(hù)程序被偽造和篡改的風(fēng)險(xiǎn)，并且使用與其他RZ系列MPU和RA系列MCU相同的靈活軟件包（FSP）和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境輕松擴(kuò)展開(kāi)發(fā)，允許專(zhuān)業(yè)人員復(fù)用軟件。另外，與緊湊型設(shè)計(jì)的RZ/T2M相比，RZ/T2L尺寸縮小高達(dá)50%，使得其在生產(chǎn)中能夠?qū)涣魉欧?、工業(yè)電機(jī)、變頻、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

圖7 評(píng)估板上MPU芯片

圖8 RZ/T系列產(chǎn)品功能框圖

實(shí)際上，RZ/T2L產(chǎn)品線(xiàn)又可以分為下圖所示的4款MPU，用戶(hù)可以根據(jù)項(xiàng)目對(duì)資源的需求來(lái)選擇合適型號(hào)的芯片。

圖9 RZ/T2L系列的四款芯片對(duì)比

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調(diào)試電路部分

調(diào)試是應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中非常重要的環(huán)節(jié)，由于RZ/T2L評(píng)估板的MPU采用的是ARM內(nèi)核，因此，采用J-Link就可以進(jìn)行調(diào)試。為了方便用戶(hù)，評(píng)估板提供了兩種調(diào)試方式：工程師們既可以用板載的J-Link OB進(jìn)行調(diào)試，也可以通過(guò)評(píng)估板上提供的接口使用外接J-Link或I-jet進(jìn)行調(diào)試。

如果使用的是板載J-Link OB那么需要斷開(kāi)評(píng)估板上的J9跳線(xiàn)（圖中橙色框）后通過(guò)Micro USB線(xiàn)（圖中紅色框）與電腦連接即可，此時(shí)評(píng)估板上的LED6燈將會(huì)點(diǎn)亮；如果采用的是外接J-Link或I-jet進(jìn)行調(diào)試，則需要將J9跳線(xiàn)連接，同時(shí)將J-Link或I-jet通過(guò)J20（圖中藍(lán)色框）與評(píng)估板進(jìn)行連接。

圖10 板載調(diào)試電路部分

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外圍接口部分

為了便于工程師們對(duì)RZ/T2L進(jìn)行評(píng)估，板卡上包含了豐富的外設(shè)資源，除了常規(guī)的LED燈，用戶(hù)按鍵，復(fù)位按鍵及CAN、USB等接口以外，還支持多種主流的開(kāi)源硬件接口，如QWIIC接口、2個(gè)Grove接口、2個(gè)PMOD接口、mikro BUS接口等。

另外，為了方便工程師們外接擴(kuò)展應(yīng)用子板，RZ/T2L評(píng)估板還將MPU的大部分引腳引出。由于EtherCAT作為一種快速發(fā)展的通信協(xié)議，越來(lái)越多地被廣泛的市場(chǎng)采用，在工廠自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備和樓宇自動(dòng)化等場(chǎng)合都有優(yōu)異的表現(xiàn)，因此，除了開(kāi)源硬件接口以外，RZ/T2L評(píng)估板還包含有支持EtherCAT通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)該接口RZ/T2L MPU 可輕松實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。

圖11 外圍接口電路

審核編輯：劉清