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基于RL78/G1H 16位MCU的RAA604S00 SoC的亚千兆赫波段无线通信解决方案

来源：瑞萨电子

2018-03-19

类别：工业控制

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拍明

原标题：瑞萨电子宣布推出世界首款用于符合Wi-SUN家庭网络标准（支持智能电表和HEMS设备）的CTBU的亚千兆赫波段无线解决方案

全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社(TSE：6723)今日宣布发布两款新型亚千兆赫波段无线通信解决方案，用于支持Wi-SUN的设备，它们是全球首个包含自动双地址过滤功能的解决方案，将缩短开发家庭能源管理系统(HEMS)、智能电表和其它设备所需的时间。

这些解决方案的核心是RAA604S00无线通信片上系统(SoC)，采用单芯片设计，既支持与HEMS设备中必不可少的智能电表进行通信，又能与其它家庭设备通信。第一种Wi-SUN无线解决方案使用配备高效RX63N 32位微控制器(MCU)的RAA604S00无线通信SoC。第二种Wi-SUN无线解决方案使用配备低功耗RL78/G1H 16位MCU的RAA604S00 SoC。

【RL78/G1H】

Industry’s Lowest Power SubGHz wireless communication MCU

The RL78/G1H microcontroller supports IEEE802.15.4e/g and has industry’s lowest power consumption - min. 5.8 mA (3.3 V) at Stand-by mode in RF receipt. The balun circuit and filter circuit make the antenna circuit design easy. And it can be reduced external parts for cost reduction. It can be reduced CPU load and can be made easy development by built-in hardware functions for IEEE802.15.4e/g compliant especially Wi-SUN.

We also offer transceiver RAA604S00 conforming to IEEE802.15.4e/g that can be used in combination with microcontroller. (The document is here.)

Key Features:

ITEM		RL78/G1H
Part Name		R5F11FLJ	R5F11FLK	R5F11FLL
Memory	Program Flash	256 KB	384 KB	512 KB
	Data Flash	8 KB
	SRAM	24 KB	32 KB	48 KB
CPU		RL78 CPU Core
System Clock		32 MHz (max.)
Clock Circuit	High-speed system clock	External main system clock input (EXCLK) 1 - 20 MHz: VDD = 2.7 - 3.6 V, 1 - 16 MHz: VDD = 2.4 - 3.6 V, 1 - 8 MHz: VDD = 1.8 - 3.6 V
Clock Circuit	High Speed On-chip oscillator	1 MHz - 32 MHz (High speed main mode : 2.7 V - 3.6 V) 1 MHz - 16 MHz (High speed main mode : 2.4 V - 3.6 V) 1 MHz - 8 MHz (Low speed main mode : 1.8 V to 3.6 V)
Subsystem clock		XT1 (Crystal) oscillation, External main system clock input (EXCLKS) 32.768 kHz (TYP.)
RF Reference clock		48 MHz (TYP.)
RF slow clock		External clock input for RF block (EXSLK_RF) 32.768 kHz (TYP.)
Low Speed On-chip Oscillator		15 kHz (TYP.)
I/O port		Total 41 (CMOS I/O : 26, CMOS input : 5, CMOS output : 1, N-ch O/D I/O : 4, GPIO (RF block) : 5)
SubGHz RF Transceivers	Operating Frequency Band	863MHz - 928MHz
	Modulation scheme / Data rate (kbps)	2FSK/GFSK ： 10/20/40/50/100/150/200/300 4FSK/GFSK ： 200/400
	Quiescent current (RF portion)	Vcc=3.3V, typ. RX:6.3mA, RX wait:5.8mA / TX：20mA(+10dBm)
	Receiving sensitivity	-114dBm （GFSK 10Kbps, BER ＜ 0.1％） -105dBm （GFSK 100Kbps, BER ＜ 0.1％）
	Wireless circuit design support	Receiver balun and matching circuit Transmitter balun and secondary/tertiary harmonic filter PLL filter VCO frequency auto-adjust function
	Support IEEE802.15.4e/g	Dual Sub-GHz Communication filtering, Transmission frame auto-generation function, *Preamble length: 4 – 1000 Bytes can be set, Auto ACK Reply / Reception function support
Timer	16-bit timer	9 channels, PWM output x 1
	Watchdog timer	1 channel
	Real-time clock (RTC)	1 channel
	12-bit interval timer	1 channel
Clock output/buzzer output		2
Clock output/buzzer output		- 2.44 kHz, 4.88 kHz, 9.76 kHz, 1.25 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz (Main system clock: fMAIN = 20 MHz operation) - 256 Hz, - 256 Hz, 512 Hz, 1.024 kHz, 2.048 kHz, 4.096 kHz, 8.192 kHz, 16.384 kHz, 32.768 kHz (Subsystem clock: fSUB = 32.768 kHz operation)
10-bit resolution A/D converter		6 channels
Serial interface	CSI/UART	2 channel
	CSI	1 channel (dedicated for internal communications)
	I²C Bus	2 channel
Interrupt		External : 7
DTC		21 Factor
Voltage detector		Rising edge : 1.88 V - 3.13 V (10 stages) Falling edge : 1.84 V - 3.06 V (10 stages)
On-chip debug function		Provided
Power supply voltage range		1.8 - 3.6 V
Operating ambient temperature		TA = -40 ℃ to 85 ℃
Pin-Count		64-pins HVQFN 9 x 9 mm (0.5 mm pitch)

Pin Count / Memory Size Lineup:

Program Flash
SRAM

512KB 48KB	●
384KB 32KB	●
256KB 24KB	●
Pins Package	64 HVQFN

Block Diagram:

图片.png

此外还提供开发环境，包括由Tessera Technology Inc.提供的评估板和瑞萨的通信控制软件。这是世界首款将装有RX63N MCU的评估板与通信控制软件相结合，用于Wi-SUN联盟定义的家庭局域网(HAN)认证测试平台单元(CTBU)的解决方案。这些解决方案能够让系统制造商确保与所有第三方设备互连，从而快速、可靠地开发符合Wi-SUN标准的HEMS产品。

符合Wi-SUN标准的新型RAA604S00无线通信SoC以及集成了RAA604S00、符合Wi-SUN标准的RL78/G1H MCU这两款产品，均支持在使用不同频率波段的地区(如欧洲、北美和东盟国家)通过更改无线通信模块的设置进行亚千兆赫波段无线通信。

亚千兆赫波段无线解决方案的主要特征:

(1) 瑞萨的无线解决方案是全球首款用于符合Wi-SUN标准的HAN认证标准设备的解决方案

该解决方案装有符合Wi-SUN标准的RAA604S00无线通信SoC和RX63N MCU的评估板与通信控制软件相结合，现已经被作为测试符合Wi-SUN标准的HAN认证互连性的标准设备。该解决方案能够确保与所有第三方设备的互连性，从而简化用户产品认证过程，并有助于缩短开发时间。

(2) 全球首款具有双地址过滤功能的解决方案，有助于缩短开发时间并提供更稳定的通信

符合Wi-SUN标准的RAA604S00无线通信SoC集成在单个芯片上，可自动过滤两个通信地址，利用软件过滤不必要的处理，从而缩短开发时间。即使在未来亚千兆赫波段无线通信设备数量增加，致使通信环境拥挤的情况下，也能毫无拖延地完成过滤，防止系统失稳。该芯片的功耗较低，Wi-SUN通信期间的接收电流为6.1毫安，接收待机电流为5.8毫安(通常 Vcc = 3.3 V)。该特性有助于延长电池的使用寿命，并能够在电池供电设备中使用更小的电池。

首款符合Wi-SUN标准的亚千兆赫波段无线解决方案.png

　　(3) 提供两种解决方案：一种是配备RX63N 32位MCU的Wi-SUN通信SoC，另一种是配备片上Wi-SUN的RL78/G1H

　　瑞萨提供两种新型解决方案：第一种高性能解决方案使用符合Wi-SUN标准、配备RX63N 32位MCU的RAA604S00无线通信LSI，另一种解决方案是具有Wi-SUN通信功能的RL78/G1H低功耗16位MCU。将RAA604S00与RX63N MCU相结合的这款解决方案，已获得性能认证，可用于HAN(家庭网络)以及在HEMS控制器和符合Wi-SUN for Echonet Lite Profile(Wi-SUN联盟制定的国际无线通信标准，(注 3))的智能电表之间进行国际无线通信。由于该解决方案采用了PHY、MAC和网络(6LoWPAN, IPv6)层以及安全验证(PANA)，可快速形成支持ECHONET Lite的系统。此外，采用RL78/G1H的解决方案将于2016年1月进行认证。在开发环境方面，Tessera Technology Inc.提供装有RX63N 32位MCU的评估板，外接RAA604S00无线通信SoC，以及装有RL78/G1H 16位MCU的评估板。瑞萨还提供用于这些评估板的通信软件，可帮助缩短认证和开发所需的时间。

除提供上述新型亚千兆赫波段无线通信解决方案外，瑞萨电子正努力扩大其近距无线通信解决方案的产品阵容，使其支持Bluetooth® Low Energy (BLE)等技术。瑞萨电子还积极投身于电表和HEMS设备的电力线通信(PLC)领域。

价格和供货

目前提供符合Wi-SUN标准的RAA604S00无线通信SoC和符合Wi-SUN标准的RL78/G1H低功耗16位MCU的样品。符合Wi-SUN标准的RAA604S00无线通信SoC的单价为2.50美元，符合Wi-SUN标准的RL78/G1H低功耗16位MCU单价为6.00美元。SoC计划于2016年1月开始量产，而符合Wi-SUN标准的RL78/G1H低功耗16位MCU计划于2016年4月开始量产。

目前还供应RX63N MCU，且Tessera Technology Inc.已推出了基于其作为开发环境的评估板。

微控制单元(Microcontroller Unit;MCU) ，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。

单片机出现的历史并不长，但发展十分迅猛。它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，自1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来，它的发展到目前为止大致可分为5个阶段。下面以Intel公司的单片机发展为代表加以介绍。

1971-1976

单片机发展的初级阶段。 1971年11月Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器Intel 4004, 并配有RAM、 ROM和移位寄存器, 构成了第一台MCS—4微处理器, 而后又推出了8位微处理器Intel 8008, 以及其它各公司相继推出的8位微处理器。

1976-1980

低性能单片机阶段。以1976年Intel公司推出的MCS—48系列为代表, 采用将8位CPU、 8位并行I/O接口、8位定时/计数器、RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片结构, 虽然其寻址范围有限(不大于4 KB), 也没有串行I/O, RAM、 ROM容量小, 中断系统也较简单, 但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等的需要。

1980-1983

高性能单片机阶段。这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口, 有多级中断处理系统, 多个16位定时器/计数器。片内RAM、 ROM的容量加大，且寻址范围可达64 KB，个别片内还带有A/D转换接口。

1983-80年代末

16位单片机阶段。 1983年Intel公司又推出了高性能的16位单片机MCS-96系列, 由于其采用了最新的制造工艺, 使芯片集成度高达12万只晶体管/片。

1990年代

单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展。

按照单片机的特点，单片机的应用分为单机应用与多机应用。在一个应用系统中，只使用一片单片机称为单机应用。单片机的单机应用的范围包括：

(1) 测控系统。用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等, 达到测量与控制的目的。

(2) 智能仪表。用单片机改造原有的测量、控制仪表, 促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化方向发展。

(3) 机电一体化产品。单片机与传统的机械产品相结合, 使传统机械产品结构简化, 控制智能化。

(4) 智能接口。在计算机控制系统, 特别是在较大型的工业测、控系统中, 用单片机进行接口的控制与管理, 加之单片机与主机的并行工作, 大大提高了系统的运行速度。

(5) 智能民用产品。如在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备等许多产品中, 单片机控制器的引入, 不仅使产品的功能大大增强, 性能得到提高, 而且获得了良好的使用效果。

单片机的多机应用系统可分为功能集散系统、并行多机处理及局部网络系统。

(1) 功能集散系统。多功能集散系统是为了满足工程系统多种外围功能的要求而设置的多机系统。

(2) 并行多机控制系统。并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题, 以便构成大型实时工程应用系统。

(3) 局部网络系统。

单片机按应用范围又可分成通用型和专用型。专用型是针对某种特定产品而设计的，例如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等等。在通用型的单片机中，又可按字长分为4位、8位、16/32位，虽然计算机的微处理器现在几乎是32/64位的天下，8位、16位的微处理器已趋于萎缩，但单片机情况却不同，8位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能能满足大部分的需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用16/32位，而在一般工业领域，8位通用型单片机，仍然是目前应用最广的单片机。

到目前为止，中国的单片机应用和嵌入式系统开发走过了二十余年的历程，随着嵌入式系统逐渐深入社会生活各个方面，单片机课程的教学也有从传统的8位处理器平台向32位高级RISC处理器平台转变的趋势，但8位机依然难以被取代。国民经济建设、军事及家用电器等各个领域，尤其是手机、汽车自动导航设备、PDA、智能玩具、智能家电、医疗设备等行业都是国内急需单片机人才的行业。行业高端目前有超过10余万名从事单片机开发应用的工程师，但面对嵌入式系统工业化的潮流和我国大力推动建设“嵌入式软件工厂”的机遇，我国的嵌入式产品要溶入国际市场，形成产业，则必将急需大批单片机应用型人才，这为高职类学生从事这类高技术行业提供了巨大机会。

责任编辑：Davia

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标签：无线通信瑞萨电子 16位MCU