Einführung in die Entwicklung mit der 32-Bit-RA-Mikrocontroller-Familie von Renesas

Renesas kann auf eine lange Erfolgsgeschichte bei Halbleiterprodukten verweisen. Das Unternehmen startete 2003 als Joint Venture von Hitachi und Mitsubishi, dass dann 2010 mit NEC Electronics fusionierte. Es verfügt über eine lange Tradition bei Mikrocontrollern, und die RA-Baureihe zählt zu den jüngsten Vertretern seiner MCU-Familien.

Mikrocontroller-Familie Renesas Advanced (RA)

Die MCU-Baureihe Renesas Advanced (RA) basiert auf 32-Bit Arm®-Cortex®-M-Kernen. Die Entwicklung aller MCU-Baureihen beruht auf einer gemeinsamen DNA, weshalb die Produkte funktions- und pinkompatibel sind. Das erleichtert die Skalierbarkeit und die Wiederverwendbarkeit von Code zwischen den verschiedenen MCUs.

(Bildquelle: Renesas)

Die drei Familien RA2, RA4 und RA6 bieten einen breiten Mix an Leistung, Peripheriekomponenten sowie Strom- und Speicherkennziffern. Typische Anwendungsgebiete reichen von Benutzerschnittstellen bis hin zu IoT-Endpunkten.

RA6-MCUs von Renesas bei DigiKey

RA4-MCUs von Renesas bei DigiKey

A2-MCUs von Renesas bei DigiKey

Entwicklungstools und Support

Zu den IDE-Optionen (Integrated Development Environment) für die RA-Familie zählen Keil MDK und das von Renesas entwickelte e² studio. Die Compiler-Optionen sind GNU und Arm Compiler Version 6. Zu den Emulator-Optionen zählen SEGGER J-Link und Renesas E2/E2 Lite. Flash-Speicherprogrammierer umfassen Renesas PG-FP6 und mehrere Lösungen von Drittanbietern.

(Bildquelle: Renesas)

Zu den für die RA-Familie von Renesas angebotenen Entwicklungsboards zählen: EK-RA2A1 für die RA2A1-Gruppe, EK-RA4M1 für die RA4M1-Gruppe, EK-RA6M1 für die RA6M1-Gruppe, EK-RA6M2 für die RA6M2-Gruppe sowie EK-RA6M3 und EK-RA6M3G (EK-RA6M3 plus Grafik-Erweiterungsplatine) für die RA6M3-Gruppe.

Flexible Software Package (FSP)

Das Flexible Software Package (FSP) von Renesas für die RA-Familie bietet eine schnelle und vielseitige Möglichkeit zur Entwicklung sicherer vernetzter IoT-Geräte unter Einsatz der RA-Familie von Arm-Mikrocontrollern des Anbieters Renesas.

(Bildquelle: Renesas)

Das FSP bietet produktionsfertige Peripherietreiber, Konnektivitätsprotokoll-Stacks, Amazon FreeRTOS- und Middleware-Stacks zur Nutzung des FSP-Ökosystems.

Integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) e² studio

Bei e² studio handelt es sich um eine frei zugängliche Eclipse-basierte integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) für Renesas-MCUs, die sämtliche Entwicklungsphasen abdeckt, vom Download von Beispielcode bis hin zum Debugging.

(Bildquelle: Renesas)

e² studio umfasst die als Open Source von Eclipse erhältliche integrierte Umgebungsplattform, ein CDT-Plugin und verschiedene Plugins von Renesas und seinen Partneranbietern. Dank dieser Struktur ist es recht einfach, Compiler und Plugins hinzuzufügen oder zu aktualisieren, was e² studio zu einer äußerst multifunktionalen und erweiterbaren IDE macht. Über eine graphische Benutzeroberfläche (GUI, Graphical User Interface) kann die RA-Familie einsatzbereiten Code für Renesas-Mikrocontroller generieren. Außerdem möglich ist die Einstellung von Treibern und Middleware aus dem Flexible Software Package (FSP), die Pin-Belegung und die Konfiguration von Taktgebern/Interrupts. Weitere Informationen sowie der Download-Link für e² studio sind auf der Renesas-Website zu finden.

Evaluierungskit EK-RA6M1

Das EK-RA6M1 ist ein gutes Beispiel für die von Renesas angebotenen RA-Evaluierungskits. Dieses Kit ist für den Einsteigerbereich der RA6-Hochleistungsfamilie vorgesehen. Es basiert auf dem R7FA6M1AD3CFP, der über einen 120 MHz Arm® Cortex®-M4-Kern mit Gleitkommaeinheit (FPU), 256 KB SRAM-, 512 KB Code-Flash- und 8 KB Daten-Flash-Speicher verfügt.

(Bildquelle: Renesas)

Zu den Funktionsmerkmalen des Evaluierungsboards zählen: Debug on-Board (SEGGER J-Link^®), Debug in (SWD und JTAG), zwei Digilent Pmod^TM-Schnittstellen (SPI und UART), Benutzer-LED, mechanische Benutzertaste, kapazitive Touch-Benutzertaste sowie Jumper zur MCU-Boot-Konfiguration. Der native Pin-Zugriff erfolgt über 4 x 40-Pin-Stiftleisten. Da die Renesas RA-Evaluierungsboards zum Debugging SEGGER J-link nutzen, unterstützen sie das äußerst praktische Tool RTT Viewer. Mit der RTT-Technologie (Real Time Transfer) ist es möglich, Informationen vom Ziel-Mikrocontroller auszugeben und mit sehr hoher Geschwindigkeit Eingangsdaten an die Anwendung zu senden, ohne das Echtzeitverhalten des Ziels zu beeinträchtigen.

IDE-Projekt mit Evaluierungskit EK-RA6M1 und e² studio

Umfang des Projekts war die praktische Evaluierung der e² studio-Entwicklungsumgebung und des Evaluierungskits EK-RA6M1 von Renesas. Das Projekt begann mit der Installation von e² studio und SEGGER RTT Viewer auf einem Windows-10-Laptop. In der nächsten Phase wurde das Blinky-Schnellstartprojekt implementiert, das auf dem Evaluierungsboard bereitgestellt wird. Beim zweiten Teil des Projekts wurde die I²C-Schnittstelle genutzt, um eine externe PMODACL-Sensorplatine zu konfigurieren, mit der Platine zu kommunizieren und Sensordaten an RTT Viewer zu senden.

(Bildquelle: Scheme-it)

Umfassende Projektdetails sind im eeWiki-Projekt „Working with the Renesas EK-RA6M1 Eval Kit and e² studio IDE“ zu finden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Arbeit mit dem Evaluierungskit und e² studio eine gute Erfahrung war. Die Tools ließen sich problemlos installieren und stellten ohne Probleme die Verbindung zum Evaluierungsboard EK-RA6M1 in der Entwicklungsumgebung her. Der Eclipse-basierte Code-Editor und der Projekt-Explorer sind intuitiv und lassen sich ohne weitere Vorkennnisse nutzen.

Fazit

Die RA-Familie der MCUs von Renesas bildet in Verbindung mit e² studio eine vollständige Plattformlösung zur Entwicklung von Produkten für reale Anwendungen. Mit der RA-Familie steht eine breite Palette an kostengünstigen MCU-Optionen für die unterschiedlichsten Anwendungsanforderungen zur Verfügung. Die leistungsstarke und flexible Tool-Suite von e² studio ermöglicht zusammen mit den RA-Evaluierungskits von Renesas eine vollständige und benutzerfreundliche Entwicklungsumgebung.