瑞萨三大类MCU：16位RL78内核的MCU产品系列、32位RX MCU系列以及Synergy平台

瑞萨电子中国通用解决方案中心统括经理吴频吉介绍，瑞萨在MCU方面主要有三大类产品，分别是：16位RL78内核的MCU产品系列、32位RX MCU系列以及Synergy平台。

吴频吉介绍道，RL78最大的特色是低功耗；其次是扩展性好，有1KB到512KB各种各样的配置可供选择。虽然是16位的内核，但效能却很好，最高可达1.39DMIPS/MHz。

RL78有两个产品线，一是通用产品线，二是LCD产品线。在通用领域的G12、G13、G14产品系列；针对特殊应用的MCU产品，如电机控制的G1G、G1F系列；针对无线系统的G1D、G1H系列。

LCD产品线是日系厂商很有特色的产品，这跟日系厂商在家电方面的优势有关。十年前的家电基本都会用LCD，现在也还有一些遥控器在使用LCD。有LCD就需要LCD控制器，而使用此类专用的LCD MCU价格会低很多。

图2：瑞萨RL78 MCU产品线

因此，对于低功耗应用，吴频吉推荐选择RL78系列MCU。因为它的电池工作电压可以低至1.6V，运行功耗为46μA/MHz，待机功耗低至230nA。

他解释说， “在家电中，除了现在的锂电池，一般都是用干电池的，干电池的标称是1.5V，终止放电电压应该是0.9V左右，一般是使用两节干电池，因此，0.9V乘以2，再乘以90%，就是1.6V。也就是说，如果用干电池供电，电池用光了，单片机还能工作。”

他举例说，使用RL78系列MCU的遥控器可以做到3~5年不用换电池。也有人使用RL78做低成本，低功耗的空调压缩机解决方案。

在演讲中，吴频吉指出，可以通过可配置的外设来达到低功耗要求。RL78在STOP模式下，可以灵活地配置外设，以达到安全性核灵活性的最大平衡，并且保持低功耗。

在扩展性方面，RL78系列MCU的兼容性和灵活性也很好，全系列的产品都管脚兼容。

此外，RL78系列MCU还有很丰富的封装形式，有国内工程师喜欢选用的LQFP和QFN，因为这两种封装比较方便，制板成本也低；也有满足不同需求的其它封装形式。

图3：瑞萨RL78系列MCU的多重Flash保护机制。

任何人做的产品都不希望被别人破解、复制，因此各家MCU厂商也都使出浑身解数来帮助客户保护自己的代码不被窃取。在安全性方面，瑞萨采取了多种措施，据吴频吉介绍，RL78有多重Flash保护，针对3种主机通信方式，都有对应的Flash保护机制，防止代码被恶意读出。

一是编程器。工程师需要将源代码从开发环境下载到芯片，但其实这里有一个很大的安全隐患，一旦有人有能力拿编程器去连接MCU芯片，那他就有可能破解该产品。“我们的做法是，整个编程器都没有‘读出’命令。”吴频吉表示，“这样即使有人连接到了你的产品，也无法获取源代码了。”

二是仿真器。做程序开发肯定需要用到仿真器，目前常用的做法是仿真器的连接是需要输入一个10位数的密码。还有就是在烧写的时候就禁止片上调试功能，“也就是说，最终量产的产品是没有仿真功能的。这样也就无法通过仿真器获取源代码了。”吴频吉指出。

三是内部固件代码更新。他承认这个无法避免，也没有特别好的办法，因为产品代码更新是不可避免的，这种情况只能靠自己的程序加密来保证源代码不泄露了。

RL78一个很大的应用是电机控制，其实现在不论是我们日常生活中的空调和冰箱压缩机、果汁机和豆浆机等小家电、电动汽车，还是工业中用的传送带、机械手臂等都离不开电机。工厂里的一个机械手臂可能会有30~40个电机存在。

RL78系列MCU主要用于消费类产品的电机控制，比较常用的是G1G，功能更强一点的是G1F，它能做一些FOC控制，或者高速电机控制，比如吸尘器等等。

图4：瑞萨电子展示的基于RL78/G1F的便携式吸尘器解决方案

这次研讨会上，瑞萨展示了一款基于RL78/G1F的便携式吸尘器解决方案。该方案中采用的电机是无传感器3相BLDC电机，有强力和标准两档可选，强力时电机转速高达5万转/分钟，标准档时的转速为3万转/分钟。

吴频吉表示，瑞萨RL78/G1F最高可支持10万转/分钟的电机。原因是：首先，该芯片支持120度传导控制，内置了高速比较器（CMP1）和输入捕捉定时器（定时器RX，最高可达64MHz）以实现电机高速旋转；其次，该芯片内置的高速PGA、高速比较器（CMP1）和输出强制截止（PWMOPA）功能，可实现过流检测和PWM输出强制截止功能，从而快速保护电机控制电路；还有增强的模拟功能，有助于降低BOM成本。

图5：便携吸尘器原理框图

在电池管理方面，该便携吸尘器解决方案采用ISL94202管理6节可充电锂离子电池（3400mAh），支持智能BMS电池管理，无操作时可自动进入低功耗模式。ISL94202还提供了过压保护、欠压保护和过温保护功能。

图6：瑞萨RL78/G1F的新功能

以前瑞萨会针对不同的市场推出不同的产品，不过，现在瑞萨实施的是统一的全球化战略，全球产品基本一致。下面是瑞萨在中国市场的RL78系列MCU产品线，以及今年主推的产品。从列表中，我们可以看出，其电机控制MCU的主推产品最多，也就是说今年的业务重点将是电机控制。

图7：瑞萨电子中国区MCU产品一览

吴频吉还列举了其他一些用于简单电机控制的RL78系列MCU，例如R7F0C806/807，它的特点是Flash小（4KB/8KB）、RAM小(512B/1KB)、简单，但内部具有使用TAU的PWM功能，可实现简单的步进电机控制，和带霍尔传感器的BLDC电机的控制。一般用于风扇、果汁机，搅拌器等电机应用。

还有R7F0C808/809，特点是大电流驱动，可以直接驱动LED，有6个COM和8个SEG端口。其中COM是120mA，SEG是15mA，封装为20管脚的SSOP和SOP封装，一般应用小型产品的数码管和LED显示。

还有一个目标市场为电动车和电机控制的R7F0C008/009，它的特点是有用于三相PWM驱动的定时器RD，集成了电机驱动的外设，比如1通道的可调增益放大器（PGA）、2通道比较器和10位ADC等。

图8：基于R7F0C009的电动工具参考设计

在吴频吉看来，瑞萨RX系列MCU是一个比较有特色的产品系列。它包括入门级系列，专为超低功耗设计的RX100；低功耗与高性能之间的最佳平衡产品RX200；具有高性能和广泛的产品阵容的RX600；以及最高的速度和最佳性能的旗舰产品RX700。

图9：瑞萨RX产品路线图

其中RX100使用的工艺与RL78是一样的，主要的特点还是性价比；不过RX600和RX700是完全讲究性能，使用的是瑞萨最新的40nm Flash技术。吴频吉解释说，目前Flash最先进的工艺是28nm，一般只有汽车引擎控制才会用，消费类Flash一般采用40nm，或者65nm工艺。特别是RX700，使用的都是4M Flash。

在大部分MCU厂商都转向Arm内核的今天，瑞萨为何还在坚持使用自有内核呢？吴频吉解释说，是为了追求性价比和性能，因为RX内核的性能比同一级别的Arm内核产品性能要高。且RX内核支持DSP和浮点运算功能（FPU）。

他举例说，与Arm Cortex-M4内核相比，RX v2内核提高了周期执行性能，优于Arm 32位内核，具有先进的DSP和FPU功能；RX v3内核，具有寄存器组保存功能，通过中断操作减少了开销，增强了实时处理能力。此外，还改进了处理能力，以支持更复杂的系统，有助于增加产品的附加值。

图10：RX内核与Arm Cortex-M4内核性能对比

他指出，与Arm Cortex M4相比，瑞萨DSP性能提高了3倍，浮点运算性能提升了2倍。所以在一些声音，数据处理算法的应用时，RX内核的MCU性能会高很多。

图11：RX100/200系列产品路线图

按照RX100/200系列产品的路线图，在电机控制方面有RX24T、RX24U、RX23T，工业消费类有RX231、RX230和RX130等产品。

其中，RX231、RX230是比较有特色的产品。它们的特色是功能比较全，比如在家电产品方面，它支持触摸人机界面，支持5V供电，支持各种通信接口，比如CAN，USB等。

图12：应用范围极广的RX231

RX231还有一个特点是具有高灵敏度和抗噪声干扰能力，可以透过1cm厚的亚克力材料或者木板进行感应，实现30cm范围的接近感应；抗干扰度通过了IEC61000 4-3/4-6 Level3的测试。

还支持电容自感应方式和电容互感方式，能够增强防水能力，而通过按键矩阵可以增加触摸按键的数量。

此外，它的开发也更加容易，开发工具可以实现灵敏度自动调整，帮助客户缩短开发时间。

而RX600/RX700系列产品，目前主推的产品是RX65N系列。这个系列产品用的是40nm技术，性能比较高。该系列产品里最低是256kB RAM，最高是640KB RAM，它具有增强的模拟外设功能，支持以太网和USB主/从等功能，可以用于高速通信连接；支持浮点运算与数字信号处理指令。

图13：RX651/RX65N产品定位

RX651/RX65N系列产品有两个主要的特色，一是增强功能的片内Flash存储器，这个2M Flash具备完全后台工作能力的双区（Dual-Bank）Flash，可实现简单可靠的在线固件升级。因为这两块Flash是独立供电的，也就是说，一块Flash在擦写的时候，另一块Flash可正常运行。这个功能可以让生产线上的机械手臂实现不停机更新。

还有一个就是现在瑞萨所有新出的芯片上，都有一个嵌入式安全的概念，这个跟前面的保护Flash不被抄是另外一回事。这包括TSIP可信安全单元和Trusted Memory等。

图14：RX丰富的安全功能

在人机界面方面，RX651/RX65N内置了TFT显示控制器和2D加速器，以及大容量RAM，单芯片系统即可支持WQVGA分辨率的LCD显示。

Synergy平台是瑞萨推出的面向物联网的开发平台，由搭载了瑞萨MCU硬件平台和认证的SSP软件、开发工具、资源库等部分组成。Synergy平台拥有更完整的内容、认证与支持，瑞萨为Synergy提供认证合格的软件包，无任何许可证费用和版权费，且产品数不受限，瑞萨目前提供了S1、S3、S5、S7四个不同等级的单片机系列。借助Synergy平台，工程师只需三步即可完成IoT项目开发。

图15：Synergy软件的组成部分

这个平台并不强调芯片，主要强调的是系统，最重要的部分是软件。

此外，在本次研讨会上，瑞萨还介绍了其模拟与混合信号产品线、电源产品线，以及收购IDT后的产品组合更新。2019年，瑞萨计划推出面向数据传感、存储和互联的IDT模拟混合信号产品，满足快速增长的数据经济和互联世界需求。

图16：合并后的IDT产品线分类