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    下一代智能物聯網產品的選擇 —— 瑞薩EK-RA4E2套件評測

    2023/09/06
    7901
    閱讀需 12 分鐘
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    隨著科技的不斷進步,物聯網嵌入式系統已經深入到了我們生活的方方面面,從智能手環到智能路燈,從智能家居到智慧城市,每時每刻都能看到物聯網和嵌入式系統在為我們“勤勞”地工作。而工程師們則需要根據自己的項目,選擇合適的主控并對全新的物聯網和嵌入式應用的開發成本、開發周期及性能進行準確地評估。為了滿足工程師們的需求,瑞薩電子近期推出了RA4E2主控MCU及配套的評估套件,今天就由我來帶領大家了解一下這款全新的評估套件EK-RA4E2。

    開箱

    EK-RA4E2評估套件的包裝延續了瑞薩電子簡潔明了的作風,依然采用醒目藍白色調風格。在包裝盒的正面印有包裝盒內評估板的型號說明(RTK7EKA4E2S00001BE),而在背面則是印有評估板的特點及板載資源說明(如圖1)。

    圖1 EK-RA4E2評估套件包裝

    打開包裝盒,首先映入眼簾是一張歡迎卡片, 卡片上有對該評估套件的簡要介紹以及和本套件相關的資料的下載網址;拿開卡片,我們可以看到包裝盒內包含一根扁平的micro USB線纜以及一塊藍色的評估板(如圖2)。

    圖2 EK-RA4E2評估套件內部包含的卡片、電纜及評估板

    硬件資源

    整個EK-RA4E2評估板約為133mm×80mm大小,評估板上的硬件資源非常豐富,從整體來看可以分為System Control and Ecosystem Access Area(系統控制及生態系統區)、Special Feature Access Area(特殊功能區)以及Native Pin Access Area(原生引腳區),各個區域的劃分如下圖3所示,而表1則是對各個區域特點的詳細描述,可以看出系統控制及生態系統區的功能及配置對其它類似的評估套件是基本相同的。

    表1 評估板上三個功能區的特點

    圖3 評估板的功能分區及系統框圖

    (1)對于Native Pin Access Area(原生引腳區),主要包含了MCU、晶振電路、將引腳引出的擴展排針以及電流測量觸點。具體如圖4所示:

    圖4 Native Pin Access Area布局

    在Native Pin Access Area(原生引腳區)的正中央則是我們今天評估的主角RA4E2 MCU芯片,通過查閱相關資料可以知道RA系列是瑞薩公司的基于Arm Cortex-M內核的32位MCU,根據主頻和外設資源的不同可以分為RA2、RA4、RA6、RA8四個系列,而每個系列又可以分為多個子系列(具體如圖5所示),

    圖5 基于Arm Cortex-M的RA系列MCU家族

    而我們手中的這顆MCU芯片絲印顯示為A4E2B93C(完整型號為R7FA4E2B93CFM),它是RA4系列中的入門級產品,但同樣具有相當豐富的配置,具體如下:

    圖6 RA4E2 MCU資源

    (2)對于Special Feature Access Area(特殊功能區),本評估板提供了CAN總線接口功能,如下圖所示:

    圖7 Special Feature Access Area布局

    (3)而對于System Control and Ecosystem Access Area(系統控制及生態系統區),則包含了本評估板的絕大多數接口和硬件資源,它們的具體分布如下圖所示:

    圖8? System Control and Ecosystem Access Area布局

    在評估板的左右兩側各有一個micro USB接口,左邊的micro USB(USB Full Speed)接口主要是用來與MCU進行通訊,而右邊的micro USB(Debug)接口則是用來進行調試的,其是通過一顆RA4M2芯片來完成的,并且通過搭配周圍的跳線和接口可以實現Debug On-board、Debug In和Debug Out三種調試功能。

    圖9? micro USB(Debug)接口

    而在中間部分則是電源管理電路(Power Regulation),LDO使用的是瑞薩電子推出的一款高性能2A線性穩壓器(ISL80102IRAJZ),其能夠在2.2V至6V的輸入電壓下自由可以調節0.8V至5.5V的輸出電壓(如圖10)。

    圖10? 評估板電源部分原理圖

    為了方便工程師們更加快捷地進行評估,瑞薩公司還在系統控制及生態系統區為EK-RA4E2評估板提供了五個最受歡迎的生態系統擴展接口,分別為mikroBUS、Qwiic、Arduino以及兩個SeeedGrove接口和兩個Digilent Pmod接口,用戶可以通過這些接口自由地選配各種生態下的豐富的外設模塊來完成自己的實驗。

    圖11 GROVE接口、PMOD接口、mikro BUS接口Arduino接口

    除了這些具有特色的功能外,整個評估板上還提供了3個LED燈,2個用戶按鍵、1個系統復位按鍵以及5v和3.3v的電源測試點,便于工程師們測試和使用。

    系統軟件

    整個評估板的配套軟件資源也非常豐富。開發板出廠就內置了一個LED亮燈的小程序,我們只需要用套件中附帶的USB線纜將評估板與PC連接即可,具體如圖12所示

    圖12 通過USB與上位機連接

    此時,電腦端會顯示找到USB Serial Device(COMxx),用超級終端軟件打開COMxx端口,并設置好波特率(115200)及相關參數,可以看到超級終端出現提示(如圖13),當我們選擇1后終端上打印出了板卡的基本信息。

    圖13 超級終端顯示的內容

    此時我們按下板卡上的S1或S2按鍵,則板卡上的LED燈亮度或頻率會相應改變,同時,超級終端上也會給予反饋。

    而對于開發工具,瑞薩公司提供了完善的支持,如集成開發環境e2 studio、程序下載工具以及靈活配置軟件包等軟件工具,這些都可以在網站免費得到。在這里強烈推薦瑞薩公司推出的靈活配置軟件包 (FSP),在該軟件包里包括高性能、低內存占用的業界一流的 HAL驅動程序,還包含集成了多種RTOS的中間件協議棧,能夠簡化通信和安全等復雜模塊的實現;而配套的e2 studio IDE則提供了對圖形化配置工具和智能代碼生成器的支持,這些都會使得編程和調試變得更加輕松快捷。同時,瑞薩公司還為用戶提供了EK-RA4E2評估套件所配套的示例項目包(EK-RA4E2 Example Project Bundle),方便工程師們快速上手。

    圖14 靈活配置軟件包(FSP)

    圖15 EK-RA4E2樣例工程文件

    下載并安裝好上述靈活配置軟件包(FSP)后,就可以開始對套件進行評估了。首先確保評估板是通過右邊的Micro USB(Debug)接口與電腦連接,雙擊運行e2 studio工具,如下圖所示:

    圖16 e2 studio工具啟動界面

    隨后通過在彈出的歡迎界面中點擊“導入已有的項目”,選擇導入EK-RA4E2 Example Project Bundle中的項目即可。

    圖17 選擇“導入已有的項目”界面

    在瑞薩公司提供的Example Project Bundle中有很多示例供工程師們選擇,在這里我們選擇導入quickstart_ek_ra4e2_ep工程,這也是評估板內置的程序。

    圖18 導入的quickstart_ek_ra4e2_ep工程結構

    在配置完相應的參數后,選擇下圖中的“Build”工具對整個項目進行編譯,如果程序沒有錯誤的話等待編譯完就可以得到所需的”.elf”文件(如圖)。

    圖19 “Build”界面

    而在對程序進行調試方面,由于評估板內置了Jlink,調試起來比較簡單。首先,選擇Debug Configurations進行調試配置,按照圖20配置完成后,點擊右下角的“Debug”按鈕即可。

    圖20 Debug界面

    總結

    EK-RA4E2評估套件功能豐富,在評估板上包含了多個主流的開源硬件接口、自帶了J-Link調試下載器,不但將MCU所有IO口都在評估板上擴展了出來,還支持三種Debug方式,這些都能夠極大地降低工程師們對RA4E2系列MCU的評估成本,同時還可以輕松實現各種創意。在官方網站上,瑞薩公司還為EK-RA4E2評估套件提供了完備的開發資料,讓工程師能快速上手。欲了解更多詳情,可以參考以下網址:

    https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ek-ra4e2-evaluation-kit-ra4e2-mcu-group

     

    瑞薩電子

    瑞薩電子

    (RENESAS)于2003年4月1日—由日立制作所半導體部門和三菱電機半導體部門合并成立。RENESAS結合了日立與三菱在半導體領域方面的先進技術和豐富經驗,是無線網絡、汽車、消費與工業市場設計制造嵌入式半導體的全球領先供應商。創立日期2003年4月1日公司法人董事長&CEO伊藤達業務范圍單片機邏輯模擬等的系統LSI、分立半導體元件、SRAM等的存儲器開發、設計、制造、銷售、服務的提供。集團成員44家公司(日本20家,日本以外24家)年度銷售額2006財年(截止至2007年3月):9526億日元(約83億美元)從業人員:26000人(全世界20個國家、43家公司)瑞薩科技是世界十大半導體芯片供應商之一,在很多諸如移動通信、汽車電子和PC/AV 等領域獲得了全球最高市場份額。瑞薩集成電路設計(北京)有限公司蘇州分公司(RDB-SU)是瑞薩科技全資子公司,2004年1月成立以來,現已擁有150多名優秀工程師,承擔著家電和汽車電子領域MCU的一系列設計工作,并在2006年4月開始開發面向中國市場的MCU。

    (RENESAS)于2003年4月1日—由日立制作所半導體部門和三菱電機半導體部門合并成立。RENESAS結合了日立與三菱在半導體領域方面的先進技術和豐富經驗,是無線網絡、汽車、消費與工業市場設計制造嵌入式半導體的全球領先供應商。創立日期2003年4月1日公司法人董事長&CEO伊藤達業務范圍單片機邏輯模擬等的系統LSI、分立半導體元件、SRAM等的存儲器開發、設計、制造、銷售、服務的提供。集團成員44家公司(日本20家,日本以外24家)年度銷售額2006財年(截止至2007年3月):9526億日元(約83億美元)從業人員:26000人(全世界20個國家、43家公司)瑞薩科技是世界十大半導體芯片供應商之一,在很多諸如移動通信、汽車電子和PC/AV 等領域獲得了全球最高市場份額。瑞薩集成電路設計(北京)有限公司蘇州分公司(RDB-SU)是瑞薩科技全資子公司,2004年1月成立以來,現已擁有150多名優秀工程師,承擔著家電和汽車電子領域MCU的一系列設計工作,并在2006年4月開始開發面向中國市場的MCU。收起

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    瑞薩電子提供創新嵌入式設計和完整半導體解決方案。作為專業微控制器供應商、模擬功率器件和SoC產品領導者,瑞薩電子為汽車、工業、家居、辦公自動化、信息通信等應用提供綜合解決方案。詳見瑞薩官網。我們將與您分享近期產品技術資訊和新聞動態。

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