瑞萨低功耗R-IN32M3系列工业以太网通信芯片

　　近期，半导体及解决方案供应商——瑞萨电子株式会社宣布推出可支持多种通信协议的R-IN32M3系列工业以太网通信芯片，以响应工业以太网通信技术在市场上的迅速应用。

　　R-IN32M3系列产品最显著的特征之一，是在硬件中实现实时操作系统（real-TIme OS）基本函数的高速运算，从而实现对工业以太网通信的高速实时响应和高精度通信控制。由于新型R-IN32M3系列中的硬件承担了CPU的大量运算负荷，CPU与集成实时操作系统减轻负载引擎（HW-RTOS ［注释 1］）的结合可实现超高速的实时响应，响应速度比传统软件实时操作系统快5-10倍。此外，传统的CPU处理系统运算时间的不一致性而导致的波动大大降低，降低为原来的1/5到1/10。新型R-IN32M3系列包含一个集成的ARM Cortex-M3 CPU （100 MHz）。新型的以太网控制器可支持诸如CC-Link IE ［注释 2］和 EtherCAT 等工业以太网通信协议，而且，还将支持在工业上广泛使用的控制区域网络（CAN） ［注释4］ 和通用异步收发器（UART）。另外，瑞萨电子还计划开发支持完全同步通信以改进性能的SSCNET III/H ［注释 5］光纤网络标准的产品。

　　由于对提高工厂生产效率、改进机器控制精度的要求越来越高，所以，工业以太网通信市场对设备与其高效的中央控制系统之间的通信速度要求也越来越高。在这种情况下，提高快速实时响应时间和降低处理时间偏差便成了通信和机器控制尤其重要的问题。此外，降低产品成本、减少功率消耗以及提高安全性等问题在这一领域也要比在其他市场重要得多。新开发的R-IN32M3-CL和R-IN32M3-EC就是为满足这些工业网络市场的要求而设计的。

　　R-IN32M3系列产品的主要特征：

　　（1）集成实时操作系统减轻负载引擎 （HW-RTOS）和以太网加速器

　　工业以太网通信应用系统要求支持大量任务、高速时间同步和低功耗。通过在硬件中嵌入实时操作系统处理（之前，会占用CPU大量负荷）以及标准以太网通信协议处理，如：校验计算和标头排序，可将处理速度提高5～10倍。HW-RTOS驱动器兼容µITRON。有计划在将来支持更多操作系统。

　　（2）支持多种通信协议（CC-Link IE、 EtherCAT、EtherNet/IP等）

　　R-IN32M3-CL支持CC-Link IE协议，它包含一个支持CC-Link IE Field从栈控制器的电路。 CC-Link是1 Gbps的工业以太网通信标准，它是业内最快的通信协议，由专门推广开放式网络的日本CC-Link协会推广。另外，R-IN32M3-EC支持EtherCAT协议，它包含一个支持EtherCAT工业以太网通信标准的从栈控制器。这两个芯片产品都具有一个ARM Cortex-M3 （100 MHz） 32-bit RISC CPU，一个工业以太网协议要求的、低延时双端口交换功能的介质访问控制器 （MAC）和大容量片上内存。由软件支持的EtherNet/IP协议，FL-net和其他协议已在最后准备阶段中。除了具有支持工业以太网的通信接口外，还可实现诸如CC-Link、CAN、串行外设接口 （SPI）和UART等通信接口，因此，R-IN32M3系列产品可作为工业以太网网络的网关模块使用。

　　（3） R-IN32M3-CL带有 1 Gbps MAC和R-IN32M3-EC 带有10/100Mbps EtherPHY R-IN32M3-CL包含有CC-Link IE协议的硬件，加上一个 1 Gbps的 Ethernet MAC，因此，可通过增加一个外部的 1 Gbps EtherPHY 实现1 Gbps的以太网通信。而R-IN32M3-EC中包含一个2端口 10/100Mbps EtherPHY，因此，不需要增加外部的PHY，从而缩小了模块板的体积。不管使用外部PHY还是使用内部PHY，硬件的购买成本基本上是一样的。