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Renesas Electronics presenta la serie RZ/T1, una nuova soluzione nata per le applicazioni di automazione industriale che incorpora sia le funzionalità di connettività Real Time sia le periferiche per la gestione delle applicazioni quali ad esempio il controllo per servomotori in AC, i controllori di posizione e di movimento, il controllo inverter e, più in generale, adatta per tutte le applicazioni che richiedono alte velocità di risposta e prestazioni in tempo reale.
“La richiesta di un aumento della produttività nelle attuali line di produzione comporta la richiesta di un aumento delle prestazioni e di connettività di rete” dice Niels Trapp, Senior Manager, Industrial & Communications Business Group, Renesas Electronics Europe. “La nuova serie RZ/T1 è la riposta a queste richieste grazie alla combinazione in un singolo chip di alte prestazioni, controllo in tempo reale ed integrazione delle funzioni di comunicazione Ethernet industriali che sono multi protocollo e in tempo reale.”
Le soluzioni tradizionali basate su microprocessori (MPUs) ad alta frequenza con memoria cache non sono adatte alle applicazioni in tempo reale a causa del comportamento non predicibile della memoria cache stessa. D’altra parte le soluzioni a microcontrollore (MCUs) con memoria FLASH a bordo, pur essendo le più adatte per essere utilizzate nel campo delle applicazioni in tempo reale, in alcuni casi non sono in grado di fornire le prestazioni richieste dalle nuove applicazioni industriali.
Oltre a queste analisi dobbiamo anche considerare il fatto che i nuovi standard di comunicazione aperti e deterministici quali EtherCAT, Ethernet/IP e PROFINET stanno diventando indispensabili in tutti i tipi di apparecchiature industriali. Il supporto di tali standard di comunicazione richiede tipicamente l’ utilizzo di ASIC esterni che contengono le funzioni di comunicazione con un incremento dei costi del sistema ed un aumento delle dimensioni del circuito elettronico.
I dispositivi della nuova famiglia di RZ/T1 sono costruiti attorno alla CPU ARM Cortex™-R4F che opera fino a 600MHz e contengono 2 aree di memoria denominate “Tightly Coupled Memory” (TCM) collegate direttamente alla CPU senza la necessità dell’ utilizzo della memoria cache.
La memorie TCM forniscono un notevole supporto per le funzioni critiche quali le routines di risposta ad interrupt ed i tasks in tempo reale, assicurando le più elevate prestazioni ed eliminando la latenza tipica delle memorie cache. RZ/T1 integra, inoltre, il sistema denominato “R-IN Engine”, un acceleratore per la gestione delle comunicazioni Ethernet industriali. Le caratteristiche del sistema integrato sono identiche a quelle già disponibili nella famiglia R-IN di Renesas già molto nota ed in grado di supportare protocolli di comunicazione industriali in tempo reale quali, ad esempio EtherCAT.
I dispositivi della famiglia RZ/T1 mantengono gran parte delle periferiche e delle funzioni già presenti nelle famiglie di dispositivi Renesas RX ed SH, il che consente di semplificare il riutilizzo del software sviluppato per le varie famiglie e di sviluppare prodotti scalabili basati su architetture Renesas multiple.
Principali Caratteristiche delle Soluzioni RZ/T1:
1) CPU Cortex-R4F con frequenza operativa fino a 600 MHz e memoria a bordo di grandi dimensioni ed alte prestazioni (Tightly Coupled Memory) collegata direttamente alla CPU per l’ elaborazione ad alta velocità e per una eccellente risposta dinamica.
La famiglia RZ/T1 è costruita attorno alla CPU ARM Cortex-R4F (con prestazioni di 1.66 DMIPS / MHz) che è stata progettata per l’elaborazione in tempo reale, può lavorare a frequenze che raggiungono i 600 MHz ed è caratterizzata da una FPU (Floating Point Unit) in singola ed in doppia precisione utile per rendere le operazioni matematiche più efficienti. Ci sono due regioni di memoria TCM – 512 KBytes per il codice e per le operazioni e 32 KBytes per i dati – entrambe con accesso diretto senza ritardo da parte della CPU. C’è poi un’ulteriore area di memoria da 1 MBytes che può essere utilizzata per i dati delle applicazioni e per semplificare il partizionamento della memoria del sistema. Oltre a tutto questo troviamo un interrupt controller vettorizzato separato (VIC) sviluppato completamente in Hardware che fornisce alte prestazioni e bassa latenza per la gestione degli interrupts. Tutto questo incrementa ulteriormente le prestazioni in tempo reale.
Questi miglioramenti della configurazione rendono possibile lo sviluppo di sistemi per l’elaborazione ad alta velocità e con tempi di risposta in tempo reale eccellenti con prestazioni superiori a quelle che si possono ottenere utilizzando Microcontrollori con memoria FLASH a bordo oppure utilizzando Microprocessori con memoria cache a bordo.
2) R-IN Engine industrial Ethernet communication accelerator
La famiglia RZ/T1 include dispositivi equipaggiati con l’ormai noto Renesas R-IN engine, questo incorpora sia un acceleratore per l’interfaccia Ethernet sia un acceleratore hardware per il sistema operativo (HW-RTOS) che consentono di aumentare fino a 5 volte le prestazioni dei task di gestione della rete di comunicazione rispetto alla connessione Ethernet tradizionale.
Il R-IN engine include una CPU che lavora a 150 MHz che processa le funzioni di un sistema operativo in tempo reale via hardware e che gestisce le comunicazioni e le periferiche per una migliore efficienza a livello di sistema. R-IN engine è stato progettato per supportare più di uno standard di comunicazione per reti industriali basati su interfaccia fisica Ethernet, tra questi troviamo EtherCAT, Ethernet/IP e PROFINET. Dal recente lancio del Consorzio R-IN ci aspettiamo un ulteriore incremento delle soluzioni disponibili sia da Renesas che da terze parti. Tutto questo ridurrà ulteriormente il tempo necessario per lo sviluppo di una apparecchiatura industriale.
3) Periferiche derivate da microcontrollori Renesas già noti e diffusi per una migliore scalabilità e nuove periferiche per la sicurezza nel campo delle applicazioni industriali.
Sia la famiglia SH che la famiglia RX sono note per essere tra le più diffuse nel campo dei microcontrollori (MCUs) per applicazioni industriali per questo la famiglia RZ/T1 include molte delle loro periferiche inclusi gli ormai noti Timer e le funzioni di comunicazione. Questo semplifica lo sviluppo grazie al semplice riutilizzo del software disponibile per altre architetture Renesas riducendo, di conseguenza, il time to market. Per andare incontro alle crescenti esigenze di affidabilità e di sicurezza nel campo industriale la memoria a bordo, inclusa quella direttamente connessa alla CPU, incorpora la funzione di ECC (Error Correction Code). Allo scopo di semplificare le procedure di certificazione sono state aggiunte altre funzioni di sicurezza quali la protezione della scrittura dei registri per prevenire una sovrascrittura involontaria, un sistema di rilevazione del blocco dell’ oscillatore esterno ed un timer watchdog indipendente.
4) Aggiunta del supporto per l’ interfaccia encoder fornisce la soluzione per le applicazioni di controllo dei servomotori in AC.
La famiglia RZ/T1 incorpora elaborazione in tempo reale, interfacce analogiche ad alta velocità e connettività di rete, caratteristiche che corrispondono a quelle richieste per le applicazioni di controllo dei servomotori in AC.
Oltre a questo, Renesas ha in programma di lanciare sui dispositivi un’interfaccia encoder che possa supportare molti protocolli come, ad esempio EnDat 2.2 e protocolli per sensori e per attuatori quali BiSS e SSI. Queste interfacce digitali e bidirezionali per encoder forniscono informazioni accurate sulla posizione che provengono sia da encoder incrementali che da encoder assoluti. L’integrazione di tali funzionalità, che sono tipicamente implementate utilizzando FPGA o ASIC, all’interno dei dispositivi della famiglia RZ/T1 ridurrà il numero dei componenti, la dimensione del circuito stampato e contribuirà a ridurre i costi di sistema.
Grazie alla potenza di elaborazione in tempo reale, alla connettività che supporta protocolli di comunicazione di rete deterministici e alle interfacce encoder ad alte prestazion,i RZ/T1 si presenta come una soluzione unica per lo sviluppo di applicazioni di controllo per servomotori AC in un singolo chip.
Con la presentazione di questa nuova serie di prodotti che fanno parte della famiglia RZ, Renesas oggi è in grado di fornire le soluzioni essenziali per la realizzazione della “smart society” ed una linea di dispositivi completa per supportarla.
La famiglia RZ/T1 include dieci nuovi dispositivi, la disponibilità dei campioni è prevista per Gennaio 2015 mentre la produzione di massa è prevista per Ottobre 2015.
