Renesas RAファミリ

Renesas RAファミリは、ルネサスエレクトロニクスが開発する32ビットマイクロコントローラーのファミリ名である。RAの名称の由来は「Renesas Advanced」の頭文字からきている。
概要.
Arm Cortex-Mコアを採用したCPUと、ルネサスがSHファミリやRXファミリなどのオリジナルコアマイコンなどの長年の経験とノウハウが詰まった周辺機能を備えている。2010年10月に発表された。RA2シリーズ（最大60MHz）、RA4シリーズ（最大100MHz）、RA6シリーズ（最大200MHz）、そして最上位のRA8シリーズという、全4シリーズがラインアップされている。
RAファミリの特長はルネサスの独自の周辺機能とArmアーキテクチャの融合であり、特にセキュリティに関しては自社で開発した暗号エンジンであるSecure Crypt Engine (SCE) とArmの「TrustZone for Arm v8-M」を融合し、PSAに準拠した「Trusted Firmware-M (TF-M) API」に対応することによってIoT機器のセキュリティ開発を安全かつ迅速に行えるとしている。
もう一つの特長として、オペレーティングシステムとしてFreeRTOSおよびAzure RTOSを採用したFlexible Software Package (FSP)を提供している。このFSPはほぼソースコードで提供されており（一部オブジェクト部分あり）、無償で利用可能であり、また様々なユースケースを想定し、ユーザーの過去からのソフトウェア資産やエコシステムソフトウェアとの併用などのフレキシブルな活用が可能である。よってデフォルトで採用されているFreeRTOSやAzure RTOSにこだわらずベアメタルでの開発はもちろん、μITRONなど他の様々な商用オペレーティングシステムを活用することも可能としている。
CPUコア.
RA4シリーズとRA6シリーズではArm v7-MアーキテクチャのArm Cortex-M4コアおよびARMv8-MアーキテクチャのArm Cortex-M33コアを採用、比較的ローエンドのシリーズであるRA2シリーズにはARMv8-MアーキテクチャのArm Cortex-M23コアを採用している。
マイコンラインアップ.
RA8シリーズ.
RA8シリーズはRAファミリの中でも最上位に位置付けられているシリーズである。動作周波数は200MHz以上だが、それ以外の情報は現時点で公表されていない。
RA6シリーズ.
RA6シリーズは高い処理性能と大容量メモリを搭載したシリーズである。CAN、USB、QSPIやイーサネットなどの多彩なコネクティビティに対応しており、TFTグラフィックLCDへの対応や、モーター制御用のPWMを出力するタイマやアナログ回路も豊富にサポートするなど多彩な機能が充実している。共通鍵暗号であるAESだけではなく、公開鍵暗号のRSAやECCに加えて、ハッシュ演算の処理を実行できる専用ハードウェア（Secure Crypt Engine）を搭載している為、IoTデバイスに要求されるセキュアコミュニケーションを容易に実現できる。
RA4シリーズ.
RA4シリーズは最適化された処理性能と消費電力のバランスが特長である。電力消費を抑えつつ、性能やコネクティビティが必要なアプリケーションに最適である。USBやCANといったコネクティビティも充実しており、またその低消費電力を活かして、Bluetooth Low Energy 5.0に対応した製品もそろえる。高分解能A/Dコンバータ、セグメントLCDコントローラ、静電容量タッチセンシングなど、家電製品やヘルスケア製品に必要な機能を備えている。
RA2シリーズ.
RA2シリーズはRAファミリの中でも最も低消費電力が求められるアプリケーションの為に設計されている。動作時、スタンバイ時の消費電力が極めて低く、またスタンバイからの復帰も高速で、主にバッテリ動作のアプリケーションに用いられる。1.6Vから5.5Vまで広範囲で動作し、最大24ビットの高分解能A/Dコンバータや静電容量タッチセンシングに対応している。
Part Number Decoder.
RAファミリのマイクロコントローラーの型名は16桁のPart Numberで表記される。
①　R（固定）：Renesas
②　7（固定）：マイクロコントローラ
③　F（固定）：フラッシュメモリ混載製品
④　A（固定）：Renesas RAファミリ
⑤　シリーズ：RA2=2、RA4=4、RA6=6、RA8=8
⑥　アプリケーション：M＝メインストリーム、W=ワイヤレス、T＝モータ制御、A＝アナログフロントエンド、E=エントリーライン、L＝ローパワー
⑨　フラッシュメモリ容量：3=16KB、4=24KB、 5=32KB、6=48KB、7=64KB、8=96KB、9=128KB、A=192KB、B=256KB、C=384KB、D=512KB、E=768KB、F=1,024KB、G=1,536KB、H=2,048KB
⑩　動作温度範囲：2=-40度~85度、3=-40度~105度、4=40度~125度
⑭　品質グレード：C=産業グレード(Q2A)、D=民生グレード(Q2B)
⑮　パッケージ
Flexible Software Package (FSP).
概要.
Flexible Software Package (FSP) は、ルネサスエレクトロニクスが提供するソフトウェア群である。無償のソースコードがGitHubから提供されている。FreeRTOSに加えてAzure RTOSに対応しており、各種ミドルウェア、HALドライバなどのソフトウェアが含まれており、RAファミリを用いたシステム開発を行うユーザーが、必要なソフトウェアを自由に活用することができる。
ツール開発環境.
統合開発環境.
Renesas RAファミリの統合開発環境としてはルネサスエレクトロニクスが独自に用意するものだけではなく、ARM KeilやIARシステムズといったサードパーティ製の製品が使用できる。直感的な操作でデバイスの各種設定を行いコードを生成するスマートコンフィギュレータの機能は、いずれのケースでも利用できる。
開発用/評価用ボード（Evaluation Kits）.
ルネサスはRAファミリの開発用/評価用ボードとしてEvaluation Kit（EK）を製品化している。EKにはMCUの全端子にアクセス可能なピンヘッダを備え、また用途に応じたセンサやコネクティビティを拡張するための拡張コネクタとしてPmod、Arduino、Mikrobus、Groveのコネクタを備えている。オンボードデバッガとしてJ-Link OBも実装している為、同梱されているUSBケーブルとPCで接続するだけですぐにデバッグやプログラムの書き込みが可能な仕様となっている。回路図やBOM、デザインファイルなどもルネサスの公式HPで公開されており、これらのEKはルネサスの販売代理店や電子部品の通販サイトなどで購入可能である。
また、株式会社アルファプロジェクトや株式会社北斗電子などによるサードパーティ製ボードも存在する。
その他.
Renesas RAファミリで使用可能なツール
QE for BLE.
Bluetooth® low energyを使った組み込みシステム開発に対応した開発支援ツール。統合開発環境e² studioに対応。RA4W1のBluetooth®仕様の通信機能をすぐに試すことが可能。
QE for Capacitive Touch.
静電容量式タッチセンサを使った組み込みシステム開発に対応した開発支援ツール。RXファミリ、RAファミリに対応。
モータ制御開発支援ツール Renesas Motor Workbench 2.0.
モータ制御向けのデバッグツール。Analyzer機能ではマイコン内部の変数の読み書きや変数の波形表示などを行うことができ、Tuner機能はソリューションキットを使用してモータの自動調整を行うことができる。自動調整を行うことで、ベクトル制御で使用するモータのパラメータや制御のパラメータを自動で取得することができる。
PG-FP6.
ルネサス製フラッシュメモリ内蔵マイコンに対し、ユーザシステム上で、プログラムの消去、書き込み、ベリファイを行うためのツール。
Renesas Flash Programmer V3.
ルネサス製フラッシュ内蔵マイコンのフラッシュメモリに対し、開発フェーズ、量産フェーズそれぞれでの書き込みをサポートする操作性・機能を提供する
AppWizard（Segger）.
RA6M3とFSPに同梱されたSegger社のemWinグラフィックスライブラリを用いたGUI開発ツール。WYSIWYGエディタ。
EVRICA（DTSインサイト）.
動作中の組込みソフトウェア内部の入出力データや変数など、動的に変化するデータ値をリアルタイムに計測
FL-PR6（内藤電誠町田製作所）.
フラッシュメモリプログラマ
RA Ready 開発パートナーエコシステム.
ルネサスではRAファミリですぐに使えるソフトウェア/ハードウェアソリューションを提供しているパートナー製品を「RA Ready」の表記のもとでいくつか公表している。代表的なパートナー企業は以下の通りである。(順不同)