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真正便捷开发需求的体现——瑞萨电子EK-RA2E1开发板评测

发布时间:2021-07-23
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真正便捷开发需求的体现——瑞萨电子EK-RA2E1开发板评测

发布时间:2021-07-23
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 EK-RA2E1评估板开箱
EK-RA2E1评估开发套件使用极简瑞萨格调的白底蓝字的盒子作为包装,盒子上表面反色印刷着的板卡名字EK-RA2E1,以及瑞萨的logo和无处不在的大创意语标语,盒子侧面也是瑞萨logo以及EK-RA2E1的评估板名等,底面是EK-RA2E1评估套件的一些相关特点和硬件资源简单介绍,包装不浪费每一个包装盒空面,整体风格典雅大方、简洁明快。

评测视频


EK-RA2E1评估板原包装盒


打开EK-RA2E1评估开发套件包装盒首先是一张宣传卡纸,标语“世界上的好创意在等着你”非常醒目。

然后是2个个折叠起来的矩形盒子,第一个里面装的是micro-usb连接线,第2个盒子里装着的是今天的主角-EK-RA2E1评估板。
打开红色的包装塑料袋,EK-RA2E1评估开发板现出了庐山真面目,EK-RA2E1评估开发板也才采用深蓝色的阻焊设计,倒是与包装盒子的色调相互搭配。


拆开所有的包装,主要有2件物品,可谓比较简洁
1:如图中标号 1所示EK-RA2E1评估开发板
2:如图中标号 2所示micro-usb连接线

EK-RA2E1评估板概述
EK-RA2E1评估板是采用RA2E1 MCU 产品系列的一款硬件评估板,
EK-RA2E1 评估套件可通过通过瑞萨电子的灵活软件包 (FSP) 和 e2 studio IDE,帮助用户轻松评估 RA2E1 MCU 产品组的特性,并开发嵌入式系统应用程序。 用户可利用丰富的板载功能以及自选的热门生态系统插件来将丰富创意变为现实。

EK-RA2E1评估板特性
•    MCU 本体引脚连接
o    R7FA2E1A92DFM MCU
o    48MHz,Arm Cortex®-M32 内核
o    128KB 代码闪存,16KB SRAM
o    64 引脚,LQFP 封装
o    通过原型友好阳引脚接头接入本体引脚
o    MCU 电流测量点
•    生态系统和系统控制访问
o    多重 5V 输入源
•    USB(调试模式)
•    外部供电
o    调试模式
•     板载调试 (SWD)
•    输入调试(ETM、SWD 和 JTAG)
•    输出调试 (SWD)
o    用户 LED 灯和按钮 
•     三色用户 LED 指示灯(红色、蓝色、绿色)
•    显示调节电源可用性的电源 LED 指示灯(白色)
•    显示调试连接的调试 LED 指示灯(黄色)
•     两个用户按钮
•    一个复位按钮
o    五个最受欢迎的生态系统扩展功能
•    MikroElektronika™ mikroBUS 连接器
•    SparkFun® Qwiic® 连接器
•    两个 SeeedGrove® 系统(I2C 和模拟)连接器
•     两个 Digilent Pmod™(SPI 和 UART)连接器
•     Arduino™ (Uno R3) 连接器
•    MCU 启动配置

EK-RA2E1评估板硬件资源
如下图所示:EK-RA2E1评估主要包含硬件资源图下图:


 

EK-RA2E1评估板功能区划和硬件结构

EK-RA2E1评估板设计了通常3个功能分区部分中的2个功能分区,主要规划了2个功能部分,以帮助缩短使用者的的熟悉学习该系列产品的知识曲线并且最大化的提供给使用者方便应用相似的系列开发板。这三个设计方面的相关配置和功能在类似的开发工具板中都是标准化的,以方便使用者进行学习和使用。

开发板功能区

功能区特点

功能区相类似开发板是否具备

功能

可使用的MCU管脚区域

RA系列MCU引出所有可用IO和电源引脚,以及电源测量部分

Yes

取决于具体MCU

特别功能访问区

MCU特殊功能特色:无

可选项

取决于具体MCU

系统控制以及扩展功能访问区域

电源、仿真MCU,用户LED、按钮,复位,扩展连接器,全速USB HOST和Device,启动模式控制

Yes

相同或者相似的类似套件

EK-RA2E1评估板系统框图如下:

EK-RA2E1评估板除了RA MCU的接口全部引出以及集成了常用的按钮指示灯等常规外设,此外还集成了一些可以扩展生态使用的外部接口,如Jlink仿真器,Pmod,Arduino,Qwiic,Grove,mikroBus接口,方便使用者评估或者是直接使用相应的功能部件。

下图主要说明了EK-RA2E1评估板的电源框图,5V电源可以由3个地方输入J10,TP5和TP6,TP7和TP9等。系统使用的3.3V电源主要由LDO变换而来。

开发工具和支持

EK-RA2E1开发工具和软件比较多,既有瑞萨自己的软件开发环境,也有大家使用最多、最熟悉的keil MDK和IAR EWARM,硬件debug工具有Renesas E2/E2 Lite,SEGGER J-Link ,IAR I-Jet,烧写工具有Renesas PG-FP6,Renesas Flash Programmer,SEGGER J-Flash或者其它的Third party solutions,

EK-RA2E1评估板功硬件IC介绍
EK-RA2E1评估板上的芯片IC比较少,主要有3-4个,主要是:
1:R7FA2E1,评估板上的主MCU
2:JLINK主控R7FS124773A01CNF
3:LDO芯片ISL80102IRAJZ(丝印DZJA XJ4X)
EK-RA2E1评估板上集成了JLINK仿真器,所使用的主控芯片是R7FS12477301CNF。其它的主要是一些插件端子排针,排针座等。

关于RA2E1 MCU控制器
RA2E1内部系统框图

由以上功能框图可以看出RA2E1芯片的外设资源比较丰富,在一般应用中非常适合。
48MHz Arm® Cortex®-M23 入门级通用微控制器
RA2E1 产品系列是 RA 系列的入门级单芯片微控制器,基于48 MHz Arm® Cortex®-M23 内核,具有高达 128 kB 的代码闪存以及 16 kB 的 SRAM 。 这款产品采用优化的制程和瑞萨电子的低功耗工艺技术,是业界一流水平的超低功耗微控制器。 RA2E1 产品支持 1.6V 至 5.5V 的宽工作电压范围和多种封装,如 LQFP、QFN、LGA、BGA 和 WLCSP。 RA2E1 可与 RA2L1 产品群引脚和外围设备兼容,特别适用于电池供电应用以及空间受限应用,以及其他需要高性能和低功耗的系统。
RA2E1 MCU特性
•    48MHz Arm® Cortex®-M23
•    高达 128kB 的闪存以及 16kB SRAM
•    4kB 数据闪存,提供与 EEPROM 类似的数据存储功能
•    从 25 引脚封装扩展至 64 引脚封装
•    1.6V - 5.5V 的宽工作电压范围
•    增强型电容式触摸感应单元 (CTSU)
•    12 位 ADC,LPACMP,温度传感器
•    32 位通用 PWM 定时器,16 位通用 PWM 定时器,低功耗异步通用定时器
•    RTC实时时钟
•    SCI(UART、简单 SPI、简单 I2C)
•    独立的 SPI 接口/I2C 多主接口
•    安全功能
•    加密功能
•    多种封装可供选择(LQFP、QFN、LGA、BGA 及 WLCSP)
优点
•    入门级单芯片32位微控制器可以构建较低成本的节能系统
•    与RA2L1系列芯片的引脚和外围设备具有相互的兼容性
•    1.6伏至5.5伏的宽电压工作范围
•    在同级别的Arm Cortex®-M23微控制器中具有最佳的运行/待机功耗
•    通过削减外设元器件件减少系统BOM
•    系统应用和强大触摸功能的单芯片解决方案
•    IEC60730家用电器安全标准B级(故障保险安全)
•    多种可供选择的芯片封装类型,如LQFP、QFN、LGA、BGA和WLCSP
•    易于任何客户从原来的8/16位MCU设计过渡到本系列MCU设计 
应用
•    一般用途
•    消费领域应用
•    家用电器
•    工业自动化
•    楼宇自动化
•    医疗与保健
关于JLINK仿真器使用MCU芯片R7FS124

R7FS124芯片内部系统框图

R7FS124系列M0+CPU主要用来设计电池供电的超低功耗电子设备。
32 MHz Arm® Cortex®-M0+ CPU
S124 单片机系列具有128 KB闪存及16 KB SRAM,专为简单电池供电传感应用量身定制,使其具备低功耗工作模式及快速唤醒时间。除安全保障功能外,S124系列还配备14位A/D转换器、12位D/A转换器及电容式触摸感应元件。
Synergy Software Package (SSP)
S124 单片机系列开发可使用最佳化且紧密集成的适用软件包,具备可扩展最终产品复杂性并简化复杂系统级服务的商用RTOS。
特性
•    32 MHz Arm® Cortex®-M0+ CPU
•    适用于需要低功耗工作模式和快速唤醒时间的电池供电传感设备应用
•    14位A/D转换器,12位D/A转换器
•    电容式触摸传感单元
•    安全和安保功能
应用
•    无线运动探测器
关于ISL80102 高性能2ALDO线性稳压器

ISL80102芯片内部框图

ISL80102和ISL80103系列是分别为2A和3A输出电流的低压、大电流、单输出LDO器件。
这些LDO可在2.2V到6V的输入电压下工作,并且能够在可调VOUT版本上提供0.8V到5.5V的输出电压。其它定制电压选项可根据要求提供。
软启动引脚上的外部电容器可满足要求浪涌电流小于电流限制的应用提供输出调整。
启用使能功能允许部件进入低静态电流停机模式。
此产品系列采用亚微米BiCMOS工艺制造,以提供一流的模拟性能和整体价值。
这些CMOS(LDOs)作为双极LDOs消耗很少的静态电流,自身负载的消耗显著降低,因此它们效率更高,并且允许封装具有更小的封装面积。
静态消耗电流已经过适当调整,以实现领先的快速负载瞬态响应,因此在这类LDO有着较低的纹波调整范围。
特点
•    可以使用陶瓷电容器滤波
•    2A和3A输出电流额定值
•    2.2V至6V输入电压范围
•    线路、负载和TJ=-40上保证±1.8%的输出精度在,可在°C至+125°C
•    3A(ISL80103)时满足最小120mV低压差
•    极快瞬态响应
•    优良的62dB PSRR
•    49µV RMS输出噪声
•    电源正常输出指示
•    可调整的浪涌电流限制
•    短路和过热保护
•    提供10 PIN Ld DFN封装
应用
•    服务器
•    电信和网络设备
•    医疗设备
•    仪表系统
•    路由器和交换机

EK-RA2E1上电开机
介绍完EK-RA2E1评估板的硬件资源和主要芯片IC的参数性能,下面进行上电开机操作。
附送的USB数据线一端插入电脑,另一端的micro USB头插入EK-RA2E1评估板的对应UBS插口。
刚插入JLINK USB电源的时候,JILINK部分的黄色指示灯LED5快速闪动,电脑识别到JLINK仿真器后停止闪烁。
白色的LED4电源指示灯保持常亮,绿色的LED2也保持常亮,蓝色的LED1不停闪烁。
按一下用户按钮S1,蓝色指示灯会变的亮一些,再按又增亮,再按返回开机的最暗状态一共有三档。应该是PWM或者是占空比在起作用。
按一下S2用户按钮,蓝色指示灯闪烁频率加块,再按又变快,再按返回开机的最慢闪烁状态,LED1的跳动速度一共有三档。
按压S2按钮,MCU会立即复位,程序运行在刚上电的状态

EK-RA2E1软件编程调试
EK-RA2E1评估板的使用,依赖于最终用户的编程开发,目前RA2E1系列的MCU可以使用的IDE集成开发环境主要有:
1:e² studio    这款软件是瑞萨公司的开发IDE and Coding Tool 
2:Keil MDK for ARM 这个应用比较广泛了,不多介绍
3:IAR Embedded Workbench for ARM (EWARM)  应用的也比较多,也是大家喜欢用的编程开发软件
关于e2 studio 集成开发环境,瑞萨FSP 提供了众多可提高效率的工具,用于开发针对瑞萨电子RA 系列 MCU 设备的项目。 e2 studio 集成系统开发环境提供一个熟悉的开发控制台,从该控制台中,可以管理项目创建、模块选择和配置、代码开发、代码生成以及调试等关键步骤。FSP 使用图形用户界面 (GUI) 来简化高级模块及其关联应用程序接口 (API) 的选择、配置、代码生成和代码开发,从而显著加速开发过程。
为了支持第三方工具支持,除了瑞萨电子 e2 studio, FSP 还支持第三方工具和 IDE。这些支持工具支持均通过 RA 智能配置器 (RASC) 应用程序Flexible Software Package提供。瑞萨电子 RA 智能配置器Flexible Software Package是一个桌面应用程序,让您能够在使用第三方 IDE 和工具链时为瑞萨电子 RA 微控制器配置软件系统(BSP、驱动程序、RTOS 和中间件)。RA 智能配置器目前可与 IAR Embedded Workbench、Keil MDK 和 Arm 编译器 6 工具链一起使用。
最新的官方第三方配置包Flexible Software Package下载地址,需要填写相关下载用户信息后可以支持下载。
e² studio 可以在此处点击下载
笔者测试EK-RA2E1评估板还是使用了keil MDK,但是要求的版本也比较高,要求MDK5.31以上。笔者在瑞萨官网上下载了e² studio开发环境,并且安装成功了,但是没用来测试。
下面介绍下Flexible Software Package的使用,安装好后打开,自动进入一个工程创建向导,按向导建立文件目录和工程名称。

安装成功后的Flexible Software Package 软件

新建了一个配置包,选择了EK-RA2E1,选择keil MDK工程类型

选择了个Blinky模板工程

点击generateProject Content,即可建立工程。
使用keil MDK 打开配置软件创建的工程

进入大家熟悉的流程-build或者是rebuild,编译成功,0 error

使用附送的mini USB连接线连接板子和PC机,设置MDK的仿真器选项,选择JLink,点击settings,可以看到仿真器已经找到EK-RA2E1评估板上的R7FA2E1A92DFM MCU

然后点击MDK的仿真按钮,程序下载进入MCU,按F5运行,进入debug全速运行状态
板子上的蓝色LED1,绿色LED2,红色LED3,进入了闪烁状态。

至此,软硬件评测告一段落,如果小伙伴们拿RA2E1系列的MCU做设计,瑞萨官网提供开发程序包,可以作为demo参考,也可以直接应用到自己的设计之中。这里给出demo代码包的下载地址:点击下载

总结
通过瑞萨的这一款EK-RA2E1评估板,我们对瑞萨新型的ARM Cortex®-M32低功耗MCU的资源,应用场景和领域设计有了一个整体的认知。应用开发软件方面,除了瑞萨自家的IDE开发软件,同时也支持其它主流的开发应用环境,产品应用具有丰富的生态功能,同时提用户一个灵活可软件配置环境,可以方便的生成代码工程,大大减少了开发者熟悉底层的学习时间。EK-RA2E1评估板电路设计方面,力求简洁、没有过多的外围器件,接口模块化、结构化电路设计,EK-RA2E1板卡上集成了Jlink仿真器,给开发使用提供了极大的方便。瑞萨RA2E1系列MCU及其开发简单易上手,开发应用比较简单,符合电子产品开发领域所真正需要的便捷开发需求。

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