支持EtherCAT协议的工业用微处理器新选择——瑞萨RZ/T2L评估套件评测（硬件篇）

瑞萨MCU小百科 2024-02-23 12:01

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本文转载自与非网eefocus

工业系统的快速发展为我们社会的进步提供了充足的动力，但是工业系统中广泛使用的伺服驱动器、变频器，工业机器人等都需要高速、精确的实时控制。为了满足这些需求，瑞萨公司推出了一款支持EtherCAT通信协议的全新工业用微处理器（MPU）——RZ/T2L，其继承了瑞萨高端产品RZ/T2M的硬件架构，为快速增长的工业应用市场带来了新的解决方案。这些优异的特性使得它成为了工厂自动化、医疗设备及楼宇自动化应用领域的理想选择。

下面就来为大家介绍一下这款优秀的RZ/T2L MPU及对应的评估套件。

开箱

RZ/T2L评估套件采用瑞萨公司经典的蓝白色调纸质包装盒，其官方名称为RTK9RZT2L0S00000BJ——Renesas Starter Kit+ for RZ/T2L。包装盒的正面是瑞萨公司的LOGO，而在其他部分并没有过多的冗余文字，整个包装尽显大气。打开包装盒，盒内包含了RSK+RZ/T2L评估板，一根Mini USB线，一根Micro USB线，一根双头Type C USB线、英文和日文的快速入门指南以及声明文件。

图1 RSK+RZ/T2L 评估套件

硬件资源

整个RZ/T2L评估板约为150mm×150mm大小，板上的资源非常丰富，总体来看可以分为核心功能区、Debug接口区、外围设备区以及电源管理区等几个主要部分。在评估板的正面主要包括了MPU核心、各种存储器、Ethernet接口、USB Host接口、RS485接口、CAN接口、用户按键、LED灯等大多数器件以及各种流行的开源硬件接口；而在评估板的背面则元器件数量相对较少，主要是网络控制芯片、mini USB接口和总线复用器芯片。

图2 RZ/T2L评估板的正面资源分布

图3 RZ/T2L评估板的背面资源分布

电源部分

电源部分是整个评估板的核心，为了保证系统能够正常工作，RZ/T2L评估板提供了两种电源输入方式供用户选择，分别是2.0mm的5V直流插头及USB Type-C接口（如下图红色框所示），值得注意的是，若采用5V直流插头供电方式，电源适配器需要大于15W，这样才能保证评估板正常运行。在正常接入电源后，打开电源开关（如下图橙色框所示）系统开始正常运行。

图4 RZ/T2L评估板的电源部分

MPU核心部分

整个评估套件最核心的就是MPU区域了，该部分包含了核心MPU以及各种存储器。对于存储器RZ/T2L评估板搭载了OctaFlash、HyperRAM、Quad SPI flash memory以及EEPROM等多种类别。具体连接方式以及地址空间可参考下图：

图5 评估板上存储器的连接方式及地址空间

对于MPU，本评估板上搭载的详细型号为R9A07G074M04GBG，其采用196脚的BGA封装。该MPU属于瑞萨RZ家族系列，目前该系列中包含了RZ/A系列、RZ/T系列、RZ/G系列、RZ/N系列、RZ/V系列等，它们之间主要的区别在于面向的应用对象不同，如：RZ/G系列主要面向3D图像及视频显示领域；而RZ/T系列则主要面向高速和高精准的实时控制领域，根据资源与支持接口的不同RZ/T系列又可以分为RZ/T2M、RZ/T2L、RZ/T1三款产品。

图6 RZ/T系列产品

我们评估板上的R9A07G074M04GBG芯片属于RZ/T2L系列，其采用Arm^® Cortex^®-R52内核，工作频率高达800MHz，具有大型紧密耦合内存（576KB）可实现确定性实时响应，集成Beckhoff的EtherCAT IP避免了互操作性问题，同时芯片具有安全功能可降低用户程序被伪造和篡改的风险，并且使用与其他RZ系列MPU和RA系列MCU相同的灵活软件包（FSP）和软件开发环境轻松扩展开发，允许专业人员复用软件。另外，与紧凑型设计的RZ/T2M相比，RZ/T2L尺寸缩小高达50%，使得其在生产中能够对交流伺服、工业电机、变频、工业机器人等设备进行实时控制。

图7 评估板上MPU芯片

图8 RZ/T系列产品功能框图

实际上，RZ/T2L产品线又可以分为下图所示的4款MPU，用户可以根据项目对资源的需求来选择合适型号的芯片。

图9 RZ/T2L系列的四款芯片对比

调试电路部分

调试是应用程序开发中非常重要的环节，由于RZ/T2L评估板的MPU采用的是ARM内核，因此，采用J-Link就可以进行调试。为了方便用户，评估板提供了两种调试方式：工程师们既可以用板载的J-Link OB进行调试，也可以通过评估板上提供的接口使用外接J-Link或I-jet进行调试。如果使用的是板载J-Link OB那么需要断开评估板上的J9跳线（图中橙色框）后通过Micro USB线（图中红色框）与电脑连接即可，此时评估板上的LED6灯将会点亮；如果采用的是外接J-Link或I-jet进行调试，则需要将J9跳线连接，同时将J-Link或I-jet通过J20（图中蓝色框）与评估板进行连接。

图10 板载调试电路部分

外围接口部分

为了便于工程师们对RZ/T2L进行评估，板卡上包含了丰富的外设资源，除了常规的LED灯，用户按键，复位按键及CAN、USB等接口以外，还支持多种主流的开源硬件接口，如QWIIC接口、2个Grove接口、2个PMOD接口、mikro BUS接口等。另外，为了方便工程师们外接扩展应用子板，RZ/T2L评估板还将MPU的大部分引脚引出。由于EtherCAT作为一种快速发展的通信协议，越来越多地被广泛的市场采用，在工厂自动化、医疗设备和楼宇自动化等场合都有优异的表现，因此，除了开源硬件接口以外，RZ/T2L评估板还包含有支持EtherCAT通讯协议的网络接口，通过该接口RZ/T2L MPU 可轻松实现快速、准确的数据的实时处理。