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Renesas Electronics

MCUs für Motorsteuerungen

25. September 2025, 16:13 Uhr | Iris Stroh

Renesas Electronics stellt die neue MCU-Gruppe RA8T2 für High-End-Motorsteuerungen vor, die sich laut Unternehmensangabe durch eine sehr hohe Rechenleistung und viele schnelle Schnittstellen auszeichnet.

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Die neuen Bausteine der MCU-Gruppe RA8T2 von Renesas basieren auf einem Cortex-M85-Prozessor mit 1 GHz Taktrate und einem optionalen 250-MHz-Cortex-M33-Prozessor. Dank dessen stellen die MCUs eine hohe Leistung für die Echtzeitsteuerung von High-End-Motoren in Industrieanlagen, Robotern und anderen Systemen bereit, also Systemen, die einen sehr genauen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit erfordern. Der optionale Cortex-M33-Prozessor ermöglicht es Entwicklern, Echtzeitsteuerung, Kommunikationsfunktionen und Operationen, die keine Echtzeitverarbeitung benötigen, auf einem Chip zu kombinieren, was Kosten, Energie und Platz spart.

Dank der hohen Rechenleistung des Cortex-M85-Prozessorkerns mit Helium-Erweiterung zeichnen sich die RA8T2-Bausteine durch deutliche Vorteile bei DSP- und ML-Anwendungen aus. Dementsprechend lassen sich KI-Funktionen implementieren, die beispielsweise den Wartungsbedarf von Motoren vorhersagen und so kostspielige Ausfallzeiten reduzieren.

Zusätzlich zur hohen Rechenleistung ermöglichen die RA8T2-MCUs die Realisierung von High-Speed-Netzwerken dank mehrerer Kommunikationsschnittstellen, wie zwei Gigabit-Ethernet-MACs mit DMA und integriertem Switch, ein Zwei-Port-EtherCAT-Slave-Interface etc.

Die RA8T2-Bausteine sind mit bis zu 1 MB MRAM mit einer Zugriffszeit von 100 MHz ausgestattet. MRAM bietet im Vergleich zu Flash höhere Schreibgeschwindigkeiten, eine längere Lebensdauer und einen besseren Datenerhalt. Zusätzlich verfügen die RA8T2-MCUs über einen TCM (Tightly Coupled Memory) mit 256 KB für den Cortex-M85 und 128 KB für den Cortex-M33. Der TCM gewährleistet eine genaue Echtzeitverarbeitung mit geringem Jitter und sorgt für eine stabile Performance bei der Motorsteuerung mit vielen Interrupts und Verzweigungen.

Optimierter Funktionsumfang für die Motorsteuerung

Die neuen RA8T2-Bausteine verfügen über eine Timer-Einheit mit PWM-Funktionalität bis 300 MHz, die sich einfach per Software steuern lässt und eine effiziente Wellenformgenerierung für Inverterantriebe ermöglicht. Die komplementäre PWM-Funktion des GPT-Timers, die speziell für Inverterantriebe optimiert wurde, erleichtert die Implementierung von Steuerungsalgorithmen – inklusive der Erzeugung komplementärer PWM-Signale für mehrere Phasen (einschließlich Einphasen- und Dreiphasenbetrieb), das automatische Einfügen von Totzeiten, die Generierung von asymmetrischer PWM sowie die Kopplung mit A/D-Wandlern und Komparatoren. Der Timer verfügt außerdem über eine Phasenzählfunktion, wodurch sich AC-Servos steuern lassen, die Achspositionsinformationen unter Verwendung eines Zweiphasen-Impulsgebers benötigen. Der A/D-Wandler (ADC) mit 16-bit-Auflösung verfügt über eine kanalspezifische Sample-and-Hold-Funktion (drei Kanäle). Damit ist eine hochgenaue, gleichzeitige Abtastung der Dreiphasenströme möglich. Aufwendige Korrekturverfahren können somit entfallen, was die Software-Last reduziert und die Steuerungsgenauigkeit erhöht. Mit zwei ADC-Einheiten können die Dreiphasenströme von zwei Motoren gleichzeitig erfasst werden. Mithilfe der POEG-Funktion (Port Output Enable) und dem Hochgeschwindigkeits-Komparator kann der PWM-Ausgang bei Überstrom sofort abgeschaltet werden. Dabei kann der Abschaltzustand (Hi-Z, High, Low) entsprechend den Spezifikationen des Inverters gewählt werden.

Hauptmerkmale der RA8T2-MCUs

Prozessorkern: 1-GHz-Cortex-M85 mit Helium und TrustZone; optionaler 250-MHz-Cortex-M33
Speicher: 1 MB Hochgeschwindigkeits-MRAM, 2 MB SRAM (einschließlich 256 KB TCM für Cortex-M85 und 128 KB TCM für Cortex-M33)
Analoge Peripherie: zwei 16-Bit-ADCs mit 30 analogen Kanälen, zwei 3-Kanal-Sample-and-Hold, 2-Kanal-12-Bit-DACs, 4-Kanal-Hochgeschwindigkeitskomparatoren
Kommunikation: Dual Gigabit Ethernet MAC mit DMA, EtherCAT-Slave, USB 2.0 FS Host/Device/OTG, CAN 2.0 (1 Mbps)/CAN FD (8 Mbps), I3C (12,5 Mbps), I2C (1 Mbps), SPI, SCI, Octal Serial Peripheral Interface
Security: RSIP-E50D-Kryptographie-Engine, unveränderbarer Speicher für den FSBL (First Stage Boot Loader), sicheres Debugging, sichere Fabrikprogrammierung, DLM-Unterstützung, Manipulationsschutz, DPA-/SPA-Schutz.
Timer: 14-Kanal-PWM-Timer, 4-Kanal-Hochauflösungstimer, 4 stromsparende Timer (16 Bit x 2 Kanäle und 32 Bit x 2 Kanäle)
Gehäusevarianten: 176-HLQFP, 224-, 289- und 303-BGA

Das FSP (Flexible Software Package) von Renesas unterstützt die neue MCU-Gruppe RA8T2. Das FSP verkürzt die Anwendungsentwicklung, indem es die gesamte erforderliche Infrastruktur-Software bereitstellt. Diese umfasst mehrere Echtzeit-Betriebssysteme, BSPs, Peripherietreiber, Middleware, Konnektivitäts-, Netzwerk- und Security-Stacks sowie Referenzsoftware für die Erstellung komplexer KI-, Motorsteuerungs- und Cloud-Lösungen. Anwender können ihren eigenen Legacy-Code und ein Echtzeit-Betriebssystem ihrer Wahl in das FSP integrieren. Dadurch erhalten sie vollständige Flexibilität bei der Anwendungsentwicklung. Die Nutzung des FSP erleichtert die Migration bestehender Designs auf die neuen Bausteine der RA8-Serie.

Winning Combinations

Renesas hat die neuen MCUs der RA8T2-Gruppe mit zahlreichen kompatiblen Bausteinen aus seinem Portfolio kombiniert, um eine breite Palette an Winning Combinations bereitzustellen, darunter auch das Unmanned Aerial Vehicle (UAV).

Verfügbarkeit

Die RA8T2-MCUs sind ab sofort zusammen mit der FSP-Software verfügbar. Die neuen MCUs werden vom Flexible Motor Control Development Kit von Renesas unterstützt. Damit ist eine einfache Evaluierung der Motorsteuerung mit Permanentmagnet-Synchronmotoren (bürstenlosen Gleichstrommotoren) möglich. Außerdem unterstützt das Entwicklungstool Renesas Motor Workbench die neuen MCUs. Das Development Kit bietet eine gemeinsame Designplattform für zahlreiche Motorsteuerungs-MCUs der RA- und RX-Familien von Renesas und erleichtert die IP-Migration über verschiedene Bausteine hinweg.