瑞薩電子RA家族推出RA8系列高算力通用MCU，是業(yè)界首款基于ArmCortex-M85（CM85）內(nèi)核的32位MCU，主頻高達480Mhz，超過3000 CoreMark跑分。集成了高性能CM85內(nèi)核、2MB flash/1M SRAM大容量存儲器、豐富的外設接口，包括帶并行RGB和MIPI-DSI接口的高分辨率TFT-LCD控制器、2D繪圖引擎、16位攝像頭接口和多個外部內(nèi)存接口，豐富的timer及出色的模擬性能，配備的封裝引腳從100引腳到224引腳不等，能夠適應各種高性能應用場景的需求。目前3個產(chǎn)品組已量產(chǎn)上市，包括RA8M1主流產(chǎn)品組，RA8D1圖形顯示產(chǎn)品組和RA8T1電機控制產(chǎn)品組。

RA8的關鍵價值

瑞薩電子處于MCU行業(yè)領先地位，隨著RA8系列MCU推出，成為業(yè)內(nèi)第一家基于CM85內(nèi)核的MCU供應商。CM85內(nèi)核基于Arm v8.1m架構，比Cortex-M7內(nèi)核更高性能、更好能效，為RA系列帶來了高性能產(chǎn)品。

RA8繼續(xù)保持RA系列的開發(fā)環(huán)境，包括軟件、工具、套件及廣泛的參考方案設計。RA8提供FSP軟件和一整套工具、EK和解決方案等，方便客戶開發(fā)，減少開發(fā)時間。

RA8將CM85內(nèi)核與嵌入式閃存和SRAM以及豐富的外設集成在一起，為我們的客戶降低成本和設計復雜性。

安全性是RA系列的關鍵價值主張之一，每一款新產(chǎn)品，我們都會增強我們的安全產(chǎn)品。在RA8上，我們支持具有領先安全算法的最新瑞薩安全IP、第一階段引導加載程序的不可變存儲、具有動態(tài)解密功能的OSPI、DPA/SPA側(cè)信道攻擊保護、安全調(diào)試和完整的安全解決方案。此外，Arm v8.1m架構將TrustZone帶到了這個高性能內(nèi)核，這是CM7內(nèi)核所不具備的。

RA8系列工作電壓低至1.68V，以及多種低功耗模式，供客戶選擇，減低功耗。

RA8的關鍵資源和目標應用

RA8作為通用MCU，適用于工業(yè)自動化新能源、智能家居及智慧建筑、消費及物聯(lián)網(wǎng)，辦公自動化和醫(yī)療及健康等多個細分市場的各種高性能應用，包括AI/ML方面的要求。

被設計到的產(chǎn)品是多種多樣的。有智能電表、指紋掃描儀、恒溫器、工業(yè)應用、條形碼掃描儀等。

RA8 MCU在設計時充分考慮了這些應用的不同需求。RA8擁有4個關鍵優(yōu)勢：內(nèi)核的高算力，Helium能力，大內(nèi)存容量，加上多種外接選項、豐富HMI功能，外部總線支持等，確保RA8能夠滿足這些不同市場的需求。

Arm Cortex-M85核

M85是Arm Cortex-M系列中最新的處理器。新的Arm CM-85內(nèi)核采用Arm v8.1m框架，是業(yè)界性能最高的Cortex-M內(nèi)核，并引入了Helium，可顯著加速數(shù)字信號處理（DSP）和機器學習（ML）功能，與Cortex-M7內(nèi)核相比，ML任務速度提高了4倍。

Helium是指令集的單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）擴展，可以通過處理每條指令的多個數(shù)據(jù)元素來提升性能。這類似于Arm A系列處理器內(nèi)核上的Neon，但針對資源受限和低功耗微控制器進行了更優(yōu)化。

Helium將智能處理引入邊緣，實現(xiàn)本地處理（減少云流量并降低成本）并降低整體系統(tǒng)功耗，使小型、低功耗嵌入式系統(tǒng)能夠滿足音頻處理、無人機導航和控制、傳感器集線器和圖像處理等各種應用中的計算需求。

Arm v8.1m架構還增強了安全性，TrustZone可將系統(tǒng)高效劃分為安全區(qū)域和非安全區(qū)域，并具有指針身份驗證和分支目標識別（PACBTI）功能，可緩解面向返回/跳轉(zhuǎn)的編程攻擊。

Helium在RA8的應用

這里介紹2個RA8的AI應用。

人形檢測AI演示

集成Helium硬件加速單元，與Cortex-M7內(nèi)核相比，性能提升3.6倍。

電機不平衡負載檢測AI演示

以RA8為核心，利用瑞薩的AI開發(fā)工具實現(xiàn)電機控制+電機故障檢測。

內(nèi)置Helium硬件加速單元，結合CMSIS-NN和Tensorflow Lite for Microcontrollers實現(xiàn)基于AI的不平衡負載檢測。實現(xiàn)無需外部傳感器和額外電路，不增加硬件成本。

RA8的低功耗架構

RA8在開發(fā)時非常重視產(chǎn)品的功耗特性，不斷提升功耗特性，降低功耗。RA8系列集成了新的低功耗特性和多種低功耗模式，以提高電源效率，同時提供行業(yè)領先的性能。低功耗模式、內(nèi)置DC-DC、獨立電源域、較低電壓范圍、快速喚醒時間以及不同功耗模式相結合，可降低整體系統(tǒng)功耗，并使客戶能夠滿足對功耗的要求。新的Arm Cortex-M85內(nèi)核也降低了DSP/ML任務的功耗。

RA8的產(chǎn)品組合

RA8系列已有3個產(chǎn)品組量產(chǎn)上市。

RA8M1產(chǎn)品群

主流系列，提供480Mhz的高算力，多個豐富外設包括以太網(wǎng)、CANFD、高速USB、16/32bit外部總線、多個封裝、高度安全性，以及低功耗，滿足各類應用。

RA8D1產(chǎn)品群

圖形顯示系列，提供16bit攝像頭輸入，MIPI/RGB輸出，2D加速，同時提供外部總線擴展SDRAM，提升輸出的質(zhì)量，滿足對高要求圖形和視覺方面的應用。

RA8T1產(chǎn)品群

電機控制，提供25ch 12bit ADC，帶采樣保持功能，豐富timer支持互補PWM輸出，以及外部總線可以接FPGA，滿足先進的電機控制需求。

RA8解決方案與應用

下面為大家介紹幾項RA8產(chǎn)品應用方案。

RA8D1 HMI解決方案

瑞薩電子擁有功能齊全的圖形/HMI解決方案，包括硬件和軟件組件，以及豐富的生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴網(wǎng)絡。RA8D1 MCU具有專門HMI功能，可實現(xiàn)豐富的圖形應用以及視覺AI。其中包括具有并行RGB和MIPI-DSI接口的圖形LCD控制器，非常適合高分辨率圖形應用。RA8D1 MCU還包括一個2D繪圖引擎，可減輕CPU的負載和一個16位攝像頭接口。外部存儲器的多個存儲器接口，包括32位SDRAM接口和八通道SPI，可用于幀緩沖器和圖形資產(chǎn)的存儲。

RA8D1評估套件為客戶提供了一個開發(fā)平臺，并具有LCD顯示屏和攝像頭模塊。

靈活的軟件包集成了功能齊全的emWin，GUIX，QT GUI及LVGL圖形工具，支持圖像處理、2D加速、旋轉(zhuǎn)/縮放、alpha混合等。它還包括一個Helium加速JPEG解碼器，以及所有圖形外設的HAL驅(qū)動程序。

瑞薩電子擁有豐富的圖形合作伙伴網(wǎng)絡，他們正致力于將其解決方案移植到RA8D1上。

RA8M1應用示例：指紋掃描儀

指紋掃描儀是RA8M1其中一個有代表性的用例。該示例充分利用了RA8M1 MCU的以下資源：

· 高性能、大內(nèi)存、高級安全性以及CEU和USB等外圍設備。

·根據(jù)傳感器的類型，可通過CEU相機接口或SPI接口進行圖像采集。

·圖像數(shù)據(jù)使用Cortex-M85內(nèi)核進行處理。

·從中提取的識別詳細信息使用片上的高級加密引擎進行加密，并發(fā)送到服務器進行身份驗證。

· Helium可用于加速AI神經(jīng)網(wǎng)絡。

RA8D1應用示例：人形檢測視覺AI

這是人員檢測視覺AI應用。該示例充分利用了RA8D1 MCU的以下資源：

· CM85內(nèi)核實現(xiàn)了RA8D1的高性能，有助于圖像格式轉(zhuǎn)換和神經(jīng)網(wǎng)絡的處理

· Helium用于加速運行在核心上的人員檢測神經(jīng)網(wǎng)絡

· 用于視頻/圖像采集的相機接口

· 用于將圖像渲染到顯示器的2D引擎

· 大內(nèi)存，包括內(nèi)部和外部。更寬的SDRAM接口為用于存儲幀緩沖器的外部SDRAM提供高吞吐量接口。

通過此應用程序，我們能夠演示RA8D1在處理計算密集型神經(jīng)網(wǎng)絡方面的性能，以及使用Helium提高推理速度。

RA8T1應用示例：三相逆變器控制示例

這是一個三相逆變器控制示例，該示例充分利用了RA8T1 MCU的以下資源：

· Cortex-M85高性能內(nèi)核負責處理系統(tǒng)控制和各項參數(shù)的計算

· GPT定時器輸出用于逆變器控制的PWM信號

· 具有3ch采樣和保持功能的AD轉(zhuǎn)換器可監(jiān)測電機相電流，另一個AD轉(zhuǎn)換器單元可用于監(jiān)測溫度等

· 比較器檢測異常電流，并通過POE關閉PWM輸出以確保安全

· RA8T1的豐富連接功能確保可與其他器件通信

總結

隨著新的RA8系列的推出，將RA系列擴展到高性能領域，適用于希望獲得高算力的MCU的客戶。RA8專為滿足高算力市場的需求而開發(fā)，具有強大的Cortex-M85內(nèi)核、大內(nèi)存和經(jīng)過優(yōu)化的功能，可滿足這些高算力應用的需求。

目前RA8系列已有RA8M1/D1/T1 3個產(chǎn)品群上市。



審核編輯：劉清