# Renesas RA

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Renesas Advanced (RA) sind 32-bit Microcontroller basierend auf Arm Cortex-M23, -M4 und M33 Prozessor-Kernen.
RA integriert Secure Element Funktionalität mit PSA-Zertifizierung für sichere Internet-of-Things Geräte für unterschiedliche Anwendungen, unter anderem für Geräte der Industrie 4.0.

## Geschichte
### Hardware (Mikrocontroller)

* Erste Hardware steht seit Oktober 2019 zur Verfügung. Dabei handelt es sich um die RA2A1, RA4M1, RA6M1, RA6M2, RA6M3 Mikrocontroller-Gruppen.
* Im Mai 2020 wurde ein Device mit BLE5.0 veröffentlicht. Es handelt sich um die RA4W1 Gruppe.
* Im Oktober 2020 wurde ein Device mit Cortex-M33 Core und Arm TrustZone veröffentlicht und ein applikationsspezigisches Device mit Cortex-M4 für Motor Control veröffentlicht
* Im Dezember 2020 wurde ein Ultra-Low-Power Baustein mit Cortex-M23 und ein Baustein der Mainstream Serie mit Cortex-M33 Core veröffentlicht.
* Im Januar 2021 wurde ein der Entry-Line Baustein RA2E1 veröffentlicht.
* Im März 2021 wurde mit dem RA6M5 ein neues Flagship Device vorgestellt.
* Im September 2021 wurden mit dem RA4E1 und dem RA6E1 die ersten hoch peformanten Entry-Line Bausteine der RA Familie eingeführt.
* Im Oktober 2021 wurde mit dem RA2E2 die RA2-Serie um einen weiteren Entry-Line Baustein erweitert.

### Software (Software-Paket)

* v0.8.0 wurde im Oktober 2019 auf Github released.
* v1.0.0 wurde im März 2020 released.
* v2.0.0 wurde Zeitgleich mit dem RA6M4 im Oktober 2020 auf Github released
* V2.2.0 wurde im Dezember 2020 auf Github veröffentlicht und unterstützt folgende Devices: RA2A1, RA2L1, RA4M1, RA4M3, RA4W1, RA6M1, RA6M2, RA6M3, RA6M4, RA6T1
* V2.3.0 wurde im Januar 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA2E1, RA4M2
* V2.3.0 wurde im März 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA6M5
* V3.3.0 wurde im September 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA4E1 und RA6E1
* V3.4.0 wurde im Oktober 2021 auf Github veröffentlicht und unterstützt zusätzlich folgende Devices: RA2E2

## Die Mikrocontroller Serien

Die RA Familie besteht aus den drei Mikrocontroller-Serien RA2, RA4 und RA6
| Serie | Taktrate | Speicherdichte | Merkmale |
| RA6 | Bis zu 240 MHz | Große Speicherdichte: Bis zu 2 MB on-chip Flash, bis zu 640 KB integriertes SRAM | Für Anwendungen mit hoher Rechenleistung |
| RA4 | Bis zu 48 MHz | Mittlerer Speicherdichte: Bis zu 256 KB on-chip Flash, bis zu 32 KB integriertes SRAM | Für Anwendungen mit niedriger Leistungsaufnahme und hoher Rechenleistung |
| RA2 | Bis zu 48 MHz | Optimierte Speicherdichte: Bis zu 256 KB on-chip Flash, bis zu 32 KB integriertes SRAM | Für Anwendungen mit niedriger Leistungsaufnahme |

### RA2 Serien - Betriebsspannung [1.6-5.5 V] - Max. Betriebsfrequenz [48 MHz]

Die RA2 Mikrocontroller Serie ist auf extrem niedrige Leistungsaufnahme optimiert und bietet eine CPU-Leistung von bis zu 48 MHz mit einem Arm Cortex-M23-Kern mit bis zu 256 KB integriertem Flash-Speicher und einer einzelnen Spannungsversorgung im Bereich von 1,6 V bis 5,5 V. Mit Peripheriegeräten wie kapazitivem Touch eignet sich die RA2-Serie ideal für Systemsteuerungs- oder Benutzeroberflächenanwendungen wie Gesundheitsgeräte, Haushaltsgeräte, Bürogeräte und Messgeräte.
| Gruppe | Flash (KB) | SRAM (KB) | Anzahl Pins | Merkmale |
| RA2A1 | 256 | 32 | 32-64 | Fünf Varianten mit Arm Cortex-M23-Kern mit 48 MHz, 32-64-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 24-Bit-A/D-Umsetzer, 16-Bit-A/D-Umsetzer, Security und Safety Merkmale |
| RA2L1 | 128-256 | 32 | 48-100 | 20 Varianten mit Arm Cortex-M23-Kern mit 48 MHz, 48-100-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, Security und Safety Merkmale. Die Stromaufnahme beträgt 64 μA/MHz im Betrieb, 250nA im Standby mit einer Aufwachzeit von weniger als 5 µs. |
| RA2E1 | 32-128 | 16 | 25-64 | 48 Varianten mit Arm Cortex-M23-Kern mit 48 MHz, 25-64-Pin-Gehäusen, 128 KB Flash-Speicher und 16 KB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, Security und Safety Merkmale. Diese MCU Familie adressiert Kosten- und Platzsensitive Applikationen. |
| RA2E2 | 16-64 | 8 | 16-24 | 27 Varianten mit Arm Cortex-M23-Kern mit 48MHz, 16-24-Pin-Gehäusen, 64 KB Flash-Speicher und 8 kB SRAM, einschließlich kapazitivem Touch, Security und Safety Merkmale. Diese MCU Familie adressiert Anwendungen mit sehr niedriger Leistungsaufnahme von 81uA/MHz im aktiven und 200nA im Standby-Modus. Des Weiteren werden maximale Umgebungstemperaturen von 125°C unterstützt. |

### RA4 Serien - Betriebsspannung [1.6-5.5V] - Max. Betriebsfrequenz [48-100MHz]

Die RA4 Serie verbindet den Bedarf an geringem Stromverbrauch mit dem Bedarf an Konnektivität und Rechenleistung. Diese Mikrocontroller bieten eine CPU-Leistung von bis zu 100 MHz mithilfe von Arm Cortex-M4 oder M33-Kernen mit bis zu 1MB integriertem Flash-Speicher. Die Serie bietet eine breite Palette an Peripherien, darunter USB, CAN, ADC, kapazitivem Touch, einen Segment-LCD-Controller und zusätzliche IP-Sicherheitsintegration. Damit eignet sie sich für Industrieanlagen, Haushaltsgeräte, Bürogeräte, Gesundheitsprodukte und Messgeräte.
| Gruppe | Flash (KB) | SRAM (KB) | Anzahl Pins | Betriebsspannung (V) | Maximale Betriebsfrequenz (MHz) | Merkmale |
| RA4M1 | 256 | 32 | 40-100 | 1.6-5.5 | 48 | Sieben Varianten von 48 MHz-Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern, 40-100-Pin-Gehäusen, 256 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM, einschließlich Segment-LCD-Controller, kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 14-Bit-A/D-Umsetzer, Security und Safety Merkmale |
| RA4W1 | 512 | 96 | 56 | 1.8-3.6 | 48 | Bluetooth Low Energy 5.0-Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern bei 48 MHz mit 56-poligen QFN-Gehäuse, 512 KB Flash-Speicher und 96 KB SRAM, einschließlich Segment-LCD-Controller, kapazitivem Touch, USB Full-Speed, 14-Bit-A/D-Umsetzer, Security und Safety Merkmale |
| RA4E1 | 256-512 | 128 | 48-64 | 2.7-3.6 | 100 | Vier Varianten von 100 MHz Entry-Line Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 48-64-Pin-Gehäusen, bis zu 512kB Flash-Speicher und 128 kB SRAM. |
| RA4M2 | 256-512 | 128 | 48-100 | 2.7-3.6 | 100 | 12 Varianten von 100 MHz Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 48-100-Pin-Gehäusen, bis zu 512kB Flash-Speicher und 128 kB SRAM, sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Security- , Safety- und Analogfunktionalität. Dieser Baustein erreicht eine Stromaufnahme von 80uA/MHz während der CoreMark Algorithmus aus dem Flash ausgeführt wird. |
| RA4M3 | 512-1024 | 128 | 64-144 | 2.7-3.6 | 100 | Sieben Varianten von 100 MHz Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 64-144-Pin-Gehäusen, bis zu 1MB Flash-Speicher und 128 kB SRAM, sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Security- , Safety- und Analogfunktionalität |

### RA6 Serien - Betriebsspannung [2.7-3.6 V] - Max. Betriebsfrequenz [120-200 MHz]

Die RA6 Serie bietet die umfassendste Integration von Kommunikationsschnittstellen sowie das höchste Leistungsniveau. Diese Mikrocontroller beinhalten einen Arm Cortex-M4 oder Cortex-M33 Kern, einen Speicherbereich von 256 KB bis 2 MB Flash und eine CPU-Leistung von bis zu 200 MHz. Die Serie bietet die Integration von Ethernet-, USB Full-Speed- und USB High Speed-, QSPI-, Octa-SPI, CAN-FD und TFT-Bildschirmtreibern. Die RA6 Serie ist für Anwendungen wie IoT-Endpunkte, weiße Ware, Zähler und andere Industrie- und Verbraucheranwendungen geeignet. Die RA6 Serie beinhaltet ein ASSP für Motor Control.
| Gruppe | Flash (KB) | SRAM (KB) | Anzahl Pins | Maximale Betriebsfrequenz (MHz) | Merkmale |
| RA6M1 | 512 | 256 | 64-100 | 120 | Vier Varianten von 120 MHz Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern, 64-100-Pin-Gehäusen, 512 KB Flash-Speicher und 256 KB SRAM sowie kapazitivem Touch, CAN, USB Full-Speed, Sicherheitsfunktionen und Analogfunktionalität |
| RA6M2 | 512-1024 | 384 | 100-145 | 120 | Sechs Varianten von 120 MHz Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern, 100-145-Pin-Gehäusen, bis zu 1 MB Flash-Speicher und 384 KB SRAM sowie kapazitivem Touch, Ethernet-, CAN-, USB Full-Speed, Security- , Safety- und Analogfunktionalität |
| RA6M3 | 1024-2048 | 640 | 100-176 | 120 | Zehn Varianten von 120 MHz Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern mit 100-176-Pin-Gehäusen, bis zu 2 MB Flash-Speicher und 640 KB SRAM sowie TFT-LCD-Controller, 2D-Grafik-Engine und kapazitivem Touch, Ethernet, CAN, USB, Security- , Safety- und Analogfunktionalität |
| RA6E1 | 512-1024 | 256 | 48-100 | 200 | Sechs Varianten von 200 MHz Entry-Line Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 48-100-Pin-Gehäusen, bis zu 1MB Flash-Speicher und 256kB SRAM. |
| RA6M4 | 512-1024 | 256 | 64-144 | 200 | Neun Varianten von 200 MHz Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 64-144-Pin-Gehäusen, bis zu 1MB Flash-Speicher und 256 kB SRAM, sowie kapazitivem Touch, Ethernet, CAN, USB Full-Speed, OctaSPI, Security- , Safety- und Analogfunktionalität |
| RA6M5 | 1024 - 2048 | 512 | 100-176 | 200 | 20 Varianten von 200 MHz Mikrocontrollern mit Arm Cortex-M33-Kern mit 100-176-Pin-Gehäusen, bis zu 2MB Flash-Speicher und 512 kB SRAM, sowie kapazitivem Touch, Ethernet, CAN FD, USB High-Speed und Full-Speed, OctaSPI, Security- , Safety- und Analogfunktionalität. Die RA6M5 Gruppe komplimentiert die Renesas RA Mainstream Serie und ist das neue Flagship Device. |
| RA6T1 | 256-512 | 64 | 64-100 | 120 | Vier Varianten von 120 MHz Mikrocontroller mit Arm Cortex-M4-Kern mit 64-100-Pin-Gehäusen, bis zu 512 KB Flash-Speicher und 64 KB SRAM sowie applikationsspezifische Funktionalität für Motor Control |

## Software
### Flexible software package

Das RA Flexible Software Package (FSP) beinhaltet Treiber für alle Peripherieelemente der RA Mikrocontroller, das FreeRTOS und Azure RTOS Echtzeitbetriebssystem, Middleware-Stacks, und definierte APIs um das gesamte Arm-Ökosystem zu nutzen.

#### Merkmale

* HAL-Treiber
* Konfigurator und Codegenerator
* Statische und dynamische Analyse mit branchenüblichen Tools
* Anwendungsunterstützung in RTOS- und Nicht-RTOS-Umgebungen
* FreeRTOS-Unterstützung
* Azure RTOS Unterstützung
* Tool um RTOS-Ressourcen zu konfigurieren(Threads, Mutexe usw.)
* TCP / IP- und andere Konnektivitätsprotokollstacks
* Einfache Konnektivitätsoptionen zu wichtigen Cloud-Anbietern
* USB-Middleware-Unterstützung für CDC- und Massenspeicherklassen
* Sichere Verbindungen über Mbed TLS
* Aktivieren Sie kryptografische PSA-APIs und Unterstützung für integrierte Hardwarebeschleunigung
* Grafikschnittstellentools mit Segger emWin und TES Dave2D
* Sichere Debugging-Funktionen
* Tool-Support von Renesas und Lösungen von Drittanbietern
* Vollständiger Quellcode über GitHub verfügbar

#### Komponenten

* CMIS-kompatible Paketdateien für die integrierte Entwicklungsumgebung Renesas e2 studio
* Board Support Package (BSP) für RA-Mikrocontroller und Evaluierungsboards
* HAL-Treiber für Peripherien
* Middleware-Stacks und -Protokolle
* Modulkonfiguratoren und Codegeneratoren
* Quelldateien zur Integration in Entwicklungsumgebungen und Tools von Drittanbietern

#### Tool-chain

Das RA FSP unterstützt folgende Entwicklungsumgebungen mit entsprechenden Compiler : e2 studio IDE (GCC Compiler for Arm), Arm Keil MDK (Arm Compiler v6) , IAR Embedded Workbench.

### Debugger

* SEGGER J-Link
* Renesas E2 & E2 Lite

### Ecosystem

Neben der Renesas e2 Studio-IDE unterstützt das FSP auch Tools und IDEs von Drittanbietern. Diese Unterstützung wird durch die RA Smart Configurators (RASC) Anwendung bereitgestellt. Der Renesas RA Smart Configurator ist eine Desktop-Anwendung, mit der das Softwaresystem (BSP, Treiber, RTOS und Middleware) für einen RA-Mikrocontroller konfigurieren werden kann, wenn eine IDE und die Toolchain eines Drittanbieters verwendet wird. Der RA Smart Configurator kann derzeit mit IAR Embedded Workbench, Keil MDK und den Arm Compiler 6-Toolchains verwendet werden.

## Evaluierungsboards
### Evaluierungsboards RA6 Serie

EK-RA6M3G (mit optionalem Graphic-Aufsteckboard), EK-RA6M3, EK-RA6M2, EK-RA6M1, EK-RA6M4, EK-RA6M5.
Flexible Prototype Board: FPB-RA6E1

### Evaluierungsboards RA4 Serie

EK-RA4M1, EK-RA4W1, EK-RA4M2, EK-RA4M3
Flexible Prototype Board: FPB-RA4E1

### Evaluierungsboards RA2 Serie

EK-RA2A1, EK-RA2E1, EK-RA2L1, EK-RA2E2

## Tools
### Compiler

* GCC Compiler for Arm
* Arm Keil MDK (Arm Compiler v6)
* IAR Embedded Workbench

### Debugger

Mit der ARM CoreSight-Debugger-IP wird eine Vielzahl von On-Chip-Debuggern unterstützt. Die Segger J-Link-Familie und die Renesas E2 / E2 Lite-Debugger unterstützen SWD- und JTAG-Verbindungen sowie ETM- und ETB-Trace-Daten vollständig.
* Segger J-Link
* Renesas E2 and E2 lite

## Partner

Das RA Partner Ecosystem bietet eine Reihe von Software- und Hardware-Bausteinen, die mit MCUs der Renesas RA Familie sofort einsatzbereit sind. Das RA-Ready Label indiziert dabei eine Art zertifizierte Partnerschaft. Die Lösungen sind getestet und werden in Videos und Application Notes erklärt.

## Dokumentation
### Teilenummerbeschreibung

Bauteilebezeichnung mit Stellen von Links nach Rechts:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| R | 7 | F | A | 6 | M | 3 | A | H | 2 | C | BG | BG |
| Renesas | MCU | Flash | Advanced | Serie | Applikation | Gruppe | Merkmale | Flash | Temp | Quality | Gehäusetyp | Gehäusetyp |
#5 2: RA2 Serie, 4: RA4 Serie, 6: RA6 Serie
#6: Applikation: A - Analogue, M - Mainstream, W - Wireless, L - Low-Power, E - Entry, T - Motor Control
#9 Flash in KB: 3 (16) 4 (24), 5 (32), 6 (48), 7 (64), 8 (96), 9 (128), A (192), B (256), C (384), D (512),E (768), F (1024), G (1536), H (2048)
#10: 2 [-40°C to 85°C], 3 [-40°C to 105°C], 4 [-40°C to +125°C]
#11: C :Q2A Industrial, D: Q2B Consumer
#12,13# 15 + 16. Gehäuse
| | Gehäuseform | Anzahl der Pins | Größe in mm | Abstand der Pins in mm |
| BG | BGA | 176 | 13x13 | 0.8 |
| FC | LQFP | 174 | 24x24 | 0.5 |
| FB | LQFP | 144 | 20x20 | 0.5 |
| FP | LQFP | 100 | 14x14 | 0.5 |
| FF | LQFP | 80 | 14x14 | 0.65 |
| FN | LQFP | 80 | 12x12 | 0.5 |
| FK | LQFP | 64 | 14x14 | 0.8 |
| FM | LQFP | 64 | 10x10 | 0.5 |
| BU | BGA | 64 | 4x4 | 0.4 |
| FL | LQFP | 48 | 7x7 | 0.5 |
| LM | LGA | 36 | 4x4 | 0.5 |
| FJ | LQFP | 32 | 7x7 | 0.8 |
| NH | VQFN | 32 | 5x5 | 0.5 |
| NK | HWQFN | 24 | 4x4 | 0.5 |
| NJ | HWQFN | 20 | 4x4 | 0.5 |
| BY | WLCSP | 16 | 1.84x1.87 | 0.4 |