RA4L1

往期回顧：??RA4L1的表計(jì)應(yīng)用解析（上）： http://www.makelele.cn/d/6614445.html

針對(duì)全球電表市場(chǎng)，瑞薩的電表MCU有兩大種類。

上面一部分是電表分離架構(gòu)里的基本主控位置上的MCU：從曾經(jīng)風(fēng)靡中國(guó)國(guó)網(wǎng)的RL78/004，020一脈相承的低功耗工藝上，同時(shí)滿足了當(dāng)前電表應(yīng)用的RA4L1和RA4下一代新產(chǎn)品。

中間的RX72N，RX65N，RA6，RA4系列，不是典型的電表MCU，但是由于其高安全性和大Flash等特點(diǎn)，也在某些細(xì)分電表應(yīng)用中得到廣泛的采用。

RA4L1就是今天我們討論的對(duì)象。另外一顆RA4，暫且名字保密，更方面性能有了進(jìn)一步提升，會(huì)在下半年早期量產(chǎn)。

這張產(chǎn)品路線圖里的下半部分是電表集成架構(gòu)下的所謂SoC，即集成了計(jì)量和主控一體的MCU芯片。RL78/I1C，得益于精確計(jì)量庫(kù)，防竊電設(shè)計(jì)，抗干擾特性等優(yōu)點(diǎn)，在印度電表市場(chǎng)占據(jù)超過90%的市場(chǎng)份額。去年量產(chǎn)的RA2A2是它的ARM內(nèi)核升級(jí)。從32MHz的16位瑞薩私有內(nèi)核升級(jí)到48MHz的ARM Cortex-M23內(nèi)核，高精度ADC通道擴(kuò)展到7個(gè)，可以提高更高精確度的計(jì)量。由于擴(kuò)展到32位MCU，SRAM的容量也相應(yīng)增大。RA2A2的高精度ADC支持直流計(jì)量，在充電樁，光伏設(shè)備應(yīng)用上的電能計(jì)量也非常合適。另外它的24位分辨率ADC采樣率提高了一倍，達(dá)到8KHz，對(duì)NILM應(yīng)用所需的信號(hào)采集也能提供充分的支撐。

簡(jiǎn)而言之，RA4L1就是電表分離架構(gòu)中的主控MCU。RL78/I1C和RA2A2就是電表集成架構(gòu)中的SoC。

對(duì)于主控MCU的位置，需要滿足低功耗，強(qiáng)安全性，集成段碼屏，高精度RTC等。這里的低功耗主要是待機(jī)功耗要低，并且具有一定容量的SRAM保持。因?yàn)槭须娡ｋ姷那闆r下，MCU會(huì)進(jìn)入低功耗模式，一般就是維持RTC繼續(xù)和看門狗運(yùn)行，并定期喚醒喂狗或者執(zhí)行溫漂校準(zhǔn)。

接下來(lái)我們看看RAL1和它的下一代，如何滿足這些應(yīng)用要求。

這是RA4L1的特性一覽。Cortex-M33內(nèi)核，支持TrustZone。RA4L1已經(jīng)獲得PSA level-1認(rèn)證證書，客戶可以在PSA網(wǎng)站上查詢。

* RA4L1具有512K雙Bank Flash和低功耗全保持的32K SRAM，以及8K data flash。

集成段碼屏驅(qū)動(dòng)，并內(nèi)置電荷泵。8 COM顯示時(shí)，即使外接的是3V屏也不會(huì)出現(xiàn)鬼影。

12通道的電容觸摸感應(yīng)。將機(jī)械按鈕升級(jí)成觸摸按鈕，防水性能更佳，還能在人機(jī)交互方面提升產(chǎn)品的差異化。

除了電表常用的UART，SPI，I2C接口，還集成了CANFD，USB。這里的SCI是瑞薩特有串口通信模塊，可以配置成UART，SPI，I2C不同功能。因此最多可以有8個(gè)UART。CANFD可以和一些電池相關(guān)的新能源設(shè)備連接，擴(kuò)展了計(jì)量設(shè)備的使用場(chǎng)景。

RA4L1支持DLMS的Suite1，在AES256之上，集成ECC256/SHA256。片上密碼學(xué)模塊能抗側(cè)信道攻擊。

芯片封裝種類比較豐富，LQFP，BAG，QFN都有，最小引腳48pin，最大可達(dá)100pin。

作為需要電池供電的應(yīng)用主控，RA4L1的供電范圍可以低至1.6V。

下半年也會(huì)上市的RA4xx，相比RA4L1在安全性，SRAM容量，RTC精度方面有了進(jìn)一步提升。

主要有以下幾點(diǎn)：

* SRAM從64K提升到96K，仍然是可以低功耗模式下全部保持。

RTC域有獨(dú)立供電引腳，并且RTC可調(diào)最小步長(zhǎng)是0.03ppm。

安全性方面可以支持DLMS的全部Suite，包括RA4L1不能支持的Suite2。

RA4L1只有兩種封裝，LQFP100和LQFP64。

RA4XX兩個(gè)封裝都是支持Ta=105°。而RA4L1在LQFP48，LQFP64，LQFP100，以及QFN48這四種封裝下可以支持到Ta=125°。

我們來(lái)看看RA4L1的低功耗模式。在正常工作模式之外，有三種低功耗模式：sleep，snooze， software standby。

從圖中表格可以看到，從Sleep開始只有內(nèi)核停止運(yùn)行，到Snooze模式，內(nèi)核和Flash都停止工作，在最低功耗的software standby，Core，F(xiàn)lash，SRAM全部停止工作，當(dāng)然SRAM里內(nèi)容是都可以保持的。其他片上外設(shè)分為兩組，RTC，低功耗定時(shí)器，獨(dú)立看門狗，LVD，低功耗UART，I2C，I3C，比較器，LCD是在software standby模式下，可以選擇工作或者不工作，其他外設(shè)都停止工作。

這三種低功耗模式的退出都可以通過中斷實(shí)現(xiàn)。任意中斷都可以推出sleep模式；Snooze模式下，有一些中斷才能喚醒MCU；而software standby模式下，能喚醒MCU的中斷更少一些。具體詳情還請(qǐng)查閱芯片手冊(cè)【低功耗模式】這一章節(jié)。

功耗方面，80MHz全速運(yùn)行coremark程序消耗13.4mA。電表應(yīng)用中主要看software standby模式，因?yàn)镸CU只在市電有電的情況下長(zhǎng)期運(yùn)行于normal模式。Software standby模式下，64K SRAM全保持下，消耗1.7uA；如果只開前16K SRAM，功耗差不多，1.65uA。

從最低功耗模式喚醒，如果是MOCO（片上中速振蕩器）作為時(shí)鐘源，喚醒時(shí)間只需要3.5uS，因?yàn)檎袷幤髂芸焖倨鹫癫⒎€(wěn)定下來(lái)。如果喚醒后要工作在MOSC（精度較高的高速外部晶振），喚醒時(shí)間最長(zhǎng)，需要2.1ms。

由此可見，RA4L1和它的下一代產(chǎn)品，非常適合對(duì)高安全性，高穩(wěn)定性的有要求的高端海外電表的基表主控位置。

那么在電表應(yīng)用的時(shí)候，這兩顆產(chǎn)品如何選型呢？這種圖給大家一個(gè)快速提示：

首推RA4L1下一代，如果需要搭配新能源設(shè)備，有CANFD需求，仍然首選RA4L1下一代。如果是要USB升級(jí)，那么RA4L1可以用上來(lái)，如果想提升按鍵的用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)防水觸摸，就選擇RA4L1。RA4L1下一代有兩個(gè)供電域，因此I/O數(shù)量要比RA4L1少一點(diǎn)，需要更多I/O引腳，RA4L1更好一些。當(dāng)然，如果RA4L1和RA4XX的I/O數(shù)量都不夠，我們推薦外接LCD驅(qū)動(dòng)，或者使用COG屏。RA4這兩款都是Cortex-M33內(nèi)核，和采用Cortex-M0內(nèi)核的中國(guó)國(guó)產(chǎn)MCU不一樣，內(nèi)核較大，需要更多的電源引腳。因此I/O數(shù)量稍微會(huì)有些犧牲。但是Cortex-M33內(nèi)核的TrustZone和PSA支持，又給電表應(yīng)用帶來(lái)更好的助力。

未完待續(xù)

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